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探析医院建筑暖通空调节能技术问题

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：刘海东陈雪城

[导读] 摘要：由于医疗建筑特殊的功能与地位，人们对其环境要求尤其严格，所以医疗建筑的能耗是其他公共建筑的两倍以上，而在医疗建筑能耗中，暖通空调系统的能耗尤其高。

        身份证号：13022119860824xxxx 河北唐山 063000；
        身份证号：13112719901011xxxx 河北衡水 053000
        摘要：由于医疗建筑特殊的功能与地位，人们对其环境要求尤其严格，所以医疗建筑的能耗是其他公共建筑的两倍以上，而在医疗建筑能耗中，暖通空调系统的能耗尤其高。基于此，笔者结合自身工作实践案例，在查阅了医疗建筑能耗的相关文献基础上，以医疗建筑为例，重点是分析医院建筑暖通空调系统节能的思路与措施，以期为医疗建筑设计与既有医疗建筑节能改造提供新的思路和方法。
        关键词：医疗建筑；暖通空调系统；节能；措施
        引言
        建筑节能是我国走可持续发展的必经之路，而其中的暖通空调设备节能又在建筑节能中占有相当大的比重，可以说，暖通空调设备运行效率的高低，运行策略的好坏都直接影响着能否实现建筑节能的目标。下面笔者结合医院全年能耗高、供热量大、昼夜负荷差异大、大体量医院需全年供冷、关键科室与一般科室控制要求不同（特别是湿度控制）等特点，近年来在医院节能方面探索和总结了一些行之有效的思路与措施。
        1医院暖通节能方法及存在问题分析
        1.1冷热源系统
        在冷热源系统节能上，目前医院主要有以下一些方法，如：①选择适当容量、适当台数机组，使各个季节机组能保持高效率运行，由于机组绝大部分时间在非设计工况下运行，提高部分负荷运行的效率意义重大，但这种方法需要的设备台数偏多，将增加投资和机房面积；②选择高性能系数的设备（冷热源设备等），但是一般情况下价格较贵；③利用自然能（太阳能、地热、风能、地下水与室外大气）或作为能源、能汇（空气、土壤、水源等），容易受到该地区自然能状况影响及可能引起风险；④合理匹配不同能位的冷热源，避免用高能位的媒介做低能位的处理，但冷热源种类增多。
        1.2输送系统
        在输送系统上，主要有：①输送冷热源采用水（制冷剂）系统，主要存在问题是非全空气系统不利于无菌状态控制；②根据用户负荷特点，提高冷出水温度，但要评估对湿度控制要求较高的关键科室的影响；③加大输送温差，减少输送量，需要注意末端装置的性能；④选择高性能输送设备，变流量（VAV，VWV，VRV）运行，价格较贵，注意低流量时段对医疗与卫生的负面影响；⑤降低输送管道、管件与过滤器等阻力，尤其是高效过滤器，需要特别关注低阻过滤器效率；⑥加强输送管道（空调机组）气密性；需要特别注意净化系统与空调机组渗漏。
        1.3空调系统
        在空调系统上，主要有：①系统合理分区，主要是要注意区域间系统停开时空气的逆流；②尽量用局部送风方法保护关键区域，需要防止周围区域的干扰或污染；③室内气流与温湿度控制最佳化，提高换气效率、通风效率，注意医疗要求与交叉污染控制；④根据室外状态变新风量运行（调节），但对压力梯度控制有要求的区域，要慎重；⑤采用全（显）热交换器，与中间媒介热回收盘管，需要注意全热交换器新风侧被堵塞，排风侧污染空气的渗透；⑥采用二次回风系统，避免采用一次回风再加热，对热湿比小，温湿度控制精度高的场所，不合适；⑦提高新风质量，减少系统新风稀释量，受场所限制，有时难以找到理想新风口。

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        1.4控制系统
        在控制系统上，主要有：①设定最佳的啟动时间与运行时间，对压力梯度控制有要求的区域，要慎重；②设备最佳配比运行（台数、容量），但一般运行模式较复杂；③设定最佳的送风参数（送风量与送风状态），有些科室不适宜变风量运行；④根据气候变化设定（预测）最佳运行策略，运行模式过于复杂，增加管理难度。
        2医院建筑暖通空调系统节能改造实例
        2.1项目概况
        该医院建筑面积14余万平方米，建筑物按功能可分为门急诊、病房、科研教学、综合办公、洁净室、大型医技、保障用房、其他（院内生活）。医院消耗的主要能源为电力和天然气。电力用于供暖系统、空调通风系统、照明系统、特殊用能系统、综合服务系统消耗，所涉及的建筑区域为所有建筑；天然气用于供暖系统、特殊用能系统和餐饮服务系统，所涉及建筑区域为燃气锅炉及各餐厅。
        2.2改造思路与措施
        （1）增设气候补偿器系统。由于供暖系统中的供热设备是按照该建筑的最大负荷来进行选型的，但是，在现实条件下，整个供暖期间，建筑物的最大热负荷出现的时间较短，也就是说有很短的时间内可以达到最大热负荷。气候补偿器随着室外空气温度的大小，及时改变电动调节阀开度来改变供回水混合比例，调整换热站二次网的供水温度，实现换热站供热量的动态调节。经测试，气候补偿器运行效果良好，并且，安装气候补偿器对于解决供暖系统无法实现按需调节的功能的问题具有显著的效果。
        （2）增加单台冷机的供冷面积。调研发现，7、8月份室外温度较高，门诊楼和诊断楼冷水机组负荷率一般在80%左右，能够使冷水机组控制在一个很高的利用率。然而，在5、6、9月份，门诊楼和诊断楼冷水机组的负荷率在50%以下。机组负荷率在50%到90%之间时，离心式制冷机组的COP最高，能够达到很高的利用率。当离心式制冷机组的COP最高时，单位冷量耗电量最少，制冷机组在这种负荷率下工作最节能。然而，当制冷机组的负荷率低于50%时，机组的COP会有显著的下降，长期使制冷机组的负荷率低于50%，不仅会降低机组的COP值，而且单位冷量耗电量也会增加，另外，机组的负荷率较低容易引起机组喘振，影响正常运行，甚至影响制冷机组运行寿命。鉴于以上情况造成的能源浪费，将门诊楼、诊断楼空调系统的分水器、集水器通过DN250的管道进行连接，7、8月份门诊楼与诊断楼各自供冷，5、6、9三个月门诊楼与诊断楼共同使用门诊楼内的制冷机组，同时提供门诊楼、诊断楼冷量。
        （3）冷冻水泵变频改造
        原中央空调冷冻水系统中存在着严重的“大流量小温差”的问题。因此，将空调冷冻水系统节能作为重点，提出的改造对策是将该医院建筑门诊楼的冷冻水系统进行变频改造。冷冻水泵选用ACS510-01-157A-475kW的2套变频控制柜。该系统主要是采用定温差的控制方式，温差设定值为5℃，并将温度传感器安装于供回水管处。
        3结束语
        本文进行的节能项目的分析仅仅是针对暖通空调系统中的几项节能措施进行了分析，实际工程中医院的暖通空调系统更加具有复杂性，亟待探讨与解决。
        参考文献
        [1]沈晋明，马晓琼.医院建筑特点与节能[J].暖通空调，2007，（8）：72-78.
        [2]俞卫刚.医院能耗评价与节能对策[D].上海：同济大学，2009.
        [3]周丽娟.医院建筑暖通空调节能思路及措施[J].居舍,2019(30):81.
        [4]吕仕和.医院建筑暖通空调节能思路及措施[J].绿色环保建材,2019 (03):44.