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3S MARKET

2019年10月4日 星期五

Reducing Hospital Energy Consumption



源:洁净技术与应用

隨著社會經濟的發展,人們越來越重視環保節能,和可持續發展等要素,然而,在醫院建築使用過程中,需要消耗大量的能源,不利於建築的可持續發展,這就需要我們對這類建築物進行改造,並積極採用綠色節能技術,以減少能源的消耗。

而醫院空調系統,以其嚴格的專業性、精細的功能需求、良好的空氣品質,和安全可靠的運行保障等要求,使其用電、用熱數量較大,因此空調系統的節能,就成為了醫院建築節能,改造中的重點之重。


Healthcare Environmental Resource Center (HERC)

基於此,本文主要對綠色節能技術,在醫院建築空調系統節能改造中的應用進行探討。

1 某醫院建築能耗特點及現狀
某醫院綜合門診大樓,建築面積約 18000㎡,地上 16 層,地下 2 層,建築高度 49.8 m。

(1)該建築內科室眾多,人員流動較大,不同科室對環境的要求不盡相同,管理複雜,對溫度、濕度和空氣潔淨度的要求很高。

(2)醫院各科設備使用規律多樣,且運行時間長,要求控制靈活,各種能源不能間斷。醫院要求兩路供電,並配備應急電源。

(3)醫院用能種類多,主要包括醫技設施能耗、照明能耗、供暖/空調能耗、蒸汽能耗、衛生熱水能耗,及其他動力設施能耗,能源利用種類涵蓋了冷、熱、電、水、汽、燃氣或燃油及醫用氣體等。

(4)醫院各科室都離不開清洗、消毒,病房都設有淋浴、空調等設施,醫院的冷、熱水用量,遠超過一般公共建築。

(5)醫院需要進行嚴格的氣流組織,避免交叉感染,如手術室、ICU 等靠大量的送風,維持正壓和稀釋細菌濃度,檢驗科、生物安全框等,靠大量的排風維持負壓和防止感染,傳染科、解剖室等要求全新風運行。所以,醫院的空調新風、通風量大。

(6)大樓能耗總量較大,平均單位面積能耗 44.5kg 標煤/㎡,而普通公建約為 20kg 標煤/㎡。醫院大樓用能種類繁多,但據近幾年統計,空調及供暖能耗,佔醫院總能耗 68% 以上,是該醫院建築節能改造的重點。
2 空調綠色節能技術在醫院建築改造中的應用
由於大樓建成使用已快 30 年,空調改造成為了本次大樓裝修改造的重要內容。

2.1 空調溫濕度獨立控制系統
醫院空調常見的形式主要有:一次回風 + 自熱系統、二次回風系統、新風集中系統 + 風機盤管系統,但以上三種系統,都不能解決空氣再熱,和杜絕病菌、微生物滋生的問題。

溫濕度獨立控制系統,能徹底解決上述問題,這種空調系統的基本原理,就是讓新風承擔室內所有的濕負荷,末端風機盤管承擔室內顯熱冷負荷。

溫濕度獨立控制技術的節能,體現在以下兩方面:
(1)溫濕度獨立控制系統,徹底解決了新風除濕後,需自熱的問題,減少了除濕過程的冷量消耗,和再熱過程的熱量消耗,節能效果顯著。

(2)溫濕度獨立控制系統,使末端風機盤管,只承擔室內顯熱冷負荷,這樣處理冷水溫度,就從傳統的 7℃ 提高到了 14℃,處理水溫的提高,使制冷機的效率提高了 40% 左右,節能效果明顯。

由於減少了再熱過程的熱量消耗,和提高了冷水溫度,溫濕度獨立控制系統,在醫院潔淨區域使用時,比常規潔淨空調系統節能 40% 以上,在醫院舒適性區域使用,比常規節能 25% 以上。
2.2 內外分區與合理利用自然冷源
(1)該醫院建築進深比較大,並且有多個朝向,科室比較多,各房間的熱濕負荷相差較大,並且不同房間和區域,空調運行的時間,和冷熱負荷並不同步。外區夏季需要供冷,冬季需要供熱,而內區房間則需要全年供冷。

合理進行內外分區,不僅是實現室內濕度均勻分布的關鍵,也是節約能耗的重要措施。在進行分區時,對於內區冬季供冷有不同的方式,但都要充分合理利用自然冷源,以達到減少能耗的目的。

(2)在該醫院建築中,合理進行內外分區,根據房間負荷調節送風量及新、回風比。夏季,開啓冷水機組給內、外區分別供冷;過渡季節,房間不需要供冷也不需要供熱,只需滿足室內對新風量的要求,調節新、回風比例,加大新風量。

冬季,關閉冷水機組,利用鍋爐給外區供熱,此時內區只需根據房間冷負荷總量,調節新、回風比,適當增加新風量,或可以全新風運行,給內區房間供冷。

採用這種方式,在過渡季節和冬季,可以充分利用室外新風的冷量為內區供冷,關閉冷水機組,從而節省電能和運行費用。並且運行中增大了新風量,這樣室內的新風量,就高於其所需新風量,從而顯著提高了室內環境的空氣品質。

(3)冬季利用冷卻塔供冷,在內外區分別設置空調機組,夏季,冷水機組分別給內外區供冷;冬季,關閉冷水機組,利用冷卻塔給內區供冷。


2.3 合理配置冷熱源
在醫院大樓的特殊區域(如夜間需要開啓的手術室和急診室)分別設置獨立的冷熱源,以降低醫院總體能耗,並確保其在較低負荷時也能正常啓動運行。

2.4 餘熱回收系統的運用  
2.4.1 空調冷凝熱回收
夏季,集中空調冷凝熱是空調系統制冷量,和機組輸入功率之和,其熱量一般是冷負荷的 1.3 倍,一般情況下空調冷凝熱,是透過冷卻塔的冷卻水,釋放到大氣中,這樣就造成了能源的大量浪費。

回收集中空調冷凝熱,用於衛生熱水供應,是在不降低建築物使用功能,和舒適度標準的前提下,對餘熱進行利用,在夏季可省去常規鍋爐房熱水供應,利用空調冷凝熱回收系統,進行熱水供應,熱回收系統提供 50~60℃ 生活熱水,減少了一次能源的再次輸入。

2.4.2 排風熱回收
醫院建築對室內環境要求很高,尤其是潔淨手術室的換氣次數很大,造成新風負荷比較大。據統計,醫院新風負荷,佔到總負荷40%以上。

利用空調排風中的餘冷、餘熱,來預處理新風,可以減少新風所需的能量,從而實現在節能,或不增加室內能耗的情況下,增大室內的新風比,提高室內空氣品質,同時達到節能經濟和環保的雙重目的。

2.5 減少風機和水泵能耗,降低輸送能耗
空調水泵的能耗,佔建築總耗電量的 8%~16%,佔空調系統耗電量的 15%~30%。

減少水泵輸送能耗,除了採用比摩阻較小的管材外,也應盡量使冷熱源靠近負荷中心,減小輸送距離。另一方面,在保證供熱/冷效果的情況下,可採用大溫差小流量進行輸送。

此外,風機和水泵都可以採用變頻調節技術,使管道系統的阻力,能保持在風機或泵工作的高效率點,從而減少因風機或泵的效率降低,而造成的能耗損失,同時還可延長風機、水泵的使用壽命,減少維修費用。
2.6 匹配自動化控制系統
醫院原空調系統自動化程度低,系統不能按照負荷的變化,自動調節水系統的流量,造成了大量的能源浪費。在空調設計中,變頻節能技術和群控節能技術相結合,可以達到空調系統節能的目的。

空調自動化節能控制內容,主要包括調整冷水機組的啓動台數、運行時間,根據末端負荷自動調節運行效率,風機和循環水泵根據流量的變化,調節轉速等。一套行之有效的自動化控制系統,既能實現系統的舒適性,又能最大化地節約能源。

3 結語
總而言之,綠色節能技術在醫院建築空調系統節能,改造中的應用,不僅可以節能,還對環境以及社會的可持續發展,產生重要的作用。

結合工程的實際情況來看,透過這樣的節能改造,醫院的醫療衛生條件不斷改善,服務品質和室內空氣品質,也得到了很大提升,全面提升了醫院建築的智慧化、生態化和人性化水平,為全面建設綠色醫院和持續發展,奠定了良好的基礎。


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