节能改造、优化中央空调运行模式降低能源消耗的体会

张福海

新疆维吾尔自治区喀什地区第二人民医院 新疆喀什 844000

众所周知，一般情况下，建筑物中央空调在设计时会考虑留有制冷余量，余量大小和设计师本人对空调及建筑物类型、参数的把握有关，经验丰富的设计师可能对空调设计参数“拿捏”得比较贴切，在实际使用中能耗损失较小，同时能够满足建筑物的供暖制冷需求。改造之前，我们单位就存在中央空调能耗损失较大的问题。建筑物一部分区域冬天室内温度高(25～27℃)，夏季温度较低(19～22℃)；建筑物一部分区域冬天室内温度底(15～16℃)，夏季温度较高(28～30℃)。本文就我们单位2017—2018年实施中央空调节能改造，经过近几年对改造效果观察、记录、分析数据，改造效果与同行分享交流。

一、基本情况

(一)基本概况

笔者主要是负责医院动力设备运营，其中包括节能降耗工作。医院占地面积40235.3m，医疗区建筑面积93675.25m，现注册床位1200张，职工人数1371人，2018年11月1日至2019年11月30日门诊就诊人数420177人，2018年10月1日至2019年10月30日出院人数43113人。

(二)能源结构及使用情况

(1)医疗区有5栋楼，分别是1、2、3、6、7号楼。其中，6号楼(建筑面积49943.28m)冬季供暖期(前一年11月1日—次年3月15日)由医院天然气锅炉提供热源，通过中央空调冷冻水系统向各部门供暖，夏季制冷时段(5月—9月)由6号楼中央空调制冷机提供冷源进行制冷。

(2)2号楼(建筑面积8973.16m)冬季由热力公司提供热源，通过中央空调冷冻水系统向各部门供暖，夏季由2号楼中央空调制冷机提供冷源进行制冷。

(3)其余各楼(34758.81m)冬季由热力公司集中供暖，夏季由249台分体式空调进行制冷。

(三)2015—2020年能源资源消耗水平

医院目前建筑面积93675.25平方米，其中，6号楼(建筑面积49943.28m)冬季由自己锅炉供热，2号楼(建筑面积8973.16m)冬季由热力公司提供热源，2、6号楼夏季由中央空调制冷，能源资源消耗情况见喀什地区第二人民医院2015—2020年(相同负荷)能耗折算表数据统计表。

喀什地区第二人民医院2015—2020年(相同负荷)能耗折算表数据统计2015年用能人数：4127人，2016年用能人数：4627人，2017年用能人数：4624人，2018年用能人数：4202人，2019年用能人数：4973人，2020年用能人数：4218人。

我院2015年—2020年电耗情况如下图：

二、节能推进措施

(一)节能改造前中央空调使用状况

改造前，由于6号楼设计不合理，冷冻水循环系统水力不平衡，局部区域(B超检查室、检验科主任办公室、心电起搏组医生办公室、ICU医生办公室等水系统末尾区域)冷热水不循环，冬季冷(15～16℃)、夏季热(28～30℃)。冬季，每层电梯大厅西侧温度普遍比东侧高2～3℃，增加一台循环水泵运行依然不能有效解决以上问题，同时4台37kW冷冻循环水泵及5台45kW冷却循环水泵电机运行温度达到60℃，循环水泵电路开关及主线路温度烫手，电机随时可能烧毁，水泵控制柜因线路温度过高，易导致连接点氧化接触不良，进一步提升控制柜电器及线路温度。

(二)节能改造，提高水泵、系统运行能效，消除安全隐患

经过前期对6号楼中央空调系统运行数据分析，发现中央空调冷冻水循环泵进出口压差大于循环水泵标定扬程，说明冷冻水流速过大导致水系统供回水压差过大，可以在满足6号楼供暖、制冷的情况下，适当降低水泵转速降低电机电流，从而降低电机温度并降低能耗。分别在2017年6月、7月对6号楼中央空调4台37kW冷冻循环泵及5台45kW冷却循环水泵控制柜安装变频器，经过反复试验，最终将循环水泵电机运行频率由工频50Hz降为35Hz运行，在满足6号楼正常供暖、制冷的情况下，电机温度由改造前60℃降为45℃，循环水泵控制柜电器及线路温度原来摸上去烫手，现在35～36℃。改造前水泵噪声很大，两人离得很近需要大声讲话才能听清，现在只有一点水泵风扇转动的声音，和办公室一样，正常状态讲话都可以听得清楚。水泵维修次数大幅降低，原来每年需要维修2～3次，现在两年维修一次即可。改造后每天由中央空调运行人员对水泵电表进行记录，经过一个完整的供暖、制冷周期运行，通过对水泵电表记录统计分析计算，该项改造每年为医院节约电量23.6万千瓦时，节电率在48%～50%，按照当时电价0.58元/千瓦时计算，每年节约电费13.6万元，而改造投入仅为19800元(医院自己改造)，当年收回投入还有盈余。通过此次改造，使我们对中央空调设备、循环水泵、水系统有了更加深入的了解和体会，积累了一些改造经验，2018年我们又对2号楼中央空调进行了相应改造，同样取得了良好的效果。我院2017年被评为自治区级节能降耗创建示范单位，2018年被评为国家级节能降耗创建示范单位。下面就改造后运行调试中央空调注意事项及如何处理空调水系统水力不平衡的一些经验，节能措施与大家分享。

(1)改造前制冷机开机运行45～60分钟，冷却水供回水温差从最高值8～12℃降至3～5℃，达到制冷机冷却水温差定额(最佳温差值)，如果此时水泵电机仍然以50Hz运行，将导致冷却水温差过小，恶化压缩机运行工况，降低制冷机产出能效和使用寿命，所以，变频器运行参数设置为PLC程序分段控制模式，逐渐降低电机运行频率，以维持冷却水系统供回水温差在3～5℃，同时大大节约了电能。同时，保持制冷机运行工况在出厂要求的运行参数范围之内，延长制冷机使用寿命，如果遇到酷暑、极寒等极端天气，可以适当提高水泵运行频率，极寒天气可以调升锅炉供回水温度，保障正常供暖。

(2)因中央空调系统设计不合理，大楼东西两大片区(以电梯大厅为界)有2～3℃温差，即东侧水流量欠缺，西侧水流量过多。另外，大楼低区(1～5层)温度偏低(19～20℃)，中区(6～8层)温度适中(21～23℃)，高区(8～12层)温度偏高(23～26℃)。根据这一情况，调小西侧8～12层每层空调系统主控阀门，相应东侧阀门开到最大，缩小东西两侧水力不平衡度，提高东侧供暖温度。在此基础之上进一步调整，减少高区8～12层阀门开度，将低区1～5层阀门开到最大，调整后，东侧温度整体上升1℃，低区整体提高1℃。该项措施实施后，有效避免因大楼部分区域温度偏低，延长锅炉及中央空调运行时间，达到节能降耗的目的。

(3)针对个别房间(空调系统末端)的水不循环的问题，采取增加微型循环泵强制循环，改造后房间温度均能达到21～23℃，达到预期效果，避免锅炉及中央空调因个别房间温度低不能按照运行计划停机的情况，达到节能降耗的目的。

(4)如果建筑大楼设计不存在水力不平衡情况，锅炉水循环系统可以采用高温小温差方式运行，这样做的好处是锅炉及循环水泵可以根据建筑室内温度是否满足需求，运行时间可以缩短，在保障建筑室内温度始终达到18～20℃以上的情况下节电降耗。

另一种情况是在中央空调水系统水力不平衡情况下，建筑部分区域或个别几间房间温度一直较低，冬季锅炉及空调循环水泵需要延长运行时间以满足整体供暖质量，必定会增加电能消耗，此种情况下，为了减少电耗，锅炉水循环系统可以采用低温大温差循环方式降低电耗。

(5)把节能降耗列入医院各部门绩效考核项目，医院每月派人员到各科室进行检查打分，年底统计各科室节能考核分数，与科室主任总体考评、能级评定挂钩，从而提高所有员工的节能意识，达到节能的目的。

三、成果效益

通过每月对各科室进行节能工作考核，进一步增强了职工节能降耗意识，牢固树立了“节约光荣、浪费可耻”的思想意识，逐步养成了事事、处处节能的好习惯。

2017年对6号楼中央空调改造后，每年可为医院节电近13.6万千瓦时，大大降低了设备的损坏率和维修成本。又相继对6号楼高区供水泵及5吨锅炉循环水泵进行改造，分别年节约用电量7.5万千瓦时、4.5万千瓦时。2018年对2号楼中央空调进行改造，改造后一年节约电量合计4.3万千瓦时，2019年对手术室中央空调及净化空调循环水泵进行改造，改造后一年节约电量合计2.2万千瓦时。

四、节能降耗经验总结

医院虽然在近几年的节能工作方面做了一些工作，能耗有所降低，但我们认为还有很多工作没有做到位，工作中仍然存在一些问题：一是个别科室、职工对节能降耗工作重要性认识不到位，节约资源意识、保护环境意识不够强。二是医院部分区域需要增加水表、电表，以便能够及时有效分析水电增减的原因所在。在节能工作实践过程中，有以下几方面体会。

医院和一般的公共机构用能特点不同，尤其是三甲医院，主要体现在如下几方面。

(1)医疗环境要求标准高，耗能量较大，重点做好大型设备的节能改造、节能运行工作。例如，手术室除了要求温度保持在22～24℃以外，对环境洁净度、噪声、湿度等方面有较高的要求，所以需要配置空气净化系统，包括消毒供应室蒸汽消毒手术包、制氧站提供氧源，以上三项用电量占全院总用电量近三分之一，中央空调用电量占全院总用电量40%左右，也就是说手术室、消毒供应室、制氧站、中央空调用电量占全院近70%的用电量，如果做好这几个部门的节能工作，可以起到事半功倍的作用。例如，在满足洁净手术室正负压的情况下，调整空气处理机送风机的运行频率为最低状态，以节约电能。

(2)在制氧站压缩机及中央空调压缩机选型时，选带有压力或温度智能控制进气(水)阀开度的设备，能够根据氧气压力或制冷回水温度自动调节压缩机进气(水)阀开度，适时降低电机输出功率，达到节电目的。

(3)大型医疗设备(CT、核磁、检验设备)散热量大，每年3～5月、9～10月中央空调停止运行时段，CT、核磁、检验设备环境温度达到29～30℃，超过设备厂家要求的25℃，需要对大型医疗设备配置专用制冷设备，如此，可以避免大楼中央空调专门为个别科室制冷，浪费电能的情况，从而达到节约电能的目的。另外，在设计时要考虑在散热量大的设备间安装自然通风装置，在入口处加装初、中、高效过滤器净化空气，能够大幅降低专用空调的运行时间，降低制冷电耗。

(4)在北方设计大楼时，要考虑1、2层暖气管道、暖气输出设备参数系数适当放大。大楼一般一层有玻璃幕墙，另外有出入口，冬季有大量冷风从入口处进入，医院人流量大，进入大楼的冷风量更多，降低了1、2层整体环境温度，所以，各部门冬季会采用电加热器辅助取暖，如果适当放大1、2层暖气输出设备设计参数，同时在一层大厅安装地暖设施，能够杜绝辅助电加热器的使用，减少因1、2层温度较低而延长中央空调运行的时间，从而降低电能消耗。

(5)中央空调系统终端加装回风风道。我们医院中央空调使用过程中，发现空调系统终端风机盘管进风口与回风口没有风道，风机直接从吊顶上方不断吸进冷风，迅速降低盘管温度，空调系统热量大量浪费。很多房间加装风道后，温度提高1～2℃，提高能源使用效率。