广东省人民医院保健楼能源系统整体优化的研究

郭凇含

【摘要】

通过对广东省人民医院保健楼能源系统流向、建筑能耗分布、耗能设备状况的现场调查与研究分析，发现现有能源系统不足之处与节能改造重点。通过应用整体节能技术，实现了对医院能源系统的整体优化，达到了较好的社会效益与经济效益。对医院能源系统的整体优化与节能改造具有一定的指导和借鉴意义。

根据美国和日本分别对建筑类型能耗的统计、分析和比较的结果显示，公共建筑单位面积能源消耗是各建筑类型中最高的，而综合医院建筑单位面积能源消耗又是公共建筑中最高的，这是综合医院自身特殊功能的使用需求所决定的，如24 h的急诊和住院部、手术室、较多大型医疗诊断和治疗专用设备、所有医疗业务区的中央空调等。同时，有关专家也指出，公共建筑普遍存在30%以上的节能潜力［1］。因此，做好综合医院节能工作的创新是做好节能工作的重中之重。节能技术的推广不仅可带来环保等方面的社会效益，而且为经营者切实节省了费用，大部分节能投资在2~3年内就可通过能耗费用的减少而收回。

广东省人民医院建筑面积近23万平方米，现有住院床位数2 729张，年出院病人10.11万人次，年手术量达到10.5万台，年门诊量约439万人次，年能耗费用超过4 000万元。保健楼作为广东省人民医院重要楼宇之一，能耗高、设备运行效果差，主要从中央空调、采暖和生活热水等方面进行整体能源优化。

1中央空调系统

1.1中央空调系统简介

保健楼中央空调系统于1999年建成投入使用，采用以柴油为燃料的溴化锂直燃机组，同时制取冷水、热水。该系统共有400RT直燃溴化锂机组2台、冷冻水泵3台、冷却水泵3台、冷却塔2台。见图1。

保健楼的中央空调系统设备实际运行中，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔严重老化，效率低下，且柴油价格逐年增长，运行费用高。另外，中央空调系统中各设备都是人工开停，彼此之间并没有协调运行；在系统部分负荷运行时，系统并不会协调有序的卸载。

1.2中央空调系统改造方案

①采用制冷效率为5.5的高效离心式冷水机组代替效率仅为1.3直燃型溴化锂机组，并对1#机组进行变频，2#机组作为部分符合备用。②采用高效全新带变频控制器的冷冻冷却水泵，替换原输送效率低下的水泵。③采用静音型冷却塔，替换原老化、腐蚀严重的冷却塔。④新增中央空调智能化控制系统一套，对制冷系统进行实时远程监控。具体见表1、图2。

改造后，水泵变频、台数控制与智能化集中控制技术相结合，结合自适应PID精确控制算法与模糊控制理论，将制冷系统中的冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机等所有设备全部集中控制。根据负荷变化自动调整、分配各设备的出力，提升中央空调系统的运行效率，从而降低操作人员劳动负荷，提升工作效率。另外，该控制系统可自动记录制冷系统运行参数，生成日报、月报、年报报表。

1.3中央空调改造经济性分析

保健楼更换主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，增加离心变频、CECS-1中央空调节能控制系统后，运行费用降为108.4万元，与改造前年运行费用206.2万元相比，年节约运行费用58.2万元，年节约柴油304.8吨。见表2、表3。

2采暖系统

2.1采暖系统简介

保健楼直燃溴化锂机组负责提供保健楼、综合楼的冬季采暖热水，再通过各自楼宇中央空调系统水泵输送至末端风柜、风机盘管进行热交换，完成整个采暖过程，见图3。虽然直燃溴化锂机组采暖效率较高，但因柴油价格不断攀生，采暖系统的运行费用越来越高。

2.2采暖系统改造方案

参照相关医院建设经验以及规范要求，结合保健楼、综合楼的实际情况，增加1套天然气无压热水锅炉采暖系统，替代原直燃溴化锂机组向保健楼、综合楼提供冬季采暖热水。该系统采用2台无压燃气热水锅炉作为采暖系统的热源，一用一备。见图4。

2.3采暖系统改造经济性分析

根据广州市天然气热值为40.193 MJ/Nm3，天然气热水锅炉综合效率为0.81（高效燃气锅炉效率为0.9，管路系统效率为0.9）；柴油热值为42.652 MI/ kg，柴油热水锅炉系统综合效率为0.72（柴油锅炉效率为0.8，管路及换热器效率为0.9）。采用天然气锅炉采暖系统后,年增加天然气耗量1.77万立方米，节约柴油耗量18.7吨，以柴油6 800元/吨、天然气3.8元/Nm3计，年节约保健楼、综合楼采暖系统运行费用6.0万元。

3生活热水系统

3.1生活热水系统简介

保健楼生活热水系统主机为直燃溴化锂机组（见图5），负责向保健楼、综合楼供应50~60 ℃生活热水。实际运行中，因机组老化严重，效率低，热水温度不易准确控制，甚至达80~90 ℃，热量浪费较大，存在烫伤医护人员及患者的风险。

此外，由于直燃型溴化锂机组同时供应综合楼生活热水、采暖热水，致使采暖板换容易结垢堵塞。而且管路较长，热水给水压力不够，导致综合楼高层区域热水不能正常使用。

3.2生活热水系统改造方案

参照酒店、综合型医院成功案例，结合保健楼、综合楼的实际情况，生活热水系统总体改造方案如下：

3.2.1综合楼增加一套CHRS-5-180风冷热泵系统（带热回收，见图6），全年独立向综合楼供应生活热水。

3.2.2保健楼增加一套CHRS-7-300冷水机组热回收系统，全年独立向保健楼供应生活热水，见图7。回收机房设备运行时产生的大量废热，替代直燃溴化锂机组向保健楼供应50~60 ℃卫生热水，冷热综合利用效率高达760%以上。制冷季节，CHRS-7冷水机组热回收系统制生活热水的同时向保健楼制冷系统补充制冷；非制冷季节，将其制生活时产生的冷量通过冷却塔排放到大气中去。

在空调工况下，冷却水温度一般为32~37 ℃，热能品位不高，难以利用。CHRS-7冷水机组热回收系统利用高温水源热泵技术，成功的将热能品位从32~37 ℃提高到55~60 ℃。CHRS冷水机组热回收系统成功实现了冷热源的综合利用，可节约大量的一次能源，解决环境污染问题和温室效应。运行原理见图7。