基于实测数据的上海某医院综合节能改造案例分析

0 引言

医院是公共建筑中能耗较大的建筑，不仅整体能耗高，单位能耗亦很高

，占医院总能耗的27%，达运行费用的10%以上

。医院主要能耗为天然气和电，能耗高的原因是设计之初有效节能措施较少

。本文以上海某医院为典型案例，通过对锅炉供暖系统、生活热水系统、蒸汽系统及中央空调制冷系统等综合节能改造和数据的详细分析，提出了节能量核定方法，确定了节能量及节能率，为既有医院建筑节能改造工作提供了借鉴及参考。

1 医院建筑及能源系统概况

该医院位于上海浦东新区，是一所集医疗、教学、科研于一体的三级综合医院，总建筑面积24.76万m

，本次改造涉及8.04 万m

，包括门急诊综合楼、病房楼、行政科研楼等。

由于经济等因素的影响，使得建筑施工行业的招投标过程存在一些问题，导致建筑行业的秩序不稳定。每个行业都或多或少的存在一些行业保护现象，建筑行业也不例外。在建筑工程招投标过程中经常会出现“串标”、“关系标”以及“虚假投标”等违法乱纪现象，究其原因，还是因为招标企业自身实力不足。具体体现在企业的自身资历尚浅、施工人员职业素养低以及管理人员的危机意识不足等，这样一来，建筑工程的质量自然得不到保障，严重的可能会使建筑项目在使用过程中出现质量问题，影响建筑工程的正常使用。

该医院包括中央空调制冷系统、采暖系统、生活热水系统及蒸汽系统。集中冷源由2台单台制冷量为2 110 kW 离心式冷水机组和1 台制冷量为1 118 kW 螺杆式冷水机组组成，冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔均无变频，以定流量运行。

集中热源包括3 台额定蒸发量为6 260 kg/h、额定蒸汽压力0.8 MPa的燃气蒸汽锅炉，两用一备，非采暖季1台运行即可满足需求。燃气蒸汽锅炉及分汽缸现场照片见图1。

在高中语文教学的课堂中，教师要发挥引导者的作用，要激发学生的学习兴趣。以引导的方式来促进学生的思维拓展，并通过阅读不同的题材和不同的作品，提高自身的审美水平，从而在这些基础上提高自己的语文文化素养和核心素养。

燃气蒸汽锅炉制取的蒸汽除为员工餐厅及干保楼加湿设备提供蒸汽外，还与门急诊综合楼、病房楼、员工餐厅地下室换热机房的汽水换热器换热，得到采暖热水及生活热水。本次改造范围内汽水换热器现场照片见图2。

2 医院建筑用能分析

2.1 总能耗分析

医院能耗主要包括天然气和电。根据2015- 2017 年能源费用数据统计，改造范围内近三年电量及天然气用量见表1（电力折标煤系数取0.288 kgce/kWh，天然气折标煤系数取1.299 71 kgce/m

）。

2.2 用能系统能耗拆分分析

根据医院后勤智能化管理平台对各蒸汽支管的实时数据分析，得到门急诊综合楼、病房楼、行政楼及员工餐厅的年蒸汽用量拆分结果，见图3。

由图3 可知，病房楼生活热水使用的蒸汽量最多，达32%，行政楼及餐厅生活热水用蒸汽量最少，只有7%。

根据以上结果，对病房楼生活热水换热站及用热水习惯进行了排摸，发现以下几个问题：

1）病房楼生活热水汽水换热器无保温，器壁表面温度达到80 ℃以上，散热损失较大；

2）病房楼生活热水无回收，当末端无负荷时，70 ℃的冷凝水被直接排放；

3）病房楼生活热水24 h提供；

4）病房楼生活热水换热站位于8号楼干保楼地下2 层，距离锅炉房500 m，输送损失严重，末端热量有效利用率太低。

此外，根据医院中央空调机房2017年5-10月份冷水机组运行记录，得出空调水系统设备（冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔）年运行能耗为35.5万kWh，3台冷水机组71.9万kWh。

3 锅炉供热系统性能检测

核 定 期取2020 年6 月-2021 年5 月 时，E

＝(337.1×1 457+303.2×1 213+128×164+99.1×2 622.6)-773 231＝366 596.96 kWh≈105.58 tce。

测试方法：开启#2 和#3 燃气蒸汽锅炉和对应的水泵；开启病房楼壳管式热交换器后的循环热水泵，水流量测点装在管径222 mm、壁厚6 mm的供水直管段上；开启门急诊综合楼热交换器后的循环热水泵，水流量测点装在管径270 mm、壁厚5 mm的供水直管段上。

综上所述，核定期取2019年2月-2020年1月时，本 项 目 的 节 能 量Es＝1 129.24+108.11=1 237.35 tce。

(2) 深入开展CFRP基础性研究。轨道车辆对材料的力学性能、环保性能、防火性能、抗冲击性能、耐极端环境性能、耐老化性能、隔音隔热性能、减振阻尼性能、电磁兼容性、生命周期环境友好性以及安全可靠性等都有特殊要求，开展满足轨道车辆应用的材料性能研究，解决目前复合材料存在的防火、隔声隔热、抗冲击性能局限性，可大大提高复合材料的应用广度。

根据实际检测结果，本项目改造前蒸汽锅炉供热水系统效率为38.1%，供蒸汽系统效率为38.1%÷0.8=47.6%，系统效率较低，有较大的节能潜力。

吃东西时，不管端到眼前来的是什么，都立刻“敬礼”似的在上面浇一圈酱油。有时，嫌不够味，还抓一撮盐拌进酱油里。

真空热水机组是利用水在低压低温下沸腾产生蒸汽，通过汽水凝结换热方式将热量输出。机组内部是密闭的真空腔，燃烧使热媒水在真空腔中沸腾汽化产生负压水蒸气，蒸汽在换热器管外凝结，将管内冷水加热并通至用户，水蒸气凝结后形成的水滴再流回热媒水重新加热汽化，完成整个循环，热效率达94%以上。蒸汽发生器平均排烟温度仅110 ℃，比常规蒸汽锅炉的250 ℃低140 ℃，热量流失更少，效率更高，达92%以上。

采用真空热水机组及蒸汽发生器的组合替代集中燃气蒸汽锅炉，系统效率提升明显，节能效果显著。

4 节能改造方案及效果分析

综上分析，本文提出了一套综合节能改造方案，同时跟踪改造后运行数据，提出了节能量核定方法以验证改造效果。

4.1 综合节能改造方案

p

——基准期空调冷源系统各设备每小时运行能耗（kWh）；

病房楼、体检中心的空调热源及生活热水系统，行政楼、科研实验室及员工餐厅的生活热水系统采用2 台制热量为933 kW 的室外型超低氮冷凝真空热水机组替代原有集中燃气蒸汽锅炉+容积式换热器进行供暖与生活热水，系统原理图见图5。

动物世界中也有偏侧优势的现象吗？有，没准你家的猫咪就是常喜欢用左前爪的左撇子呢。来自英国的研究人员以42只家猫为研究对象，让它们完成一项复杂的取食任务——从一个窄口罐子中取出金枪鱼肉。结果发现，在十几次的取食测试中，21只母猫有20只都使用右爪。而21只公猫中有20只习惯用左爪……研究人员说，家猫对左右爪的使用偏好只有在完成一些较复杂的任务时才十分明显。这就好比对人来说，打开一扇门用左右手都可以轻松搞定，但涉及用筷子或写字这样的复杂行为时，就开始体现出左手或右手使用偏好。

病房楼、体检中心的空调加湿及员工餐厅蒸汽厨具系统采用2台额定蒸发量为0.5 t/h的室外型蒸汽发生器替代原有集中燃气蒸汽锅炉供蒸汽。

区域的位置决定着空间使用的效果，读者学习空间与交流空间既要隔离又要相对连贯。但在现有图书馆空间设计上，图书馆此两类空间往往采用玻璃墙进行分隔，隔音效果普遍较差，使得在交流空间举行研讨或小型讲座等活动时，对周边需要安静的读者学习产生不同程度的干扰。

同时对门急诊综合楼空调冷源系统的冷水机组、配套水泵、冷却塔等设备安装集中群控系统；冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔加装自动变频装置，根据进出水温度实时调节水泵电机频率，改变转速，调节水流量，达到节能效果。

4.2 节能效果分析

节能改造完成后，跟踪实时运行数据，提出了节能量核定方法，以验证改造效果。

本项目改造时间为2018 年7 月- 2019 年1月，基准期取2017 年1 月- 2017 年12 月，再分别计算2019 年2 月- 2020 年1 月与2020 年6 月-2021 年5 月核定期的节能量，取较小值为最终结果。 基准期与核定期的能耗数据来源于天然气账单及电费账单。

项目改造涉及空调采暖、生活热水、蒸汽系统、空调冷源系统等，能耗产生的主要因素有建筑使用量、运行时间、功能区域变化、室外温度。相比基准期，两个核定期门诊总人次变化率分别为2.1%和5.9%，急诊总人次变化率为3.2%和0.5%。门、急诊人次的变化率小于12%，建筑使用量不进行修正。基准期和核定期内运行时间无变化，运行时间不进行修正。基准期和核定期内建筑面积及使用功能无变化，功能区域不进行修正。对空调系统能耗的影响采取度日数进行对比，空调度日数CDD26的变化率绝对值为38.4%和30.1%，供暖度日数HDD18的变化率绝对值为7.2%和9.6%，小于60%和25%，故室外温度不进行修正

。

核定期取2020 年6 月- 2021 年5 月时段，E

＝2 103.90-958.70＝1 145.20 tce。

天然气系统节能量计算公式：

其中，E

——天然气系统改造的节能量（tce）；

E

——基准期天然气系统的能耗（tce）；

E

——核定期天然气系统的能耗（tce）。

行动计划敦促双方组建工作组，研究在下述领域开展合作的可行性：用于空间探索的放射性同位素、核反应堆技术、先进燃料、燃料循环技术、先进模拟和仿真以及使能技术。

核定期取2019 年2 月- 2020 年1 月时段，E

＝2 103.90-974.66＝1 129.24 tce。

2.5 重金属来源分析 元素间相关性显著和极显著，说明元素间一般具有同源关系或是复合污染，否则来源可能不止一个[14]。通常相关性强的被认为是同一来源，而较弱的相关性则暗示与其他元素来源不一致。为了解矿区周边土壤重金属Mn、Cd、Zn、Pb、Cu、Cr、Ni的污染特征，运用SPSS软件，对土壤中各重金属总量进行相关性分析。由表5 可知，各重金属之间存在不同程度的相关性，Pb和Zn之间相关系数为0.825，Cd和Ni之间相关系数为0.695，达到显著相关水平，可见Pb和Zn、Cd和Ni之间存在一定的伴生关系，可能属于同源污染物。

1）改造后节能量计算

门急诊综合楼空调冷源系统集中群控改造节能量计算公式：

其中，E

——空调冷源系统集中群控改造节能量（tce）；

门急诊综合楼采用2 台制热量为1 745 kW 的室外型超低氮冷凝真空热水机组替代原有集中燃气蒸汽锅炉+容积式换热器进行空调采暖，系统原理图见图4。

核定期取2019 年2 月- 2020 年1 月时段，E

＝(337.1×2 500+303.2×1 143+128×143+99.1×3 292.2)-1 158 485＝375 383.62 kWh≈108.11 tce；

P

——核定期空调冷源系统各设备用电量之和（kWh）。

胎架制作→H型钢梁的定位拼装→校正→检验→对接焊缝焊接→焊后校正→方钢管上弦杆和腹杆的拼装→焊缝焊接→焊后校正→监理工程师检查验收→涂装→检验合格。

t

——核定期空调冷源系统各设备运行小时数（h）；

鲜牦牛肉：符合GB 18393—2001《牛羊屠宰产品品质检验规程》，实验当天购自四川省甘孜州白玉县综合农贸市场。实验室自制40目炒青稞全粉，由甘孜州农科所八美农场提供的康青8号(2016，2017年产)。小西瓜白砂糖：北京厨大妈食品集团有限公司；绿色生态盐：四川久大制盐有限公司；窝窝醪糟：成都巨龙生物科技有限公司；干辣椒、辣椒粉、花椒粉、生姜、大葱、蒜、八角粉：购于成都市龙泉驿区平安菜市。

基于医院统计的实际能耗，对锅炉供热系统进行了性能测试。测试期间食堂停蒸汽，病房楼停生活热水，制取的蒸汽仅用于病房楼和门急诊大楼的采暖。2018 年3 月16 日13∶00 至15∶00，17 日0∶00 至4∶00 对燃气蒸汽锅炉采暖效率进行了测试，性能数据见表2。

医院壳管式换热器使用时间较长，运行过程中换热器泄漏、堵塞、结垢、水泵压头变化都会改变换热性能。水侧污垢热阻的常规设计传热系数K 值取0.85（这是考虑污垢热阻时最简便的一种经验方法

），但K值会随时间和污垢而变化，并逐渐稳定

，为此本项目传热系数按0.80取值。

核定期取2020年6月-2021年5月时，本项目的节 能 量Es＝1 145.20+105.58=1 250.78 tce。最终节能量取较小值，为1 237.35 tce。

2）节能率计算

本项目节能率计算公式：

其中，e

——节能率（%）；

修正项ΔE和ΔEˈ为零；

Es——节能量（tce）；

E

——基准期改造范围内的建筑总能耗（tce）。

E

包含基准期（2017 年1 月-2017 年12 月）改造范围内建筑天然气用量及用电量，天然气用量为2 103.90 tce。基准期改造范围内各建筑未安装电力分项计量表具，无法独立计量用电量，故用以下方法估算基准期用电量。

2017 年 该 医 院 总 建 筑 面 积 为20.93 万m

，2018 年新建一栋楼（在本项目边界范围外），面积为3.84 万m

，该楼2019 年投入使用，目前该医院总建筑面积为24.77 万m

。本项目改造范围内的建筑面积为8.04 万m

，占全院总面积的32.5%，占基准期全院总面积的38.4%。2021 年3 月起，改造范围内的建筑加装了分项计量表具，截止到2021 年11 月，改造范围内建筑总用电占医院总用电比例见图6。

有许多人认为生病、手术后身体很虚，就买燕窝和冬虫夏草等保健品进行大补，但其实不然，营养学家对此表示，病人在身体恢复阶段各部分机能都没有步入正轨，过量服用补品反而不利于身体康复，还可能产生副作用。患者入院治疗，医生就会制定符合病人情况的饮食计划，合理地进行营养搭配，病人在恢复期间不能也没必要盲目进补，在有进补的计划之前，最好能请教医生，防止病上加“病”。

图6给出了改造范围内建筑用电量占全院总用电量的比例，每个月用电量及均值用电量与医院总用电量占比都小于改造范围内建筑面积占目前全院总面积比例的32.5%，故可用改造范围内建筑面积占基准期全院总面积的比例来代替基准期改造范围内建筑用电量占全院总用电量的比例来近似计算。基准期用电折标煤总量9 650.52 tce，乘以38.4%，得出用电折标煤量3 705.8 tce。故基准期改造范围内建筑总能耗

E

=2 103.90+3 705.8=5 809.7 tce。

本项目年节约标煤量1 237.35 tce。

年综合节能率e

＝E

/E

×100%＝1 237.35/5 810.65×100%＝21.3%。

5 结论

1）医院节能改造采用真空热水机组替代传统燃气蒸汽锅炉供应热水，蒸汽发生器替代燃气蒸汽锅炉供应蒸汽，同时对中央空调冷源系统进行群控改造，节能效果显著，改造后年节约标煤量1 237.35 tce，年综合节能率21.3%。

2）目前大型综合医院锅炉蒸汽系统普遍存在大马拉小车、蒸汽输送距离远、换热损失大、效率低等问题，采暖及生活热水由蒸汽直接改为热水供应后，节能效果明显，可为同类型综合医院的节能改造提供借鉴参考。

第一，古村古镇群完全可以通过科学方法有效地谋划，切实地实施，形成和谐共生的发展格局。“识别共性，确定整体性；分析个性，寻求独特性；谋划路径，形成共生性”的古村古镇群旅游共生发展的“三步骤”路径，在我国相关区域的古村古镇群的旅游业共生发展的决策中，可以起到决策支持作用。同时，也可以在进一步实证的基础上，推广到相关具有同质属性的旅游景区群的发展决策工作中，作为参考性依据。

高压电网中，线路有功潮流间具有比较好的线性关系，方便建立预想故障前后有功潮流间的联系。通过对设备进行分组，将并联运行的线路或者并列运行的主变划分为一个组。对于同一组内的设备，只需根据载流量限值与分支系数之间的比值选择一个设备进行监视即可，从而进一步减少约束条件的个数。

3）针对综合医院对部分建筑节能改造，但又无独立能源分项计量系统，本文提出的节能量“面积拆分法”，对节能量的核定较为准确，可为同类型改造项目节能量的核定提供借鉴参考。

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