醫(yī)院建筑節(jié)能潛力與技術(shù)分析
醫(yī)院建筑節(jié)能改造應(yīng)從節(jié)能潛力大,操作性強(qiáng),適合大面積推廣且具有良好投資效益的技術(shù)入手。根據(jù)行業(yè)對(duì)醫(yī)療建筑用能特點(diǎn)的研究,在醫(yī)院全年能耗中,約40%~50%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng),約10%~20%用于照明,約15%~20%用于生活熱水及醫(yī)用、廚房蒸汽。實(shí)踐表明,對(duì)于醫(yī)院建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造具有周期短、收效快、易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),因此,本文著重就醫(yī)院建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和梳理。
1.醫(yī)院建筑總能耗現(xiàn)狀
依據(jù)上海市發(fā)布的DB31/T553-2012《市級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)建筑合理用能指南》,目前市級(jí)綜合醫(yī)院的單位建筑面積綜合能耗指標(biāo)合理值及先進(jìn)值如下表所示。
表1.綜合醫(yī)院建筑面積綜合能耗指標(biāo)合理值及先進(jìn)值
類(lèi)型 | 單位能耗 [kgce/(m2?a)] | |
合理值 | 先進(jìn)值 | |
單位面積床位≥100 m2/床,單位面積門(mén)急診人次<20人次/ m2 | ≤71 | ≤58 |
單位面積床位≥100 m2/床,單位面積門(mén)急診人次≥20人次/ m2 | ≤76 | ≤59 |
單位床位面積<100 m2/床,單位面積門(mén)急診人次<20人次/ m2 | ≤77 | ≤60 |
單位床位面積<100 m2/床,單位面積門(mén)急診人次≥20人次/ m2 | ≤81 | ≤62 |
對(duì)比上海市星級(jí)飯店、大型商業(yè)建筑、市級(jí)機(jī)關(guān)辦公建筑、高校建筑合理用能指南,僅大型商業(yè)建筑的綜合能耗指標(biāo)高于醫(yī)院建筑,其他類(lèi)型建筑的綜合能耗指標(biāo)均低于醫(yī)院建筑,可見(jiàn)醫(yī)院建筑存在很大的節(jié)能潛力。
2.醫(yī)院建筑分項(xiàng)能耗現(xiàn)狀
醫(yī)院建筑的用能系統(tǒng)種類(lèi)相對(duì)其他類(lèi)型建筑而言更為全面,涵蓋了空調(diào)供冷及供熱、生活熱水、照明、醫(yī)用蒸汽、動(dòng)力、食堂炊事、醫(yī)療設(shè)備、辦公設(shè)備等,基于30家以上綜合性醫(yī)院的節(jié)能改造及節(jié)能診斷工作,大致梳理出了目前上海市綜合性醫(yī)院的分項(xiàng)能耗現(xiàn)狀,如下餅圖所示。
上海市綜合性醫(yī)院分項(xiàng)能耗現(xiàn)狀餅圖
從以上分項(xiàng)能耗餅圖可以看到,在醫(yī)院總能耗中,空調(diào)系統(tǒng)能耗(包括空調(diào)冷源、熱源、水系統(tǒng)、末端)約占42%;其次為生活熱水系統(tǒng)和照明系統(tǒng)能耗,約各占12%;另外,蒸汽系統(tǒng)能耗也占到8%;剩余的醫(yī)療設(shè)備、辦公、動(dòng)力等系統(tǒng)占全院能耗約23%。從中也可以得到,對(duì)于醫(yī)院建筑的節(jié)能改造重點(diǎn)主要是空調(diào)系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)、照明及醫(yī)用蒸汽系統(tǒng)。以下就醫(yī)院建筑各用能系統(tǒng)存在的問(wèn)題及相應(yīng)改造技術(shù)進(jìn)行展開(kāi)。
3. 醫(yī)院建筑用能存在的問(wèn)題分析
醫(yī)院不同于其他公共建筑,通常均是一個(gè)建筑群,包含的建筑類(lèi)型及功能,如住院樓、門(mén)急診樓、醫(yī)技樓、行政樓、后勤樓、食堂、宿舍等等,不同建筑的能耗狀況各不相同,對(duì)醫(yī)院內(nèi)不同類(lèi)型建筑能耗狀況進(jìn)行調(diào)查,掌握不同類(lèi)型建筑的能耗特點(diǎn),了解各類(lèi)型建筑用能存在的問(wèn)題及節(jié)能潛力,是有效開(kāi)展節(jié)能改造工作的前提。近年來(lái)開(kāi)展的大量醫(yī)院建筑的節(jié)能改造及節(jié)能診斷工作,積累了較多難得的醫(yī)院建筑用能情況的第一手信息資料,現(xiàn)將醫(yī)院建筑用能存在的主要問(wèn)題總結(jié)如下。
4. 醫(yī)院建筑在冷、熱源方面問(wèn)題
(1)冷水機(jī)組、鍋爐選型偏大,既增加初投資又提高日常運(yùn)行成本;(2)冷水機(jī)組的冷凍水進(jìn)出口溫差小,很多項(xiàng)目實(shí)際僅2~3℃左右;(3)冷水機(jī)組運(yùn)行策略不合理,包括:
①“大馬拉小車(chē)”的運(yùn)行方式降低了冷水機(jī)組能效比(COP)。
②冷水機(jī)組出口溫度設(shè)定不合理。
此外,污垢熱阻導(dǎo)致冷水機(jī)組蒸發(fā)器和冷凝器傳熱系數(shù)下降,機(jī)組性能系數(shù)降低。
5.醫(yī)院建筑在輸配系統(tǒng)方面存在的問(wèn)題
(1)冷凍、冷卻、采暖水泵選型偏大,水泵處于大流量、小溫差工作狀態(tài)。
(2)采暖空調(diào)水系統(tǒng)水力不平衡。
(3)采暖空調(diào)水泵定流量運(yùn)行,輸送系數(shù)(單位水流量的水泵能耗)高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
6. 醫(yī)院建筑在末端系統(tǒng)方面存在的問(wèn)題
(1)存在盲目提高室內(nèi)溫度要求的現(xiàn)象。
(2)新風(fēng)系統(tǒng)基本不可調(diào),無(wú)熱回收裝置;部分新風(fēng)系統(tǒng)存在新風(fēng)口堵塞現(xiàn)象,不能滿(mǎn)足新風(fēng)要求。
(3)風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)未設(shè)置電動(dòng)兩通閥。
(4)風(fēng)機(jī)功耗過(guò)大,無(wú)變頻措施。
7.醫(yī)院建筑電氣、照明及辦公設(shè)備存在問(wèn)題
(1)變壓器負(fù)荷率偏低。
(2)空調(diào)控制系統(tǒng)不完善。
(3)未使用高效節(jié)能燈具。
(4)建筑的樓宇智能化水平較低,大部分仍只是局限于安防、門(mén)禁系統(tǒng),而對(duì)于建筑內(nèi)其他機(jī)電設(shè)備(空調(diào)、照明、給排水等)基本無(wú)有效智能控制系統(tǒng)或控制系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。
8. 醫(yī)院建筑在圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面存在的問(wèn)題
(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差,大部分建筑采用普通單層玻璃,雙層玻璃和鍍膜玻璃只占較少一部分。
(2)公共建筑為追求外立面效果,建筑師采用大比例的透明玻璃幕墻。
(3)外窗外遮陽(yáng)技術(shù)應(yīng)用少。
(4)較多公共建筑的窗框?yàn)槠胀ㄤX合金窗框,未采取斷熱措施。
9. 醫(yī)院建筑在管理環(huán)節(jié)方面存在的問(wèn)題
(1)未根據(jù)不同功能房間使用時(shí)間對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)、分時(shí)管理。
(2)部分冷凍水經(jīng)未開(kāi)啟的冷水機(jī)組旁通。
(3)個(gè)別輔助房間(庫(kù)房、衛(wèi)生間等)溫度設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)偏高,造成能源浪費(fèi)。
(4)辦公人員行為節(jié)能意識(shí)不強(qiáng)。
10. 冷熱源系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)
醫(yī)院建筑在進(jìn)行冷熱源系統(tǒng)節(jié)能改造時(shí),通常有兩種思路:
(1)充分挖掘現(xiàn)有冷熱源設(shè)備的節(jié)能潛力,通過(guò)少量的投入來(lái)提高系統(tǒng)能效,達(dá)到滿(mǎn)足需求的目的;
(2)在現(xiàn)有冷熱源設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足使用需求或能效顯著低于市場(chǎng)高能效設(shè)備時(shí),可考慮更換設(shè)備。如采用水冷離心機(jī)替代溴化鋰機(jī)組供冷。
空調(diào)冷熱源系統(tǒng)節(jié)能改造的技術(shù)眾多,大致可分為以下幾類(lèi):
(1)采用高效的鍋爐、制冷設(shè)備等;
(2)完善冷、熱源設(shè)備的自控措施,實(shí)現(xiàn)按實(shí)際冷、熱需求控制(如機(jī)房群控措施)。
(3)合理利用可再生能源技術(shù)(如太陽(yáng)能熱水、地源熱泵技術(shù)等)。
(4)采用蓄能空調(diào)技術(shù),可以起著“移峰填谷”的作用,轉(zhuǎn)移電力高峰期的用電量(可達(dá)50%~100%),平衡電網(wǎng)的峰谷差,并與低溫送風(fēng)、大溫差空調(diào)水系統(tǒng)等技術(shù)結(jié)合,可降低空調(diào)系統(tǒng)能耗15%~30%。
(5)鍋爐煙氣余熱、冷凝熱回收等技術(shù)。
11. 空調(diào)水輸配系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)
水泵在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中,是耗能大戶(hù),造成水泵能耗偏高主要有兩方面的原因:一是水泵設(shè)計(jì)選型過(guò)大;二是部分負(fù)荷下水泵沒(méi)有根據(jù)負(fù)荷變化很好地變頻調(diào)節(jié)。通常,空調(diào)水系統(tǒng)的常規(guī)節(jié)能改造技術(shù)有:
(1)采用變頻控制技術(shù),空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能率可達(dá)到10%~50%。
(2)進(jìn)行水系統(tǒng)平衡調(diào)試,解決水力平衡問(wèn)題同樣可以達(dá)到節(jié)能的效果。
(3)加強(qiáng)末端調(diào)控:依據(jù)多個(gè)改造項(xiàng)目的實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)多數(shù)風(fēng)機(jī)盤(pán)管末端相應(yīng)的電磁閥均不作用,這就會(huì)造成雖然工作人員做到了人走關(guān)風(fēng)機(jī)盤(pán)管,但冷凍水依然在房間的盤(pán)管內(nèi)循環(huán)流動(dòng),增大了系統(tǒng)的冷凍水流量,從而增大了冷凍泵能耗。
12.空調(diào)末端系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)
末端系統(tǒng)的主要任務(wù)是在建筑內(nèi)對(duì)空氣進(jìn)行處理和輸配。當(dāng)建筑負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),末端系統(tǒng)通過(guò)改變新風(fēng)量、總風(fēng)量、靜壓、送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來(lái)保持建筑內(nèi)環(huán)境的舒適性。末端系統(tǒng)的初狀態(tài)設(shè)定和運(yùn)行中的調(diào)節(jié)對(duì)能耗和舒適性都有很大的影響。
在末端系統(tǒng)節(jié)能改造中,主要有以下節(jié)能技術(shù):
(1)定風(fēng)量系統(tǒng)的總風(fēng)量控制;
(2)空調(diào)末端變風(fēng)量控制;
(3)設(shè)置合適的最小新風(fēng)比;
(4)排風(fēng)全熱回收技術(shù)。
13. 低成本無(wú)成本節(jié)能改造技術(shù)
既有醫(yī)院各分項(xiàng)能耗特點(diǎn)和節(jié)能相關(guān)主題都不盡相同,應(yīng)該分別對(duì)待,很多運(yùn)行管理方面的細(xì)節(jié)和小改動(dòng)都會(huì)很大程度地降低能耗。而對(duì)于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)者具備更專(zhuān)業(yè)地更全面的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)與能力,已有改造項(xiàng)目(仁濟(jì)醫(yī)院、上海市精神衛(wèi)生中心等)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行團(tuán)隊(duì)的專(zhuān)業(yè)管理下,實(shí)際節(jié)能效益均超過(guò)預(yù)期。以下簡(jiǎn)單梳理在運(yùn)行管理方面的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。
(1)數(shù)據(jù)管理
收集并分析好日常運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)能夠幫助早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、準(zhǔn)確計(jì)算節(jié)能量,并能夠直觀地向業(yè)主展示節(jié)能成果。
(2)室內(nèi)/室外空氣管理
充分利用夜間預(yù)冷,實(shí)踐證明充分利用夜間預(yù)冷可以一定程度減少空調(diào)主機(jī)能耗。
充分利用免費(fèi)冷卻,即室外空氣溫度低于室內(nèi)設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí),開(kāi)啟室外空氣風(fēng)閥,全新風(fēng)運(yùn)行。
(3)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理
根據(jù)需求預(yù)設(shè)定冷機(jī)、鍋爐等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間,避免末端無(wú)需求時(shí)的設(shè)備運(yùn)行浪費(fèi)。
o 根據(jù)室外溫度、室內(nèi)負(fù)荷需求等及時(shí)調(diào)整冷機(jī)出水溫度。
避免過(guò)渡季節(jié)冷機(jī)通電待機(jī)能耗。
o 定期清潔維護(hù)空調(diào)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)設(shè)備,執(zhí)行正確的運(yùn)行規(guī)定和程序,進(jìn)而改善各用能設(shè)備的運(yùn)行工況和運(yùn)行效率。
o 深圳空調(diào)凈化400-777-1661,專(zhuān)業(yè)提供廠(chǎng)房裝修等配套凈化工程,服務(wù)范圍包括:裝修設(shè)計(jì)、工程施工、水電安裝、凈化空調(diào)、深圳水處理和辦公家具配套等。深圳新美裝飾設(shè)有工程管控中心、材料集采中心和客戶(hù)運(yùn)營(yíng)中心,專(zhuān)業(yè)為各企事業(yè)單位提供企業(yè)裝修工程整體解決服務(wù)。