浅析医院暖通空调系统的特点及节能改造案例

2020-01-05张鑫

山西建筑 2020年18期

张鑫

(山西白求恩医院,山西太原 030032)

随着医疗卫生事业的快速发展，医院建筑规模不断扩大，医患人员对医疗环境的要求不断提高，暖通空调系统已经成为了医疗机构的建筑“标配”。建筑能耗中60%来自空调系统，所以集中空调系统是否合理运行，直接影响到医院的经济效益；此外，绿化灌溉、照明用电等等也是医院能源消耗大户，因此，在低碳环保背景下开展医院节能工作意义重大，开展这方面的节能降耗改造已然成为各单位的工作重点。本文结合改造案例，提出了开展节能降耗工作的对策及方法。

1 医院暖通空调系统的特点

1)随着社会和医疗卫生事业的发展，人们对健康水平的追求和对医院设施、环境的需求也发生了深刻的变化，医院的功能不再是单纯追求治疗疾病的唯一手段，都是集医疗、科研、教学、保健为一体的现代大型综合医院，医院暖通空调能耗与一般建筑的能源消耗不一样，具有如下一些特点：建筑规模大，布局多，空调管网系统复杂；用能人员结构复杂，包括病人及家属、医护人员、医院管理办公人员、后勤保障人员；大型医疗设施多，设备热负荷大；用能时间长，好多设备都需要24 h不间断运行。以山西白求恩医院为例，建筑面积30万m2，每天用能人数在18 000人左右。

2)医院作为重要的特殊公共建筑，其人员密集，不同人员对环境要求也不一样，如手术室、重症监护室、分娩室等对洁净度、风速、风压温湿度等参数有明确要求；而信息数据机房及大型医疗设备等对空调系统运行稳定性要求较高，系统一旦出现故障，就会对设备造成损坏影响到医疗工作的开展。住院病房及行政办公楼空调系统的要求相对灵活，满足日常采暖及制冷要求即可。以山西白求恩医院为例，中央空调系统分门诊、医技住院、教学、行政和洁净共5个区。

3)由于医疗服务的特殊性，医院空调系统需要不间断运行，而且必须稳定可靠。门诊、住院病房及行政办公区夏季运行4个月，冬季运行6个月；手术室等洁净区域需要365 d常年运行。系统大、分区多、运行时间长，是医院空调系统的特征，鉴于此，医院的建筑能耗远高于其他公共建筑，电能又是医院最主要的能耗类型，大部分医院年度电费少则百万元多则上千万元，而电能结构分布方面，其最主要的消耗来源均为各类空调设备，不同的是老医院以各类分体式空调为主，新建医院以集中空调为主，据统计，空调耗电已经占到医院整体电能消耗的40%左右，暖通空调系统电耗绝对是医院的“电能消耗大户”，因此，在保证系统稳定运行的基础上，探索暖通空调系统能源管控模式和优化运行方案就显的尤为重要，是控制医院电能成本的关键，是医院开展节能工作的重点研究方向，节能潜力巨大。

2 医院暖通空调系统的管理特点

2.1 机房机组的管控

大型机组主要有制冷主机及组合式空调机组，制冷主机可以依靠机组自身成熟的自控技术，满足后勤管理者多样的输出控制要求。组合式空调机组也可以引入群控技术集中管理，根据房间使用要求控制机组的开启时间，台数及送风温度。总之，在中央空调系统主机设备的管理上，由于这些设备相对集中且有各自的机房，再依托先进的自控技术，并非难点，相对容易分配调整，可进行有效管理。

2.2 末端区域浪费现象普遍存在

然而，医院后勤管理者对于楼宇内的中央空调系统末端的使用区域往往缺乏有效的管理手段。以山西白求恩医院为例，全院安装的风机盘管等末端空调设备有6 000台左右，分布在医院的公共区域及各个房间，各房间都设有空调控制面板，盘管的开关、温度的设定、风量的大小调整均由各使用区域人员进行控制，空调不及时关闭或者温度设置过高过低等现象时有发生，医院属于公共场所，人员众多，所以单纯的依靠加强人员宣教节能，收效甚微，末端浪费严重。末端浪费掉的冷热源势必会由前端机组产出更多的冷热源来维持整个空调系统的需求，产出更多的冷热源就意味着需要有更多的电能的消耗，所以纵然后勤管理人员对前端机房内的设备进行再精细的管控也无法规避能源浪费的问题。总结起来医院中央空调的管理难点就是“前端可控、末端失控”。

3 节约型医院建设节能改造实例

1)虽然“前端可控”，但通过实际运行中我们发现，依然有节能空间。针对医院中央空调系统大、分区多的特点，可以通过增加板换系统来实现少开制冷机组从而达到节约电能的目的。以山西白求恩医院为例，实施了以下节能改造：我院净化空调及住院病房大制冷系统机房位于住院楼-1层。净化系统制冷面积约10 000 m2，冷负荷为740 kW，病房大制冷系统夏季剩余冷负荷约为10 000 kW，完全能满足净化系统制冷需求。本次改造内容：拆除病房大系统一台闲置板式换热器及阀门等附件，搬运至净化制冷机房；对原有管道改造，将净化制冷系统通过板换与病房大制冷系统换热，换出低温冷水供至手术室等洁净区域使用。另外，针对手术室区域冬季也需要制冷的实际情况，我们对手术室洁净制冷组进行了改造，增加了一套板换系统，当冬季室外平均温度低于5 ℃时，通过操作阀门切换，实现“免费供冷”模式，即将屋顶的冷却塔作为冷源，给冷冻水换热降温，大大减少制冷主机的电能消耗。2)针对医院中央空调“末端失控”管理难点，可以通过建立末端风机盘管群控系统来解决，通过安装无线温控器，实时采集各区域温度数据反馈至后台系统，现场执行器根据管理人员预设的温度来自动调节风机盘管的出风量，当现场温度未达到设定值时，风机盘管以最大风量档位进行冷热源释放；当达到预设温度值时，自动调整到最低风量档位进行区域保温，有效规避了区域冷热源的浪费。3)锅炉蒸汽冷凝水是一种清洁、优质的热源，合理利用蒸汽冷凝水可以明显减少锅炉燃料消耗，降低蒸汽生产成本，是锅炉供热中节能节水的有效措施。根据医院的布局特点，我们对冷凝水回收系统进行了改造，将三个区域的冷凝水分别进行回收利用，安装回收泵组，收集水量最大的两个区直接将管道铺设至锅炉房，回收至冷凝水箱，直接作为锅炉补水使用，收集水量相对较小的一个区将管道铺设至洗衣房，作为洗涤热水使用。4)目前，我院日门诊量接近10 000人次，医院卫生间使用也非常频繁。为了避免水龙头、普通的大便器脚踩阀因使用次数多而出现的损坏，造成长流水现象，我们对全院的公共卫生间进行了改造，全部更换为非手触感应式出水，节水率可达50%，既避免了水资源的浪费，又满足了医院感染质控的要求，一举双得。5)我院绿化面积约50 000 m2，每年用于绿化灌溉的水量非常大。为了节约水资源，我们自行设计并安装了雨水回收管网，直接将雨水回收至医院既有的中水系统中，实现水资源的重复利用，每年可节约水量约2 000 t。6)在新建大楼和旧住院楼改造过程中，逐步淘汰了原始高耗能的白炽灯具，更换为高效节能的LED照明灯具，屋面安装的医院标识字体，也全部更换为LED灯珠。7)建立能耗检测平台可以对用能数据进行实时监测，实现管理节能。我院对制冷换热系统、空调通风系统、给排水系统等进行了远程监控改造，改造内容涉及冷水主机15台、冷却塔20台、空调机组34台、新风机组95台、送排风机78台、污水坑(单泵)93个、污水坑(双泵)32个。可实现以下功能：制冷换热系统中对整个冷冻水、冷却水系统的供/回水温度进行监测，系统里分别设有各个水温、水压、水流量的高限和底限设定值，当水温、水压、水流量超过或低于设定值时，系统报警，并分析原因及提醒检修；通风空调系统实现风机启停控制、送风温度控制、冬季机组防冻控制，工作时间内，送回风温度高于或低于控制范围，盘管表面温度低于设定值，均可反馈至监控平台，方便值班人员第一时间进行对应处置，大大减少了能源的浪费；集水坑实现故障报警、运行状态、手/自动状态、超高液位进行监控，有效避免了溢水事故的发生。通过此次动力设备监控系统平台的建立，对医院整个能耗系统数据实现了日常监控和分析，不仅用信息化手段保障了各设施系统的稳定运行，更节约了管理成本和人力成本，对后勤管理水平也有了大的提升。