年节约费用62.4万，一次安装2.6年收回成本 | 大型三甲医院空调节能探秘！

江苏大学附属医院，江苏 镇江 212000

江大附院外科楼建筑面积约 49000平方米，分为南区和北区。南区地上十二层（高56.8m），北区地上六层（高31.3m）。大楼设计尖峰冷负荷为5400kw，供冷分为3个系统：南区一个系统，北区一个系统，手术室、ICU、产妇、烧伤科一个系统，地下室值班室一个系统。

外科大楼由冰蓄冷空调系统提供冷源， 配置2台制冷量为380RT的双工况水冷机组和1台制冷量为550RT的基载水冷机组用于制冰和供冷，夜间0:00－次日8:00内双工况主机制冰8小时，设计总储冷量为4400RT（15475kwh），储冰容积322立方米。

江苏大学附属医院“冰蓄冷系统”使用的是冷机串联＋基载模式系统，整个系统由制冷机组、板换、蓄冰系统、冷却系统，配电系统、自动控制系统等部分组成。  

由于制冷机组中螺杆式结构紧凑，运转平稳，冷量能无级调节，节能性好，故障率少，更为重要的是其能在工况低温状态下连续稳定运行，且能够在制冰期内达到最高运行效率，因此在蓄冰系统中采用双工况螺杆式制冷机组较为合理、经济。

我院选配2台制螺杆式制冰机组，冷量为1336KW/台，负荷侧为3台功率为45KW ，流量330m³/h，扬程为36m的冷冻水循环泵（两用一备），基载主机是1台制冷量为1920KW的螺杆式供冷机组。

本院蓄冰系统冷媒介质使用乙二醇溶液，整个蓄冰系统由乙二醇泵、电动执行器、蓄冰装置、板式换热器及相应的管道系统组成。其中蓄冰装置为ITSI—S975X4冰槽组成（盘管式冰槽），蓄冰冷量为3900RTH；乙二醇循环泵采用两台功率为45kw，流量为300m³/h，扬程为39.9m的变频水泵（一用一备）。

机组的冷却系统由冷却塔、冷却泵、管道等组成。双工况冷却塔设备采用2台型号为KSD—N—500RT的冷却塔，冷却风扇功率为11.5KW ，水量为503m³/HR，当冷却水回水温度超过28℃时，通过远程PLC信号输出自动启动冷却风扇对冷却水降温，双工况使用三台功率为30KW/台，流量为300m³/h，扬程为26m的循环水泵（二用一备）；

冰蓄冷空调的制冷板式换热器设计参数为每小时换热量1758KW，冷侧（25%乙二醇体积溶液）3.5/10.5℃、热侧（水）12/7℃。配电系统由外科配电房1台配置为SCB-2500/10电锅炉变以及低压电柜组成，自控系统采用以SIMATICS7-300系列PLC为核心，系统主要包括上位机系统，下位机系统 ，传感器，电动执行机构，变频器等。

冰蓄冷事实上是把能源储存起来使用—空调的冰蓄冷原理即是在电力负荷很低时段，利用制冷介质的显热或潜热特性，用一定方式将冷量存储起来即在低谷电、电价便宜时启动压缩机运转，采用制冷冷水机组开始制冰，蓄存冷量。

而在高峰用电、电价贵时中止制冰、同时当需要使用空调时而又不适宜运转冷水机组的时候将储存起来冰的融化，通过冷冻水泵循环来供冷，如此即可将白天尖峰时段的冷量需求，转移至夜间离峰时段，以满足建筑物空调或工艺技术的需要。从而完成“削峰填谷”，降低运行费用，减少行成本。

根据用电的峰谷时段（电价的高低）和空调负荷的要求，整个蓄冰制冷系统能自动切换系统的运行工况：制冰兼供冷工况、制冰工况、主机单供冷、融冰单供冷、联合供冷。控制系统能根据工况，自动开关电动阀，组成某工况所需的流体通道。以负荷预测为基础，判断每个小时主机和融冰最佳供冷比例，达到整体最经济运行状态。

结合空调不同负荷需求情况和镇江地区现已实行的峰谷电价政策（晚间 00:00-次日 8:00 为谷时电价），以及冰蓄冷满载设计运行策略，根据天气温度湿度等因素，本院一般实行以下四种工作模式运行：

这段时间内利用低谷电价双工况螺杆机组开机制冰，使得制冰量达到满负荷冷量储存在蓄冰装置中。其它冷负荷通过基载主机供给。

在医院供冷初期，由于此时温度未达到35度以上时，此时只需运行冷冻水泵将夜间制好冰加以融冰即可满足大楼的负荷需求，这样也充分利用了谷时电制冰的优势。

在夏天高温时期，由于医院冷量需求大，仅仅靠基载主机供冷难以达到很好的制冷效果，为方便医患人员需求，基载主机需要在主机制冷模式下满载运行，同时加上融冰以此来满足高峰时期的需求。

此时医院为下班时间，大楼负荷需求量减少，此时大楼部分空调冷负荷可以基载主机制冷供给就可以满足。

江苏大学附属医院每年供冷时间大多为 4~10月份。白天以融冰优先，并根据室内外温室度，负荷需求情况，适当切换运行模式调整供冷温度，将蓄冰冷量分布到白天每个时段使用。根据季节、气象、冷机负荷，尽量减少或保持基载运行，确保双工况在夜间进行蓄冰，减少电费支出。

做好日常维护和保养是保证设备运行良好状态的前提。我院就空调冰蓄冷系统与原系统原厂家维保公司签订了外包服务，有专门人员驻扎在本院，每天对系统进行巡查，维护保养内容包括空调配电控制柜、自控系统、蓄冰装置、冷却塔、电动执行器、板式换热器、水泵，管道等。对发现系统运行的故障及时处理，保障系统安全运行。

空调机组厂家每月对机组和系统进行检查、保养，必要时对机组进行通缸清洗处理，确保机组、系统正常运行。除此之外我院为了保证空调管道的安全和空调冷冻水的洁净，与专门水处理公司签订维保合同，定期对空调水管道加药剂进行杀菌、除锈、预膜等维护保养，一方面提高了空调制冷效果，另一方面保护了管道，有利于系统长期运行。

当年建设冰蓄冷项目时，医院根据当时的电力价格对此项目对比常规空调进行了经济分析，以此来证明其经济可靠性。

常规空调系统的经济分析（综合电价为：0.763元/Kwh）

综合时段（夏季按120天计）

0.763元/Kwh×1548Kw×24小时×0.6＝17008.2元

年运行费用（空调系数取0.7）

17008.2元/天×120天×0.7＝1428688.8元

常规空调系统方案年运行费用：1428688.8元

以江苏省电力公司提供的峰谷电价和峰谷时段来计算空调年运行费用。

空调冰蓄冷年运行费用（夏季按120天计）

（0.763元/Kwh×463Kw×16h＋0.314元/Kwh×463Kw×8h×0.9）×12天＋（0.763元/Kwh×463Kw×16h×0.9＋0.314元/Kwh×463Kw×8h×0.7）×60天＋（0.763元/Kwh×463Kw×9h×0.7＋0.314元/Kwh×463Kw×8h×0.5）×36天＋0.314元/Kwh×463Kw×8h×0.2×12天＝536034.1元

（0.763元/Kwh×754Kw×9h×0.7＋0.314元/Kwh×644Kw×8h）×12天＋（0.763元/Kwh×754Kw×2h×0.4＋0.314元/Kwh×644Kw×8h）×60天＋0.314元/Kwh×644Kw×8h×36天＋0.314元/Kwh×644Kw×8h×12天＝265230.1元

融冰增加耗能增加费用按5‰计：801264.2×0.005＝4006.3元

空调冰蓄冷系统年运行费用：536034.1＋26523.1＋4006.3＝80.2万元

由此可见，采用空调冰蓄冷系统比常规电制冷方式年节省运行费用62.4万元。

综上所述，两种空调方案的比较，空调冰蓄冷的运行成本很低。根据医院当年两种方案投资统计，冰蓄冷空调一次性投资较常规电制冷高161.4万元，但年运行较常规电制冷空调低62.4万元，较常规空调多出的投资2.6年即可收回。

通过以上经济数据计算可以看出，采用冰蓄冷系统，初投资会有所增加，但是投资回收期一般为3年左右，且通过对运行数据的统计，我院运行情况基本与理论设计计算值一致。

而由于江苏地区使用空调时间长，峰谷电价差大，且有国家政策支持峰谷电价差在不断调大，所以相比常规中央空调系统每年均可节约30%左右的电费支出，对于冰蓄冷系统15~20年的设计使用寿命来说，其长期效益非常显著！

我院外科大楼冰蓄冷中央空调机房系统已经经过了12 个冷季的供冷考验，系统运行可靠且稳定。数据表明，通过自控装置的自动控制，冰蓄冷空调能够充分利用低谷电，实现用电的移峰填谷，使得空调的运行费用大大降低，减少了日常的维护和管理，其经济效益和社会效益都已得到显现。

冰蓄冷空调已经证明其实用性，也很好的体现了绿色发展的理念，未来我们可以将冰蓄冷空调和区域能源站结合应用起来，对比医院这种单个能源站，区域能源站可以大大节约投资成本，亦可以减少资源消耗。

目前市场上的蓄冷装置盘管材料存在容易腐蚀、导热性不好、维修不便等缺陷，笔者认为可以研究新开发型复合材料解决上述问题。除此之外，目前冰蓄冷用的介质为乙二醇溶液，此液体为无色，有一定毒性和腐蚀性，如果泄漏对人和环境都有危害。可以研究环保的、无毒无害的制冷剂将其代替。

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