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重庆某医院科教楼中央空调节能初探
时间:2016-09-01 13:46:58


        1 医院中央空调的特点
        重庆某医院科教楼是集教学、科研、办公、住院、体检、食堂、图书馆等众多功能为一体的综合性建筑,总建筑面积约89 708 m2,建筑高度为98.1 m。其中央空调为舒适性空调,与普通商业建筑用中央空调相比,医院中央空调有两大特点:一是医院中央空调温区划分多,医院的中央空调根据使用部位对工作环境的要求不同,其不同区域对温度的要求相差较大。二是工作时间长、可靠性要求高,医院病房及相关科室的中央空调要求每天24 h工作。
        2 医院中央空调节能的方法
        医院中央空调能耗主要包括三个部分:即空调冷热源的能耗、水或空气输送系统能耗、空调机组末端设备的能耗。节能措施主要应从医院中央空调的运行环节上挖掘潜力,从建筑、功能区域划分、空调主机系统、空调水系统、风系统及智能化方面找出节能措施。
        3 医院中央空调的节能措施
        3.1 医院中央空调系统建筑方面的节能措施
        3.1.1 墙体与幕墙及门窗部分
        医院中央空调要节能,其运行的环境首先需要采取保温隔热措施。墙体要采用多孔砖,另外还需要进行外墙保温处理,有的设计采用聚苯板保温,但聚苯板保温在一类防火要求建筑中达到防火等级的标准有一定的难度,所以,用无机保温砂浆保温相对较好。
        医院工程,为了达到保温节能效果,设计时应控制窗户面积比,但是为了外观效果,一般外墙用玻璃幕墙较好,在满足外观的同时又能达到功能要求。幕墙一般采用断桥铝合金中空玻璃幕墙,该院科教楼中空玻璃幕墙的外侧还用LOW-E玻璃,所达到的隔热效果更好。
        医院的窗户,一般应在空调停开的状况下才打开,平时完全可以通过医院的空调系统确保室内的新风量,减少开窗,避免能耗增加。门诊大楼大厅由于不断有人出入,大门常开或者常闭都不利于患者,为了满足人员不断进出门后,门能够及时关闭,减少热交换,医院的大厅门应数采用风幕加玻璃感应门,及时有效的断开热交换,达到减少能耗来节能的目的。
        3.1.2 空间设置及分区节能措施
        医院门诊部(含急诊)由于人流量大,冷量需求较大,其冷量设置应有较大余量。病房、诊疗室、候诊室、中心供应室、实验室、X线放疗室、药房等部位的空调设置要求不高,夏天在26~27℃、冬天在21~23℃,可以适当调整温度达到节能效果。急救室、手术室、监护病房、夏天要求在23~27℃、冬天要求在24~26℃。分娩室夏天要求在24~27℃、冬天要求在23~24℃。婴儿室与动物室冬天、夏天都要求在25~27℃;红外线分析仪器室冬天夏天恒温25℃、药品室冬夏恒温在16℃。大型设备如CT、电子加速器、核磁共振机等部位,由于设备的发热量大,需要根据设备发热量来核算空调设备,让空调制冷和设备发热量相当,以达到节能效果。
        欧洲国家的中央空调系统运行成本数据显示,制热超过20℃以上每增加1℃的成本会增加8%,制冷低于23℃每降低1℃的成本会增加15%。医院各功能区域的温度设置有区别,根据各功能区域的需求设定恰当的温度有利于提高空调节能效果。对室内空调的设计参数、设备布置、卫生要求、使用时间、空调负荷等进行详细调查研究,反复比较,最后进行合理的系统分区,以便能够确保各科室要求的参数,减少不同区域间的不利影响,也便于管理和维护、降低运行费用。
        此外,各功能区域,要选择确定合适的净空高度。医院门诊大厅在达到3 m或者3.3 m,门诊区走廊在2.7 m,住院部走廊达到2.5 m,病房达到2.8 m就能满足使用需求。如果追求过高的空间,必然会增大空调系统的能耗,在满足使用功能和感观效果的同时,确保恰当的吊顶高度,有利于达到节能的效果。
        3.2 医院中央空调水系统的节能措施
        3.2.1 空调主机节能措施
        空调主机标准工况温差为5℃,空调系统可以选择大温差主机来提高COP值,达到节能效果。但是空调系统的节能是靠系统整体达到的,不能单纯追求空调主机的COP值,超过8.33的COP,会导致设备成本大幅上升,经济效益变低。同时,将空调主机和自控系统连接,让自动控制体系控制主机,以及用变频主机,都是有效节能措施。
        另外,医院中央空调局部系统为一年四季全部需要制冷,所以医院中央空调都以离心式冷水机组为主要制冷机,配备螺杆机为辅助制冷机,在春、秋、冬三季,只有部分房间需要制冷的时候,就可以停止离心机、启动螺杆机达到更好节能的效果。
        3.2.2 空调水泵节能措施
        根据国外测试,空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8%~16%,占空调系统耗电量的15%~30%,耗电量接近于全楼照明用电量,所以水泵节能非常重要,节能潜力也比较大。
        其一,选择大温差系统。空调冷冻水的流量减少,冷冻水系统管道会相对减小,直接的结果是冷冻水系统的水泵功率降低,电耗变小,起到节能效果。实际工程中很多空调系统的供回水温差只有2℃~3℃,如果将供回水温差提高到5℃,水流量将减少到原来的50%左右,而如果水流量减少50%,水泵耗电量将减少87.5%,节能效果非常明显。其二,合理使用平衡阀、动态流量平衡阀使阀胆能根据水系统不时的压差变化而变化,保证不会超过原先设定的水流量并吸收过量的压差,从而实现整个水系统压力和流量的自动平衡。减小空调水阀门、定期清洗过滤器。如果过滤器被沉淀物堵塞,空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。由于阀门的阻力,会增加水泵的扬程和电耗。其三,提高水泵效率。水泵的效率,随水泵工作状态点的不同,从0到最大效率(一般15%左右)变化。在输送流体的要求相同时,如果水泵的效率较低,那么就需要较大的输入功率,水泵的能耗就会较大,因此空调系统设计时,要选择型号规格合适的水泵,使其尽量在工况点工作。空调系统运行管理时,也要注意尽量让水泵工作在工况点。其四,还可以把空调冷却水系统设计为闭式循环系统,闭式循环比开式循环系统的冷却水泵能耗降低,减少了空调冷却水泵的能耗,达到节能效果。其五,变频水泵的使用。由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50%左右,如果通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化,那么全年平均的水量只有最大水流量的50%左右,水泵能耗只有最大定水量系统水泵能耗的12.5%,节能效果是非常明显的。   
        3.2.3 凝结水回收节能措施
        一般空调工程的设计都是把冷凝水就地排放或者集中排放,完全没有利用。医院空调工程中,当设计把冷却塔布置在裙楼上时,可以把塔楼部分的冷凝水收集自流进入冷却塔,利用温度较低的冷凝水作为冷却塔的补水,既降低了冷却水的回水温度,同时减少冷却塔补水系统的用水量,达到节能的效果。
        3.3 医院中央空调风系统节能措施
        3.3.1 全热交换系统节能
        医院中央空调系统设计有新风、排风、组合式空调三个风系统。通常新风系统与排风系统设置在同一个标高上,新风送入房间,夏天会带入大量的热量,冬天会带入大量的冷量;同时排风系统夏天把室内的空气排出带走的是大量的冷量,冬天带走的是大量的热量。为解决这一能源损失,可以利用全热交换系统,实现夏天进入房间热新风和房间排出的冷废气进行热交换,让通过全热交换的热新风先预冷一次,适当降低温度,再进入到个房间,减少室内空调负荷。反之,冬天也同样的原理,这样利用全热交换系统就达到节能效果。
        3.3.2 风管系统节能措施
        空调风管加工、安装环节中应当按照规范,避免出现跑漏现象。一般工程都重视风管的加工、吊装、保温质量,不容易出现风管上的能耗浪费。
        但是对于风管的普通软接,容易发生能量浪费。医院工程中空调的软接,较多倾向于使用防火保温钢丝软接。
        采用帆布软接,容易造成大量的冷气在软接处跑、漏;保温软接,改变了普通帆布软接的效果,防火保温钢丝软接可以避免大量冷气跑到吊顶夹层中间,白白浪费了大量冷气,杜绝了末端系统能量浪费,使其能量完全作用于需用空间,达到节能效果。
        采用防火保温钢丝软接,避免了因软接褶皱减小风口降低送风量发生的现象,提供了空调风的使用率,起到节能效果。
        3.3.3 风阀、风口的节能措施
        定期检查和清洗过滤网,有利于提供风系统的送风能力,减少风阻造成的能耗增加,达到节能的目的。有的工程采用自动温控风口对空调出风进行调节,更能够达到省电的效果。
        3.4 智能控制系统节能措施
        医院各房间通风空调运行时间各有要求,楼宇智能控制系统根据需要时段调节设备能尽可能减少能耗。门诊部(急诊除外)、诊疗中心、管理部门、洗衣房、厨房餐厅按作息时间运行;住院部、新生儿室、早产儿室、康复室、特别护理室夜间需要运行;紧急手术室、急救室、分娩室需要随时运行;值班室(医生、护士、药房、检查部门)要求独立运行;检查室(细菌)、X光室、同位素室、洁净病房、解剖室、太平间、动物房有阶段性运行的需要。
        楼宇自动化系统(BAS)对大楼的水电空调等机电设备进行集中的监控和管理已日益成为现代建筑中必不可少的配置;它不但节能,而且管理相当方便;根据各种房间的功能需要,通过空调自动控制系统,在中央空调系统各种不同的工况时,实现对中央空调系统的主机启停、水泵变频、自动调节阀门、控制冷却塔等进行优化控制,并且为远程控制,实现整个系统的节能运行,最终达到降低整个中央空调系统能耗的目的。
        4 结 语
        医院中央空调系统,可从建筑、功能区域划分、空调主机、水系统、风系统及智能化分析总结节能措施,有利于开展医院中央空调节能。通过对运行环节的各因素采取节能措施,能够更有针对性地实现节能。
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