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医院建筑能耗分析与空调节能改造技术

发布日期:2019-09-29 16:49 浏览次数:
来源:洁净技术与应用       
随着社会经济的发展,人们越来越重视环保节能和可持续发展等要素,然而,在医院建筑使用过程中需要消耗大量的能源,不利于建筑的可持续发展,这就需要我们对这类建筑物进行改造,并积极采用绿色节能技术,以减少能源的消耗。而医院空调系统以其严格的专业性、精细的功能需求、良好的空气品质和安全可靠的运行保障等要求,使其用电、用热数量较大,因此空调系统的节能就成为了医院建筑节能改造中的重点之重。基于此,本文主要对绿色节能技术在医院建筑空调系统节能改造中的应用进行探讨。


  1 某医院建筑能耗特点及现状

  某医院综合门诊大楼,建筑面积约18000m2,地上16层,地下2层,建筑高度49.8m。

  (1)该建筑内科室众多,人员流动较大,不同科室对环境的要求不尽相同,管理复杂,对温度、湿度和空气洁净度的要求很高。

  (2)医院各科设备使用规律多样,且运行时间长,要求控制灵活,各种能源不能间断。医院要求两路供电,并配备应急电源。

  (3)医院用能种类多,主要包括医技设施能耗、照明能耗、供暖/空调能耗、蒸汽能耗、卫生热水能耗及其他动力设施能耗,能源利用种类涵盖了冷、热、电、水、汽、燃气或燃油及医用气体等。

  (4)医院各科室都离不开清洗、消毒,病房都设有淋浴、空调等设施,医院的冷、热水用量远超过一般公共建筑。

  (5)医院需要进行严格的气流组织,避免交叉感染,如手术室、ICU等靠大量的送风维持正压和稀释细菌浓度,检验科、生物安全框等靠大量的排风维持负压和防止感染,传染科、解剖室等要求全新风运行。所以,医院的空调新风、通风量大。

  (6)大楼能耗总量较大,平均单位面积能耗44.5kg标煤/m2,而普通公建约为20kg标煤/m2。医院大楼用能种类繁多,但据近几年统计,空调及供暖能耗占医院总能耗68%以上,是该医院建筑节能改造的重点。

  2 空调绿色节能技术在医院建筑改造中的应用

  由于大楼建成使用已快30年,空调改造成为了本次大楼装修改造的重要内容。

  2.1 空调温湿度独立控制系统

  医院空调常见的形式主要有:一次回风+自热系统、二次回风系统、新风集中系统+风机盘管系统,但以上三种系统都不能解决空气再热和杜绝病菌、微生物滋生的问题。

  温湿度独立控制系统能彻底解决上述问题,这种空调系统的基本原理就是让新风承担室内所有的湿负荷,末端风机盘管承担室内显热冷负荷。

  温湿度独立控制技术的节能体现在以下两方面:

  (1)温湿度独立控制系统彻底解决了新风除湿后需自热的问题,减少了除湿过程的冷量消耗和再热过程的热量消耗,节能效果显著。

  (2)温湿度独立控制系统使末端风机盘管只承担室内显热冷负荷,这样处理冷水温度就从传统的7℃提高到了14℃,处理水温的提高,使制冷机的效率提高了40%左右,节能效果明显。

  由于减少了再热过程的热量消耗和提高了冷水温度,温湿度独立控制系统在医院洁净区域使用时比常规洁净空调系统节能40%以上,在医院舒适性区域使用比常规节能25%以上。

  2.2 内外分区与合理利用自然冷源

  (1)该医院建筑进深比较大,并且有多个朝向,科室比较多,各房间的热湿负荷相差较大,并且不同房间和区域空调运行的时间和冷热负荷并不同步。外区夏季需要供冷,冬季需要供热,而内区房间则需要全年供冷。合理进行内外分区不仅是实现室内湿度均匀分布的关键,也是节约能耗的重要措施。在进行分区时,对于内区冬季供冷有不同的方式,但都要充分合理利用自然冷源,以达到减少能耗的目的。

  (2)在该医院建筑中,合理进行内外分区,根据房间负荷调节送风量及新、回风比。夏季,开启冷水机组给内、外区分别供冷;过渡季节,房间不需要供冷也不需要供热,只需满足室内对新风量的要求,调节新、回风比例,加大新风量。冬季,关闭冷水机组,利用锅炉给外区供热,此时内区只需根据房间冷负荷总量,调节新、回风比,适当增加新风量,或可以全新风运行,给内区房间供冷。采用这种方式,在过渡季节和冬季可以充分利用室外新风的冷量为内区供冷,关闭冷水机组,从而节省电能和运行费用。并且运行中增大了新风量,这样室内的新风量就高于其所需新风量,从而显著提高了室内环境的空气品质。

  (3)冬季利用冷却塔供冷,在内外区分别设置空调机组,夏季,冷水机组分别给内外区供冷;冬季,关闭冷水机组,利用冷却塔给内区供冷。

  2.3 合理配置冷热源

  在医院大楼的特殊区域(如夜间需要开启的手术室和急诊室)分别设置独立的冷热源,以降低医院总体能耗,并确保其在较低负荷时也能正常启动运行。

  2.4 余热回收系统的运用

  2.4.1 空调冷凝热回收


  夏季,集中空调冷凝热是空调系统制冷量和机组输入功率之和,其热量一般是冷负荷的1.3倍,一般情况下空调冷凝热是通过冷却塔的冷却水释放到大气中,这样就造成了能源的大量浪费。回收集中空调冷凝热,用于卫生热水供应,是在不降低建筑物使用功能和舒适度标准的前提下,对余热进行利用,在夏季可省去常规锅炉房热水供应,利用空调冷凝热回收系统进行热水供应,热回收系统提供50~60℃生活热水,减少了一次能源的再次输入。

  2.4.2 排风热回收

  医院建筑对室内环境要求很高,尤其是洁净手术室的换气次数很大,造成新风负荷比较大。据统计,医院新风负荷占到总负荷40%以上。利用空调排风中的余冷、余热来预处理新风,可以减少新风所需的能量,从而实现在节能或不增加室内能耗的情况下增大室内的新风比,提高室内空气品质,同时达到节能经济和环保的双重目的。

  2.5 减少风机和水泵能耗,降低输送能耗

  空调水泵的能耗占建筑总耗电量的8%~16%,占空调系统耗电量的15%~30%。

  减少水泵输送能耗,除了采用比摩阻较小的管材外,也应尽量使冷热源靠近负荷中心,减小输送距离。另一方面,在保证供热/冷效果的情况下,可采用大温差小流量进行输送。

  此外,风机和水泵都可以采用变频调节技术,使管道系统的阻力能保持在风机或泵工作的高效率点,从而减少因风机或泵的效率降低而造成的能耗损失,同时还可延长风机、水泵的使用寿命,减少维修费用。

  2.6 匹配自动化控制系统

  医院原空调系统自动化程度低,系统不能按照负荷的变化自动调节水系统的流量,造成了大量的能源浪费。在空调设计中变频节能技术和群控节能技术相结合,可以达到空调系统节能的目的。空调自动化节能控制内容主要包括调整冷水机组的启动台数、运行时间,根据末端负荷自动调节运行效率,风机和循环水泵根据流量的变化调节转速等。一套行之有效的自动化控制系统,既能实现系统的舒适性,又能最大化地节约能源。

  3 结语

  总而言之,绿色节能技术在医院建筑空调系统节能改造中的应用,不仅可以节能,还对环境以及社会的可持续发展产生重要的作用。结合工程的实际情况来看,通过此次节能改造,医院的医疗卫生条件不断改善,服务质量和室内空气品质也得到了很大提升,全面提升了医院建筑的智能化、生态化和人性化水平,为全面建设绿色医院和持续发展,奠定了良好的基础。
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