广东省人民医院保健楼能源系统整体优化的研究

郭凇含

根据美国和日本分别对建筑类型能耗的统计、分析和比较的结果显示，公共建筑单位面积能源消耗是各建筑类型中最高的，而综合医院建筑单位面积能源消耗又是公共建筑中最高的，这是综合医院自身特殊功能的使用需求所决定的，如24 h的急诊和住院部、手术室、较多大型医疗诊断和治疗专用设备、所有医疗业务区的中央空调等。同时，有关专家也指出，公共建筑普遍存在30%以上的节能潜力［1］。因此，做好综合医院节能工作的创新是做好节能工作的重中之重。节能技术的推广不仅可带来环保等方面的社会效益，而且为经营者切实节省了费用，大部分节能投资在2～3年内就可通过能耗费用的减少而收回。

广东省人民医院建筑面积近23万平方米，现有住院床位数2 729张，年出院病人10.11万人次，年手术量达到10.5万台，年门诊量约439万人次，年能耗费用超过4 000万元。保健楼作为广东省人民医院重要楼宇之一，能耗高、设备运行效果差，主要从中央空调、采暖和生活热水等方面进行整体能源优化。

1 中央空调系统

1.1 中央空调系统简介

保健楼中央空调系统于1999年建成投入使用，采用以柴油为燃料的溴化锂直燃机组，同时制取冷水、热水。该系统共有400RT直燃溴化锂机组2台、冷冻水泵3台、冷却水泵3台、冷却塔2台。见图1。

图1 保健楼中央空调系统简图

保健楼的中央空调系统设备实际运行中，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔严重老化，效率低下，且柴油价格逐年增长，运行费用高。另外，中央空调系统中各设备都是人工开停，彼此之间并没有协调运行;在系统部分负荷运行时，系统并不会协调有序的卸载。

1.2 中央空调系统改造方案

①采用制冷效率为5.5的高效离心式冷水机组代替效率仅为1.3直燃型溴化锂机组，并对1#机组进行变频，2#机组作为部分符合备用。②采用高效全新带变频控制器的冷冻冷却水泵，替换原输送效率低下的水泵。③采用静音型冷却塔，替换原老化、腐蚀严重的冷却塔。④新增中央空调智能化控制系统一套，对制冷系统进行实时远程监控。具体见表1、图2。

表1 保健楼中央空调制冷系统改造前后设备清单

图2 保健楼CECS-1中央空调节能控制系统流程图

改造后，水泵变频、台数控制与智能化集中控制技术相结合，结合自适应PID精确控制算法与模糊控制理论，将制冷系统中的冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机等所有设备全部集中控制。根据负荷变化自动调整、分配各设备的出力，提升中央空调系统的运行效率，从而降低操作人员劳动负荷，提升工作效率。另外，该控制系统可自动记录制冷系统运行参数，生成日报、月报、年报报表。

1.3 中央空调改造经济性分析

保健楼更换主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，增加离心变频、CECS-1中央空调节能控制系统后，运行费用降为108.4万元，与改造前年运行费用206.2万元相比，年节约运行费用58.2万元，年节约柴油304.8吨。见表2、表3。

2 采暖系统

2.1 采暖系统简介

保健楼直燃溴化锂机组负责提供保健楼、综合楼的冬季采暖热水，再通过各自楼宇中央空调系统水泵输送至末端风柜、风机盘管进行热交换，完成整个采暖过程，见图3。虽然直燃溴化锂机组采暖效率较高，但因柴油价格不断攀生，采暖系统的运行费用越来越高。

表2 保健楼中央空调制冷系统节能改造前能耗分析

表3 保健楼中央空调制冷系统节能改造后能耗分析

图3 保健楼、综合楼采暖系统原理图

2.2 采暖系统改造方案

参照相关医院建设经验以及规范要求，结合保健楼、综合楼的实际情况，增加1套天然气无压热水锅炉采暖系统，替代原直燃溴化锂机组向保健楼、综合楼提供冬季采暖热水。该系统采用2台无压燃气热水锅炉作为采暖系统的热源，一用一备。见图4。

2.3 采暖系统改造经济性分析

根据广州市天然气热值为40.193 MJ/Nm3，天然气热水锅炉综合效率为0.81(高效燃气锅炉效率为0.9，管路系统效率为0.9);柴油热值为42.652 MI/kg，柴油热水锅炉系统综合效率为0.72(柴油锅炉效率为0.8，管路及换热器效率为0.9)。采用天然气锅炉采暖系统后，年增加天然气耗量1.77万立方米，节约柴油耗量18.7吨，以柴油6 800元/吨、天然气3.8元/Nm3计，年节约保健楼、综合楼采暖系统运行费用6.0万元。

图4 天然气锅炉采暖系统原理图

3 生活热水系统

3.1 生活热水系统简介

保健楼生活热水系统主机为直燃溴化锂机组(见图5)，负责向保健楼、综合楼供应50～60℃生活热水。实际运行中，因机组老化严重，效率低，热水温度不易准确控制，甚至达80～90℃，热量浪费较大，存在烫伤医护人员及患者的风险。

图5 保健楼、综合楼生活热水及综合楼采暖系统原理图

此外，由于直燃型溴化锂机组同时供应综合楼生活热水、采暖热水，致使采暖板换容易结垢堵塞。而且管路较长，热水给水压力不够，导致综合楼高层区域热水不能正常使用。

3.2 生活热水系统改造方案

参照酒店、综合型医院成功案例，结合保健楼、综合楼的实际情况，生活热水系统总体改造方案如下:

3.2.1 综合楼 增加一套CHRS-5-180风冷热泵系统(带热回收，见图6)，全年独立向综合楼供应生活热水。

3.2.2 保健楼 增加一套CHRS-7-300冷水机组热回收系统，全年独立向保健楼供应生活热水，见图7。回收机房设备运行时产生的大量废热，替代直燃溴化锂机组向保健楼供应50～60℃卫生热水，冷热综合利用效率高达760%以上。制冷季节，CHRS-7冷水机组热回收系统制生活热水的同时向保健楼制冷系统补充制冷;非制冷季节，将其制生活时产生的冷量通过冷却塔排放到大气中去。

在空调工况下，冷却水温度一般为32～37℃，热能品位不高，难以利用。CHRS-7冷水机组热回收系统利用高温水源热泵技术，成功的将热能品位从32～37℃提高到55～60℃。CHRS冷水机组热回收系统成功实现了冷热源的综合利用，可节约大量的一次能源，解决环境污染问题和温室效应。运行原理见图7。

图6 CHRS-7冷水机组热回收制生活热水系统原理图

图7 CHRS-7冷水机组热回收制生活热水系统原理图

CHRS-7热回收系统将制取的生活热水储存在热水箱中，然后通过原热水给水系统向保健楼供应50～60℃生活热水，满足保健楼全年的生活热水需求。

3.3 生活热水改造经济性分析

CHRS-7冷水机组热回收系统制生活热水，全年共计增加耗电38.6万度，节约原柴油热水系统耗油146.3吨。以电价0.79元/度、柴油6 800元/吨计，年节约生活热水费用69.0万元。

4 小结

通过初步整体节能改造，每年可节约运行费用133.2万元，节约柴油469.8吨，实现了对医院能源系统的整体优化，达到了较好的社会效益与经济效益。对我国医院能源系统的整体优化与节能改造具有一定的指导和借鉴意义。

［1］ 薛志峰，江 亿.北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析［J］.暖通空调，2004，34(9):8-10.

［2］ 公共建筑节能设计标准GB50189-2005［S］.

［3］ 建筑给水排水设计规范规范GB50015-2003［S］.

［3］ 采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003［S］.

［4］ 王素卿，等.2003全国民用建筑工程设计技术措施［M］.中国建筑标准设计研究院，2003.

［5］ 袁向东，郭凇含.绿色医院与整体节能改造［J］.现代医院，2012，12(3):116-118.