基于绿色低碳理念的某医院节能改造实践

2022-03-26丁超王天一

新型工业化 2022年1期

丁超，王天一

（南京大学医学院附属口腔医院，江苏南京 210000）

0 引言

某医院为一所专科三甲医院，总建筑面积约为5万m2，主体由新楼和老楼两栋楼组成，新楼建筑面积为3万m2，2017年投入使用；老楼建筑面积为1.79万m2，建于1998年。老楼由于建设年代早，节能设计标准低，围护结构热工性能较差，设备设施长期使用后老化严重、效率降低，建筑能耗较高。同时，近年来医院门诊量激增，医院承担的教学和科研任务也对建筑提出了更高的需求，老楼已经无法满足医院发展所需，亟待改造。

对老楼进行节能改造，不仅可以显著提高室内环境舒适度，更重要的是可以节约能源消耗，为整个社会的绿色、低碳、可持续发展作出贡献，也为节能示范单位创建打造坚实的基础[1]。

1 政策背景

目前，建筑能耗占我国总能耗的比例接近30%，与工业能耗和交通运输能耗并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”，是主要的民生能耗之一[2]。随着社会的快速发展、生活水平的提高，人们对居住、办公环境舒适度的要求也在不断提高，建筑能耗所占比例还将不断上升呈递增趋势。

据前瞻产业研究院发布的《2013-2017年中国智能建筑行业市场前景与投资战略规划分析报告》中的数据显示，既有建筑中超过90%为高耗能建筑，存在建筑能耗偏高、环保标准偏低，工作生活环境亟待改善、使用功能有待提升等问题[3]。同时，我国每年拆除大量未达到设计使用年限的既有建筑，也造成了能源的极大浪费。既有建筑节能改造已成为国民经济发展的重要组成部分，是实现节能减排和环境保护目标的主要切入点，得到全社会的高度重视。

公共机构作为经济社会活动的管理中枢和全社会节能节约的倡议者、组织者、领导者，担负着推动、指导全社会节能的重任。公共机构带头节约能源，不仅对控制和降低能耗有着直接的现实意义，也对引导和推进全社会节约能源起到积极的示范效应和导向作用。

2 改造内容

老楼建筑面积为1.79万m2，地上16层，地下2层，主体高度为64.4m，1楼层高4.8m，2-9楼层高4.2m，10-16楼层高3.6m，2016年单位建筑面积能耗为30.6kgce/（m2·a）。2017年5月，老门诊楼停止使用，开始实施绿色改造，改造内容包括：围护结构、空调系统、供配电系统、照明系统、热水系统以及能源管理系统等。

2.1 围护结构

本项目建成时间较早，围护结构未采用任何保温措施，外墙部位采用240mm厚的KM1粘土空心砖，外窗采用单玻铝合金窗。本次改造，按照现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015的甲类公建进行设计，满足65%的节能设计率设计要求。外墙增加50mm厚岩棉保温板；屋面增加70mm厚挤塑聚苯板；外窗更换为6（中透光low-e）+12空气+6透光铝型材单框断热桥中空玻璃窗。

2.2 空调系统

本项目的原冷热源采用“螺杆冷水机组+蒸汽锅炉”，室内末端采用风机盘管。冷源为两台1021kW的螺杆式冷水机组，热源为2台2t/h的蒸汽锅炉。距离改造时已使用了17年左右，接近设备使用寿命，设备老化严重，效率降低，运行能耗高。

改造后，冷热源由新大楼机房统一供应。冷源由2台水冷离心机组（2110kW，COP：5.81）和1台水冷螺杆机组（1083.7kW，COP：5.62）组成，热源为2台整体式燃气冷凝真空热水锅炉（2100kW）。相较蒸汽锅炉供暖存在的能源浪费，改造后的锅炉可节约30%的天然气。同时，改造后的空调系统采用了变频水泵，结合系统管道上的热力流量计、压力传感器、电动调节阀等进行闭环自动控制，可实现自动调节流量，节约能源的效果。此外，空调系统的主要设备均接入楼宇自控系统，可实现从冷热源到末端风机盘管的全流程自动控制，匹配不同环境变量下的控制策略，最终达到节能的目的。

2.3 供配电系统

本项目改造采用2＊1000KVA的变压器替换现有变压器，满足增容的要求的同时提高变压器的功率因数，设置无功补偿装置，降低变压器的无功损耗。

2.4 照明系统节能改造

本项目改造将原有普通荧光灯具全部换装为节能LED灯具，并采用分区、分组、定时控等节能控制措施。

2.5 热水系统节能改造

老大楼热水由蒸汽锅炉供应。改造后，在屋面设置12组太阳能真空集热板，集热器总面积96m2；同时，设置了一台5P的空气源热泵热水器（额定效率为3.9）作为辅助热源，保障高区热水的稳定使用。低区热水由新大楼的两台整体式燃气真空热水锅炉（700kW）提供。

2.6 能源管理系统改造

项目改造时，按照《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统导则》和《公共建筑能耗监测系统技术规程》DGJ32/TJ111-2010的规定，对老楼内分层计量，同时对空调用电、照明插座用电、动力用电、特殊用电等进行分项计量，构建了医院的能源管理平台。平台对楼宇内各智能水表、热量表、电表的数据采集；对开关柜的电量数据采集，统计动力、照明等分项能耗状况，对能耗数据进行实时监测、统计分析。

2.7 其他改造

本次改造，还对项目的电梯、开水器以及卫生洁具进行了更换，均为符合国家最新能耗标准的节能产品。

3 实施亮点

3.1 结构加固，延长建筑物的安全使用寿命

本项目建造于1998年，距改造时已使用了20年，结构部分出现了老化，无法保障后续使用的可靠性和安全性。

本次改造，按照抗震设防烈度7度、抗震设防等级乙类进行抗震加固设计，对不满足承载力要求的框架梁、框架柱、楼板进行了加固工作。加固后可以满足后续使用30年的要求，提高了建筑结构的安全性和耐久性，满足了建筑物的正常使用功能，保证建筑物节能与环保，延长建筑物的使用寿命。

房屋加固改造与新建工程相比，具有施工方便，工序简单，消耗建筑材料少，节省人力，且加固后不影响原使用功能等优点，在实践中有很强的适用性。其主要的特点如下：①经济性：房屋加固改造的施工范围小，施工难度低、工程造价低。同时，建筑物的局部改造可以只针对改造部位进行施工，不对建筑物其他区域的使用造成影响，经济效益高。②安全性：房屋加固改造项目的设计要求更为严格，安全性也远远大于原有结构的要求，加固部位的强度和安全性都大于相邻结构件，加固位会比改造前的承载力更大。

3.2 节能先行，全面实施绿色化改造

（1）节能设计。以现行节能设计标准作为设计依据，围护结构方面外墙增加50mm岩棉板，屋面增加70mm挤塑聚苯板，外窗的原单玻窗更换为断桥隔热铝合金中透光6low-e+12+6外窗，改造完成后可以满足现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015的甲类公建设计要求。

（2）节能设备。项目改造时，全部采用节能产品。所有区域的照明灯具均选用LED灯具；选用的空调、风机的能效等级为二级及以上产品。

（3）可再生能源利用。本项目设置太阳能热水系统，并配备空气源热泵热水器作为辅助热源。系统采用热管集热器，配置58＊1800＊25型热管集热器12组，集热器总面积45.84m2；本配置1台5P空气源热泵作为系统的辅助热源。热泵制热量19.6kW，输入功率4.7kW，效率为3.9。

本项目通过节能设计、采用节能设备，充分利用可再生能源，提高建筑设备能源转换效率、降低建筑自身能源消耗需求，达到节能的目的。

3.3 智能运维，建造医院节能控制综合管理平台

为了满足公共建筑节能监管体系建设的要求，提升医院综合管理水平，本项目采用“蜜云综合能源管理平台”和“霍尼韦尔楼宇自控系统”，构架全院节能控制综合管理平台[4]。

（1）分层分项计量。空调系统（冷水机组、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、热水循环泵等）、楼层照明插座用电、动力用电、特殊用电、医疗大型设备用电进行了分项计量，并设置能耗数据上传系统，将本项目的能耗数据上传至市级能耗监管平台。

（2）能耗统计分析。能源管理系统提供多种分析算法，如同比、环比、排名等方式，可实现对区域能耗、具体能耗类型、设备类型能耗进行分析，可提供任意指定时段内的数据分析。

（3）异常预警。能源管理系统具备自学习功能，运行一段时间后，系统可根据以往数据获得监测点的正常数值范围，如短时间内数据异常增加或减小，将触发不同级别的告警，后勤部门可及时发现潜在的漏水点、漏气点、电气短路或违规用电现象，一方面可以将故障的影响和损失降到最低，另一方面也可从源头上减少能源浪费[5]。

（4）设备节能控制。①风机盘管的控制阀和温控器均采用霍尼韦尔产品，其中风机盘管的温控器为可联网型，可通过后台远程控制实现远程开关、锁定权限、设置温度等功能；②新风机和排风机可远程控制，根据温湿度传感器自动闭环调节水阀开度和风量；③生活热水可根据末端水温自动调节热水供应参数和系统工作模式；④公共区域照明可远程控制开关，设置自动定时开关。

4 效益

4.1 经济效益

经过第三方核定机构的核准，本项目改造完成后，单位建筑面积能耗由30.6kgce/（m2·a）降低至23.6kgce/（m2·a），年节能率达22.97%。每年可节约用电62.32万kWh，节约天然气2.71万m3，年均节能218.57吨标煤，减少二氧化碳排放544.79吨，节约成本49.86万元。如表1。

表1 经济效益

4.2 管理效益

节能改造完成后，有了能耗管理系统和楼宇自控系统的帮助，医院内水、电、气、暖等基础设施有了一个预见性、可视性和操作性都较强的平台，通过对平台数据的挖掘和分析，可以获知很多平常难以察觉的故障点或隐患点，使得故障的处理时间大大缩短，甚至消弭于无形。后勤部门可以把更多的精力放在维保巡查、技术研究、故障维修的总结反思上，有助于医院后勤管理向标准化、精细化不断进化。