医院空调系统具有运行时间长、新风量大、负荷大等特点,此外系统因负荷分散,管线较长,所以空调的水、气驱动能耗也相应较大。据了解,医院空调的年一次能耗量,一般是办公建筑的1.6~2倍。
一、国内医院能耗日益增大的原因
    (一)某东部城市一些医院的能耗情况
 
表1
医院编号
建筑面积(㎡)
年门诊人次(万人)
每门诊人次能耗(元)
空调使用能源
锅炉使用能源
   A
   154849
     159
       4.70
  热网
  
   B
   98148
     161
       4.42
  
  
   C
   84694
     104
       5.57
  煤气
  
   D
   74889
     127
       3.28
  
  电
   E
   93021
     113
       2.80
  煤炭
  
   F
   90600
     141
       5.19
 天然气
 天然气
   G
   94120
     104
       3.44
  煤气
  
 
    从表1中可以看出,各医院每门诊人次的能耗指标从2.80元~5.57元不等,最高值与最低值相差近1倍,可见各医院能耗水平差异较大。
    (二)客观原因
医院能源消耗日益增大是个客观事实,其中的原因是多方面的。主要原因有以下几点:
首先,医院对医疗卫生事业的重视使医院的设备、建筑环境进一步改善,同时,医院的新建和改扩建使医疗设备的面积快速增长,这两方面因素造成医院对能源的需求不断增大。
其次,医院在建设过程中,往往在设计方案选定时,更注重外观而忽视运行能耗,一些金属结构玻璃幕墙类的建筑因其外观新颖而得以采用,而此类建筑形式的能耗相对较大,直接导致了运行费用的增加。
再者,设备设计选型过程中,没有为节能运行多做考虑,以至设备系统运行调节能力较差,这也是导致运行费用增加的原因。
另外,手术室等一些特殊部门,其耗能为一般空调系统的5倍~10倍,还有很大的节能空间。
 
二、目前医院空调设计中常用的系统形式
   
    门诊部和普通病房的空调系统,绝大多数采用风机盘管加独立新风方式。水系统采用常规的5℃温差,手术室一般为一次回风,有些医院受到用地面积等制约因素,采用一般的热泵机组供应冷热水,效率不高,能源得不到充分利用。
 
三、基于节能考虑的医院空调系统设计
 
 
(一)系统设计
    1.泵系统的选用
对于冷冻水管道输送距离较长的情况,冷水输送可采用二级泵系统。一级泵以恒定的流量通过冷水机组,使其发挥最大恒定的传热效率。二级泵又根据用户的性质和远近分组配置不同扬程的泵,做到扬程不短缺,不过剩,获得最佳输送效率。
    2. 冷水输送设计
冷水输送采用大温差设计,虽然冷水机组的初期投资会有所增加,但这样使输送流量减少,相应的也就减少了水泵的输送能耗。此技术在市场上已具备规模化生产,医院在进行投入和产出的经济比较后,可以采用这种设计。
3.手术室回风
Ⅰ、Ⅱ级手术室利用二次回风,可大大减少再热量,节约了大量电力负荷。
4. 大开间平面设计中空调系统的分设
对于大开间平面的设计,空调系统按医院功能区域分设,外区为冷(热)二管制,内区为单冷二管制,避免了四管制的冷、热抵消问题,使空调系统既能有机联系,又能独立控制。
    5.门诊大厅的空调设置方式
有的医院门诊大厅比较高,这时采用分层空调方式,只保证人员活动区的舒适性,上部区域高度排风,可减少空调负荷。
    6. 功能上独立性的房间设置
对于一些功能上独立性较强,冷热要求与集中空调系统不同步的房间(如急诊、全天手术室、医技科室等),独立设置了多联分体式热泵机组系统,它可按需运行,不涉及集中大系统,使用灵活,利于节能。
    7.水系统
水系统中采用静态与动态相结合的平衡控制,使各功能区域的水量达到设计要求从而使各空调房间的温度平衡。
    8. 计算冷冻水管保温层的厚度
合理计算冷冻水管保温层的厚度,对于运行中的投入,也将节省一笔不小的费用。
 
(二)设备选用
1.离心式冷水机组与热水锅炉
大型医院空调冷热源一般的做法是选用离心式冷水机组与热水锅炉。大型离心式冷水机组的能效比很高,COP>5.5,在机组配置方面采用大小容量混合搭配,可大大提高部分负荷的适配性,也提高了整个供冷期内的能效。
    热水锅炉效率高(η>89%),热损失小,不存在蒸汽锅炉的蒸气凝洁水损失,正如北方采暖应采用热水锅炉一样。  
    2. 高效率的冷(热)水输送泵
冷、热水二级泵变频调节,能与任何部分负荷值匹配。设计时要选用高效率的冷(热)水输送泵。
3. 热回收型风冷热泵冷热水机组
    对于手术室这样的特殊用房,可选用热回收型风冷热泵冷热水机组作为它的冷热源,在过渡季节时也可满足要求,不必实行集中式水系统。
    4. 空调机组、新风机组
尽量选用单位风量耗功率小、高效率风机的空调机组、新风机组。
    5.风管
风管材料可选择铝箔玻镁,比传统的钢板风管加离心玻璃棉板保温性能要好,其漏风率低于钢板风管<2%,而钢板风管漏风率=10%,减少输送中的能耗损失,为建设部推荐风管。
    6. 风机盘管
病房楼风机盘管可选用无刷电机,比普通常规电机节能25%。病房楼选用变风量新风机组,初投资有所提高,但由于病房楼特殊需要,在夏冬季节空调不停止供应,运行时间长,节能潜力大,运行成本回收很快。
    7. 热回收型多联机
    对于采用多联机的部分医技科室,由于治疗室和控制室冷热工况有时不一致,选用热回收型多联机,可利用部分回热对其他房间供热,提高了效率。
(三)管理
直接数字监控系统(DDC)由中央电脑及终端设备加上若干个DDC监控盘组成。在空调控制中心能显示打印出空调、通风制冷等各系统设备的运行状态及主要运行参数并进行集中远距离控制和程序控制。
 
参考文献
[1] 涂光备,等.医院建筑空调净化与设备[M],中国建筑工业出版社2005年版
[2] 于冬.医院管理学.医院建筑分册[M].北京:人民卫生出版社