加强医院空调系统改造 提升后勤精细化管理

文/周旭 李思童

北京大学第一医院通过对急诊楼定流量空调机组改造，更有效地调节系统流量，保证系统稳定。

为了给患者提供良好的就医环境，大部分医院采用的是中央空调系统。然而，医院的空调系统对可靠性要求高,运行时间长,系统的区域划分多(门诊、急诊、住院等的要求各不相同),因此，空调系统的节能管理尤其应得到重视。

北京大学第一医院第一住院部妇儿楼、急诊楼同样采用捷丰Multistack模块化机组，两机组运行模式不同。第一住院部妇儿楼采用一次泵变流量Multistack模块化机组，冷冻水泵及冷却水泵均采用变频器控制；急诊楼采用一次泵定流量Multistack模块化机组，水泵采用定频输出控制。在以往的研究中，少有对比不同运行模式下机组之间的真实运行能耗，以及定流量至变流量空调系统的改造方案。本文将从运行原理、性能对比及改造方案三方面来进行阐述。

图1捷丰MSRW175VFA模块化机组

Multistack模块化机组运行原理

定流量空调系统中的定流量是指在中央空调系统中，保证循环水量不变的情况下，通过调节供水及回水的温度差来进行温度调节。在急诊楼的机组运行过程中，虽然系统采用模块化制冷机组，但是没有水泵变频系统，不能进一步进行流量控制。

变流量空调系统中的变流量是指在中央空调系统中，保证供水及回水温度差不变的情况下，通过调节循环水量来进行温度调节。在妇儿楼的机组运行过程中，Multistack VWF变流量模块化机组，选择根据实际需求，适当数量的单元模块运行，再通过水泵变频，从而进一步达到变流量系统节能的目的。

Multistack模块化机组性能对比

北京大学第一医院现使用中的冷水机组设备为捷丰MSRW175VFA模块化水冷机组，每台机组由6个相同制冷模块单元组成。冷却水及冷冻水系统主供、回水管路之间安装有电动旁通阀，机组供水管道侧安装有电动隔断阀。循环水泵共3台，两用一备方式运行。急诊楼冷却塔设备具有4台散热风扇，妇儿楼冷却塔设备具有2台高、低速散热风扇。急诊楼空调系统目前运行模式为定流量运行，妇儿楼空调系统目前运行模式为变流量运行。其中捷丰MSRW175VFA模块化机组如“图1”所示。

下面主要从两个方面进行分析，一是不同机组形式的定流量及变流量空调系统能耗对比；二是相同机组形式的定流量及变流量空调系统能耗对比，具体对比如下。

一是不同机组形式的定流量及变流量空调系统能耗对比。根据机组不同制冷方式可分为离心机组、螺杆机组、模块机组、活塞机组等，其中螺杆机组、模块机组均可在转换季节中达到较高的运行效率。

在定流量螺杆机组及变流量模块机组两个系统空调中，空调建筑面积为31600平方米，总装机容量3400kW的空调系统，全年耗电量的比较如下。

在相同制冷量为1700kW的冷水机组，相同水泵数量及扬程的情况下，定流量螺杆机组总功率为792kW左右，全年总耗电量为1065865kW·h左右；变流量模块机组总功率为765kW左右，全年总耗电量为738008kW·h左右，全年耗电量节约327857kW·h左右。根据2021年北京地区电费为0.837元计算，全年节省电费约为274416.31元左右。

二是相同机组形式的定流量及变流量空调系统能耗对比。医院急诊楼目前使用一次泵定流量空调系统，院区面积约为20000平方米，机组制冷量为2100kW，机组总功率为600kW，冷冻水泵及冷却水泵均为两用一备状态，水泵功率为30kW。一次水泵定频制冷季运行频率为43Hz，若降至第一住院部变流量空调系统的变频运行30Hz，由离心式水泵的功率与频率成近似3次方关系可以算出，水泵功率单台可大约降至30*0.7*0.7*0.7=10.29kW，目前急诊楼4台水泵在制冷季24h运行，全年电量可节约24*152*4*（30-10.29）=287608.32kW·h，全年可节省电费约为240728.16元。

目前大多数制冷机组采用定流量空调系统，在施工安装中节约了不少经费支出，同时在后期维护中，减少了变频器故障的机会，在整体运行的过程中，长期保持高负荷运转，保证了室内温度的快速调节。但是，在制冷的过渡季节中，二次侧末端负荷相对较小，长期的定流量运行，不仅会导致能源的极度浪费，同时加大水泵、机组的运行压力，减缓其使用寿命。

第一住院部使用的捷丰MSRW175VFA变流量模块化水冷机组，会根据室外实际温度，自动调节室内机模块电磁阀启停，通过控制模块开启数量达到流量控制的目的，在此基础上，一次泵才用的变频系统，会对机组节能产生更好的效果。

医院急诊楼改造方案

综上所述，变流量空调系统即便建造成本较定流量空调系统更高，但是从长远角度来看，变流量空调系统可达到节能的效果。北京大学第一医院急诊楼的定流量空调系统若要改造为变流量系统，需要进行如下工作。

目前急诊院区2015年投入运行，存在或多或少的不稳定因素。定流量空调系统目前存在水泵不能变频运行；换季期间水流量小，系统末端水温较高；稳压罐处不定期泄水，补水水泵不自启动等问题。造成这些现象的根本原因是：急诊楼的定流量空调系统并没有配备相应的变流量控制系统，导致在运行过程中，出现问题的时候，空调系统并不能够及时作出对应的调整，如果这个根本性问题得不到解决的话，这些小问题还会层出不穷地出现。

针对以上问题，在后期改造过程中，需要对捷丰MSRW175-6.0冷水机组2组，加装两套VWF变流量控制箱，分别控制冷冻水变流量和冷却水变流量，并加装变频器控制每台水泵，加装水流压差开关，通过水泵变频，系统压差信号反馈回主机，调节系统流量，并对制冷机组冷冻、冷却水电动旁通阀更换。最终达到稳定和平衡急诊楼整个制冷系统总目的。

具体需要在现有的中央空调系统安装一套VWF变流量控制箱，通过变流量控制箱实现对整个空调系统变流量自动运行控制。完成VWF变流量控制箱至冷水机组、水泵控制柜、风机控制柜、管道电动阀、管道传感器等所有相关设备及信号采集点通讯线缆的连接。更换现使用中的冷却泵软启动控制柜，更换为变频控制柜，通过冷却泵、冷冻泵的变频控制系统流量，达到真正意义上的一次泵变流量系统。对现使用中的冷却泵变频柜进行柜内控制线的完善改造工作，同时对现使用中的电动阀控制箱进行柜内控制线的完善改造工作。

完成改造工作后，还需要对现有老旧设备进行更新。更新冷却水主管道供回水管之间的电动调节阀，更新冷冻水主管道供回水管之间的电动调节阀，满足流量调节作用。在系统管道上安装压差传感器，同时对冷冻水系统自动补水装置现存故障进行检查维修。对已安装完毕的变流量系统进行综合的试运行调试。由于需要对系统进行全面调试，改造工作需要待急诊楼停冷期间进行更换，工期涉及前期配件配货、配件更换、系统调试，预计30天左右。完成调试工作后，机组便可完成一键启动机组功能，系统电磁阀率先开启，循环泵随即启动运行，机组压缩机联动启动。完成由定流量系统到变流量系统的转变。

从能耗角度分析，定流量系统不如变流量系统，越是能做到按需供应的系统就越节约能源，变流量系统就是这样产生的。目前第一住院部空调系统是真正意义上的变流量运行，真正做到根据末端负荷变化而变化，根据系统所需变频运行，但是该系统对主机的要求很高，也正因为如此，其主机的价格也较常规的高，空调机组及控制系统前期启动资金较高。相信未来会积极推广变流量系统，达到节能降效的目的。

从能耗角度分析，定流量系统不如变流量系统，越是能做到按需供应的系统就越节约能源，变流量系统就是这样产生的。