广州某医院综合节能改造案例分析

李慧娟，张可欣

（广州汇锦能效科技有限公司，广州 510000）

医院作为社会公共机构，具有功能特殊、人流量大、分区多和部分设备设施需要24 h不间断运行、用能人员复杂等特点，因此能耗是一般公共建筑的2～3倍[1-2]。作为耗能大户的医院，随着规模不断扩张，大型医疗设备和机电设备不断增加，人民群众对就医环境、服务水平要求的提高，使得医院的能耗呈逐步攀高的态势。因此，如何降低医院的能耗成为了目前重要的研究课题。

本文以广州某医院综合节能改造为案例，通过对医院能耗的诊断分析，找出各用能系统存在的问题和节能潜力，提出适用的节能技术改造方案，为其他医院综合节能改造提供参考和借鉴。

1 医院概况

该医院位于广州，是一所集医疗、预防、保健和教学于一体的公立二甲综合性医院。医院占地面积约2.2万m2，院区内由几栋独立的建筑组成，设有门诊部、急诊部和住院部，业务用房面积约3.26万m2。医院门急诊科室设置齐全，拥有一大批先进的现代化医疗设备，年门诊约65万人次，住院约1.6万多人次。

医院主要的用能设备包括空调系统、照明系统、生活热水系统及医疗设备等，改造前能源消耗种类主要以电为主，其次是汽油、液化石油气、柴油和甲醇。以2020年医院能源消耗为例，消费电力179.97 kW·h，汽油10.47 t，液化石油气2.17 t，柴油1.42 t，甲醇1.52 t，各能源消耗占比如图1所示，电力消耗占比高达90.87%。

图1 医院2020年能源品种结构图

近年来，医院积极响应国家节能减排号召，努力落实推进能源管理工作。2020年，医院以申报国家节约型公共机构示范单位为契机实施了全方位的综合节能改造工程，进一步提高医院的能源管理水平和能源利用效率，有效降低整体能耗和医院的能源支出费用。

2 医院综合节能改造内容

根据其他医院的能耗研究[3]，在全年能耗中，约40%～50%用于空调制冷与供暖系统，约10%～20%用于照明，约15%～20%用于生活热水及医用蒸汽、厨房用气。医院节能改造宜从节能潜力大、操作性强，且具有良好投资回收效益的方面入手。实践表明，医院空调系统的节能改造具有周期短、收效快和易实现的特点，而照明、生活热水等具有施工简便、节能效率高的优势。

2.1 设备设施节能改造

2.1.1 中央空调节能改造

医院门诊大厅和手术室各有一套小型的中央空调系统，根据GB 19577—2015《冷水机组能效限定值及能效等级》[4]，门诊大厅和手术室的集中供冷设备设计工况下能效水平均低于三级能效，且设备已使用多年，故障频繁，维修成本高。

（1）门诊大厅。医院门诊大厅层高8 m，室内面积约200 m2，门诊大厅主要为挂号、缴费和取药窗口，人员流动大，且大门全年敞开，为半封闭空间，改造前仅安装1台额定功率为4.5 kW的5匹水冷机组，制冷能力严重不足，主机设备及配套水泵也均为高能耗机电设备。实施改造如下。

由于门诊大厅高大宽敞半封闭空间，同时考虑门诊大厅总冷负荷需求及医院现场施工条件，对门诊大厅空调主机及末端系统进行全面升级改造，采用节能高效多联机替代现有制冷机组。采用一套30匹1级能效多联式中央空调对门诊大厅进行集中供冷。

（2）手术室。医院手术室室内面积约200 m2，改造前由位于顶楼的2台风冷冷水机组进行集中供冷，其中1台为空气源热泵，制冷量为66 kW，主机设计COP仅为3.07；另1台风冷机额定功率为11.2 kW，主机设计COP仅为2.9。其中有1台主机已多次更换压缩机无法正常使用，实际仅剩1台主机运转正常。另外经现场勘察，冷冻水管道保温材料破损严重，循环水泵锈化腐蚀严重，管道连接处和水泵有明显漏水，风冷机组制冷能力大幅度下降。空调末端空气处理设备老化堵塞严重，多处存在明显的漏风现象，冷源损失大，不仅造成了较高的能耗，而且供冷效果不佳，已不能满足现有的供冷需求。实施改造如下。

针对以上问题，同时考虑手术室供冷供暖的需求及医院现场施工条件，对手术室空调系统及末端设备进行更新改造，采用节能高效多联式中央空调系统替代现有风冷冷水机组。配置2台多联机主机（1机为制冷量12.5 kW，制热量12.8 kW；2机为制冷量22.4 kW，制热量22.5 kW)，共同为手术室进行集中供冷，同时可满足在冬季供暖。

2.1.2 绿色照明节能改造

医院照明系统灯具数量较多，均为室内照明灯具。在用的灯具类型中，大部分已在过往几年改造中陆续更换为LED灯具，仍有小部分灯具为传统照明灯具，如普通荧光灯、楼道吸顶灯等。实施改造如下。

以保证原各区域照明要求为前提，采用高效节能的LED灯具替代原荧光灯管，采用一体化筒灯替代部分老旧筒灯，采取“一换一”的方式，对全院公共区域1 206盏传统照明灯具进行更换。另外在新住院楼后面的停车场加装10盏太阳能路灯，改善医院户外公共区域的照明环境。

2.1.3 水泵、电机能效提升

医院在用电机及其拖动设备主要包括生活水泵、冷水机水泵和食堂加压泵等，经现场勘察，4台生活水泵和1台食堂加压泵及其配套使用的水泵电机已使用多年，设备老旧且维修困难，存在使用安全隐患。另外这5台电机属于80年代技术路线产品，均为已列入《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》或不符合GB 18613—2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》的Y系列电机，能效水平低下。实施改造如下。

根据原有水泵设备的使用要求，保证原使用效果，采取同功率“一换一”的原则，通过更换节能高效水泵并配套二级能效以上的YE3系列超高效三相异步电动机对原有设备进行升级改造。

2.1.4 电磁厨房升级改造

改造前医院厨房炒菜使用罐装液化石油气作燃料，煲汤使用甲醇作燃料。与全电厨房相比，罐装液化石油气费用较高，能源燃烧效率低、浪费大；另外液化石油气和甲醇的使用和储存存在安全及消防隐患。为给医院节省开支，同时提供一个安全、环保的厨房工作环境，实施改造如下。

对医院厨房进行升级改造，因电磁设备的热效率高达90%，比传统厨具效率高出50%以上，且加热速度更快，产生的节能效果明显。将燃气灶升级为电磁厨具，包括电磁炒炉、台式平面炉、电烤箱、洗台和工作台等。

2.2 可再生能源利用

2.2.1 太阳能+空气源热泵集中热水供应改造

改造前医院旧住院楼热水系统有3个5T水箱、2台美的品牌RSJ-300/S-820-C热泵以及1台九恒品牌10匹热泵，1台凌霄品牌GD32-20供水泵，置于旧住院楼屋面，而2台美的品牌的空气能热水器已使用多年，故障率高，其配套的天面热水管道及保温管损坏严重。另外楼下的热水立管因建设初期没有安装保温管，造成能耗非常高。实施改造如下。

为保证满足医院住户的热水使用需求，减少用电量，倡导节能，将原有老旧热泵设备更换为太阳能+空气源热泵系统，即在旧住院楼屋面安装2台带有自动控制系统的二级能效空气源热泵替换2台老旧的美的空气源热泵，配置二级能效以上的YE3系列超高效率电机和高效水泵，并配套50 m2平板太阳能集热器，充分利用太阳能，提高能源利用效率。

2.2.2 太阳能光伏发电建设

经现场勘察，医院建筑物屋面有部分闲置的空地，可用于建设光伏发电装置，充分利用太阳能进行发电，采用自发自用，余电上网的方式，采取光伏发电系统发出电能经逆变器逆变后并入原有的0.4 kV配电装置。实施改造如下。

考虑到周围高层建筑物遮挡等因素，经设计勘察，可利用门诊楼屋面约100 m2的空间安装10.08 kW分布式光伏发电系统以及配套光伏电站系统，按广州市光伏发电装置25年平均有效利用小时数1 000 h/a计算，则年平均发电量约为10 000 kW·h，折合1.23 t标准煤/年。

2.2.3 绿色充电桩建设

医院内建有停车场，停车位近100个，主要用于医院职工及外来人员停车。随着国家积极推广新能源汽车，医院内存在电动汽车充电需求。实施改造如下。

为满足医院及外来电动车辆的充电需求，在新住院楼前停车位建设3套7 kW交流充电桩。另外考虑到医院部分职工及外来人员采用电动自行车出行，也同步在医院内建设了4套电单车充电桩。

2.3 辅助管理系统建设

2.3.1 分体空调集控系统

医院除新住院楼、门诊大厅和手术室采用中央空调供冷外，其它区域均采用分体式空调，初步统计医院在用的分体空调约300台，规格基本为5匹、3匹、2.5匹、2匹、1.5匹、1匹。为加强对分体空调的节能管理，实施改造如下。

对门诊楼共计50台分体空调进行集中控制管理试点改造，加装50个智能节能远程控制器，建立分体空调集控系统，借助物联网技术手段，在空调末端集中控制的基础上实现统一远程管理、远程控制开关机和设备故障报警等功能，提高分体空调能源管理水平，降低运行能耗。

2.3.2 智慧医院能源资源在线监管平台

改造前医院在能源资源监管方面较为粗放，计量器具不具备数据传输功能，用电、用水数据依赖人工抄表统计，医院用电、用水状况无法在线实时监控；另外改造前医院的二、三级计量器具配备不足，难以做到用能的分项计量，存在各类用电系统计量不明确的情况。在这种能源管理方式下，能源管理者难以随时了解能源消耗的真实情况，无法采取合理的技术手段提高主要耗能设备的用电效率。实施改造如下。

先从医院的主要能源资源种类电力、自来水入手，加装楼栋智能电表和水表，实现医院用电、用水分项分户计量，建立医院能源资源在线监管平台，实现了能源资源消耗的计量、监测、存储、报送、分析和预警功能[5]，有效提高工作效率，提高数据采集的时效。通过能源资源在线监管平台对医院各楼栋用电、用水，医院变配电系统中主要用电设备的用电实时监控，对主要能耗指标进行技术分析，为医院能源管理提供系统、完善的能源资源监控分析手段，以实现医院能源精细化管理，进一步优化设备运行特性，提高能源利用效率，降低能源消耗及成本。

3 节能效果分析

3.1 历史能耗对比

由于改造前医院未具备空调、给排水和照明等用电系统的分项单独计量条件，故无法准确计算改造前基准能耗，考虑医院近2年未进行除此项目外的其他相关节能改造，因此采用医院整体历史能耗对比法综合确认项目节电率。本项目于2020年6月开工，2020年11月竣工，所以基准期取2020年1—4月，核定期取2021年1—4月，基准期与核定期的电量数据来源于电费账单，见表1。经对比测算，项目改造后综合节能率16.92%。

表1 医院改造前后同期用电量对比表

3.2 能耗指标与地方标准对比

2021年，医院折合用能人数总计2 730人，建筑面积32 594 m2。改造完成后，医院2021年全年消费电力166.86万kW·h，汽油6.26t，柴油5.88t，自来水52512m3。

依据广东省地方标准DB44/T 2267—2021《公共机构能源资源消耗限额》[6]对医院的单位建筑面积能耗、人均能耗、人均水耗三项指标进行计算，医院2021年各类指标计算结果见表2。

表2 医院2021年能源资源消耗指标

比对该地方标准中所列医疗卫生类公共机构二级医院的“约束值”“基准值”“引导值”指标，医院2021年三项能源资源消耗指标均达到“引导值”的水准。

4 结束语

公立医院作为公共机构的主要成员，在节约能源资源、推进中国可持续发展中担有义不容辞的责任，应在节能减排事业中担起标杆示范作用。以创建国家节约型公共机构示范单位工作为抓手，节约能源资源工作得到了全院的高度重视，在保证医院正常发展、满足室内环境要求的前提下，综合利用既有建筑节能改造技术，采用合理改造模式，可有效提升能源利用效率，降低能耗与运行费用。