基于某综合医院运行能耗数据探讨医院建筑应用CCHP技术的可行性

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

基于某综合医院运行能耗数据
探讨医院建筑应用CCHP技术的可行性

田雪刚，吴蔚兰

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

该文通过对重庆市某三级甲等综合医院的运行能耗数据的分析研究，得出医院建筑的能耗特点，并引入热电比频率和热电比时间分布的概念，将用冷、热能耗与用电能耗的关系量化，得出了就冷热与电的匹配程度而言，医院建筑较适合CCHP技术应用的结论。

医院能耗；CCHP；热电比频率；热电比时间

引言

因冷热电三联供（Combined Cooling，Heating and Power，简称CCHP）系统在提高能源效率、减少环境污染上的优势[1]，近些年国内一些项目上已有应用，但目前重庆市已建该类项目还很少。为了研究医院建筑的能耗特点及CCHP系统在医院建筑中应用的可行性，对重庆市某三级甲等综合医院自2012年11月至2015年7月的所有用能数据进行整理，并挑选2014年的数据作为典型年能耗数据进行分析研究。

1 医院的基本情况

1.1 医院的建筑概况

该医院为三级甲等综合医院，占地180亩，规划面积16.11万㎡，其中一期建设工程含门诊、外科大楼、内科大楼，建筑面积约10万㎡，总床位数925张。

1.2 医院的使用情况

据医院提供的数据，该院一期工程于2012年底投入使用以来，年门急诊量24.35万余人次，年出院病人3.18万人次，手术1万余台次。

1.3 医院的用能设备情况

将医院的各种主要用能系统及设备进行区分，统计如表1所示。

表1 医院的主要用能设备表

2 医院能耗分析

2.1 总能耗消费占比

2014年该院全年用电645.5万℃，总电费为534.5万元；全年用气量为62.1万m3，总用气费用为184万元，两项合计718.5万元。细分后各系统能耗费用占比如图1。

图1 能耗费用占比

由图1可知，医院空调系统总能耗（冷源+热源）占总用能消费的28%，卫生热水系统占10%（全日供水），照明动力系统占55%，医用消毒系统占7%。

2.2单位面积能耗逐月分析

为了便于研究并具备参考性，将医院的各种能耗除以总建筑面积，得到单位面积能耗指标，并进行逐月统计，如图2-图6。

图2 空调冷源用电耗量（单位：度/（m2·月））

图3 空调热源用气耗量（单位：m3/（m2·月））

图4 卫生热水用气耗量（单位：m3/（m2·月））

图5医用消毒用气耗量（单位：m3/（m2·月））

图6 照明动力用电耗量（单位：度/（m2·月））

从图中可以看出，医院的能源种类主要采用电力和天然气2种，电力单位面积年总耗量指标为64.55℃/m2（空调冷源+照明动力），天然气单位面积年总耗量指标为6.21m3/m2（空调热源+卫生热水+医用消毒）。各系统的详细能源消耗分析见表2、表3。

表2 医院单位建筑面积电力耗量统计表

表3 医院单位建筑面积燃气耗量统计表

为了便于各种能耗的计算比较，需要统一各系统的用能单位，采用等量热值转化法将各种能耗的单位转换成kW·h/（m2·月）。重庆地区的天然气低位热值按8500kcal/Nm2计算，锅炉热效率按90%[2]，制冷水系统综合能效比按3.75W/W[3]。统一单位后将各系统用能（由于消毒用蒸汽的工艺特殊性，不纳入医院用热范畴）汇总得到图7。

图7 医院用能汇总图（单位：kW·h/（m2·月））

从图中可以看出，该医院空调系统用能能耗波动较大，用冷能耗从1.45～26.41 kW·h/（m2·月），最大空调用冷月为8月；用热能耗从1.78～6.75 kW·h/（m2·月），最大空调用热月为3月。卫生热水系统用能较稳定，能耗从1.40～2.81 kW·h/（m2·月），最大能耗月为4月。照明动力用能最稳定，能耗从3.45～4.3 kW·h/（m2·月），最大能耗月为9月。其他详细分析统计见表4。

表4 医院单位建筑面积各种能耗统计表

3 基于医院实际能耗的CCHP技术可行性

分析

从以上分析可以看出医院对用电和用热的需求量很大，且全年均有比较稳定的冷、热、电需求，是比较适合三联供系统的用户。为了衡量医院建筑用冷、热与电的关系，这里引入热电比[4]的概念，热电比原本用在热电联产项目中，即所有形式的供热量与供电量的比值。在本文中将其定义引申为医院所需空调制冷、空调制热、卫生热水的总用热量与医院所需照明动力基本用电量的比值。计算公式为：

式中Qc为空调制冷能耗，kW；Qh为空调制热能耗，kW；Qs为卫生热水能耗，kW；Eg为照明动力基本用电量，kW。

根据式（1）与图7的数据，计算医院的月平均热电比，汇总如图8。

图8月平均热电比图

由上图可见，该医院年平均热电比为2.2，最大热电比为6.83，出现在8月，是空调能耗最大月。最小热电比为0.38，出现在11月，是空调不使用的过渡季月份。从热电比分布区域看，平均热电比大于1的月份为2、3、4、5、6、7、8、9、10月份，是典型的空调季；平均热电比在0.75至1的月份为1月，为过渡季与空调供热季转换的月份；热电比小于0.75[4]的月份为11、12月，均为空调不开的过渡季。这与医院建筑卫生热水及用电能耗需求平稳，空调能耗随季节波动较大的用能特性有关。

平均热电比反映了医院用热与用电的关系，但并不能反映医院建筑的热电匹配程度，为了更好的反映医院建筑冷、热、电的特性，引入热电比出现频率[5]和热电比时间分布[5]的统计，见图9、图10。

图9月平均热电比频率分布图(单位：%）

图10月平均热电比时间分布图（单位：h）

从图中可以看出医院建筑热电比大于0.75的频率达到83.25%，时间7296h；热电比大于1的频率达到74.79%，时间6552h。可见医院建筑的热电比大于1的时间长、频率高，热与电的匹配度好。

4 总结

本文通过对重庆市某三级甲等综合医院的用能数据进行整理分析，发现医院建筑的能耗特点是：用能种类多，有空调冷热水、卫生热水、照明动力用电等；用能时间长，空调用能时间大致为制冷6个月供热4个月，共10个月，非空调用能过渡季节只有2个月，卫生热水及照明动力用能均为全年连续使用；用能量大，空调制冷单位面积年总能耗为67.03kW·h/㎡，空调供热单位面积年总能耗为16.16kW·h/㎡，卫生热水单位面积年总能耗为22.87kW·h/㎡，照明动力单位面积年总能耗为46.68kW·h/㎡。

通过对热电比的计算分析，该医院年平均热电比为2.2，热电比大于1的频率达到74.49%，时间6552 h。说明医院建筑的平均热电比大，用热时间长，热与电的匹配度好（热电比大于1的时间长、频率高），可以将CCHP系统发电产生的余热很好的消化，达到能源“吃干用尽”的原则。由此可见，单就冷热电用量的匹配程度而言，医院建筑是非常适合采用CCHP技术的。

[1]付林，李辉.天然气热电冷联供技术与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：3-4.

[2]中国建筑科学研究院.GB 50189-2015公共建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[3]张素芳，郝赫.空调水系统综合能效比的计算方法[J].暖通空调，2013，43（11）：63-66.

[4]上海市电力公司，上海燃气（集团）公司.DG/TJ 08-115-2008分布式供能系统工程技术规程[S].上海：上海市工程建设规范，2008.

[5]杨木和，王健，徐桓.某医院建筑应用冷热电三联供系统的可行性分析[J].洁净与空调技术，2010，64（4）：34-37.

责任编辑：孙苏，李红

Discussion on Application Feasibility of CCHP Technology in Hospital Building Based on Energy Consumption Data of a General Tertiary Hospital in Operation

According to the analysis on the operation energy consumption data of a third grade class general hospital operation in Chongqing,the energy consumption characteristics of the hospital building are obtained.The concepts of heat-electricity ratio frequency and heat-electricity ratio time distribution are introduced,the relationship between cold or heat energy consumption and power consumption is quantized,and the conclusion is drawn that the hospital building is suitable for CCHP technology as far as the matching degree of heat and power be concerned.

hospital energy consumption;CCHP;heat-electricity ratio frequency;heat-electricity ratio time distribution

TU246.1 TK01+9

：A

：1671-9107（2016）11-0012-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.012

2016-08-04

田雪刚（1982-），男，河南叶县人，本科，工程师，从事暖通空调方面的设计与研究工作。