据2015年出版的《世界能源统计年鉴》统计,全世界由2005年的107亿吨标油,上升至2014年的将近130亿吨标油。人均能耗由1.68吨标油上升至将近1.8吨标油。随之带来的就是空气中的污染物不断增加,不仅是人们近期关注的雾霾,还有粉尘、悬浮物、硫氧化合物、氮氧化合物等。

如何在满足人类舒适型生活需求的前提下减少对大自然的危害,减少能源的使用。这需要全人类持续不断的增强环保意识,不断地调整思维方式,持续的研发、改进降低设备耗能。

北京大学国际医院空调系统

医院在公共建筑中是公认的耗能大户,尤其是大型医院是一个同时满足住院门诊及各类患者、医护人员需求的大型综合性场所。人流量大,使用区域专业功能性强,使用度高,同时对环境要求条件高。其中,中央空调系统耗能就占到了60%。因此,保障舒适性、节能、杜绝浪费是医院的目标。这里存在医院功能特殊性的因素。例如:普通病房或者普通诊室直观感觉对空调要求与一般办公场所无异,实则需要更加高比例的新风补充。诊室、病房等医疗区域新风量达到了60m³/h.人;大型写字楼为30m³/h.人。此外,还存在人为运行维护不合理,未能发挥设备设施最大功效的因素。

节能不是以牺牲舒适性为代价,而是在保障舒适性的基础上进行节能,杜绝不合理的浪费。北大国际医院在建设初期就充分考虑到了节能方案,空调系统采用了离心式冷水机组。

冷水机组

离心式冷水机组分为内外区,二次水均采用变频循环泵。同时为充分节约能源,冬季空调所需冷水由冷却塔经过板式换热器免费提供。

新风系统

舒适性空调采用风机盘管+新风系统的全空气系统;新风系统采用带热回收装置的新风机组或组合式空调器可以回收排风中的冷、热量,降低能耗损失;在过渡季节,充分利用室外新风作冷源的运行,以最大限度的使用新风,满足公建节能要求。

楼空系统

整个空调与采暖系统根据建筑物冷热负荷的变化,实现冷水机组、水泵、冷却塔等设备的分台优化控制,使所有设备始终以最佳工况运行。空调等设备的控制采用安全可靠的运行节能自动控制系统,实现集中控制管理。

医院空调系统普遍存在的问题

1、缺乏专业的空调管理人员、运行人员

2、粗犷型运行方式

3、设备维护不到位

人员密度高、空气中菌群多、人员对环境要求不统一,这是医院空调使用环境的特点。针对上述问题需制定出一套切合实际,具有可操作性的运行维护方案,为中央空调系统高效、平稳、安全、经济运行打下基础,给医院营造一个舒适的环境。

医院空调系统的运行及维护

目前空调系统节能,一般都会把夏季供冷温度提高,冬季供暖温度降低作为首先方式。作为以牺牲舒适换来的节能,与当今日益提高的生活水平大相径庭。以人为本、结合实际、分别对待、精细调整。北大国际医院以这十六个字为基础,所有运行方案都是本着满足人员舒适需求的前提而制定。对此进行了以下五个层面的总结。

(一)制定详尽、可行的运行策略

根据科室逐步开放调整空调供应方式:

1、根据气温特点制定详细的计划,从年度的室外新风利用、过渡季的运行,到精确日运行根据外界气温的变化调整运行方案。供冷季利用每天气温的差别、气候差别分别制定相应的运行策略。如:利用清晨、夜间气温低的时间,关闭制冷主机利用新风冷却室温。

2、制定不同台数冷机的开启流程,防止冷冻水/冷却水经过未开启冷机造成串水,使COP下降。据统计因旁通未关闭可造成冷水机组COP下降10%,严重的可使水泵电机过载烧毁。

3、医院各科室根据自身特点对温度的需求也存在差别,粗犷型的统一温度供给造成能源的浪费。为此可走访每个科室与医护沟通,了解科室特点及对温度需求。进行差别化对待,既满足了科室的不同需求,又起到了节能作用。

(二)保持设备的最佳运行工况

中央空调系统庞大繁杂,涵盖大量设备。从主要核心设备到末端设备如维护不到位、不及时,不仅运行效率低且能耗也会随之增高。

1、制冷主机日常都会进行更换冷冻油及油芯、干燥过滤器、电气检查、制冷剂检查的保养,冷冻水为处于相对密闭状态下的软化水。而冷凝器的清洗受到水塔位置及环境、使用时间的不同出现清洗时间的差别。冷却水系统与外界相通,北京地区风大尘多、空气中污染物、菌类,形成的污泥造成冷凝器内铜管堵塞或者附着在铜管表面,影响冷凝器冷却水流量,使换热效果下降。水垢为1mm时能耗将增加8%。

2、杜绝中央空调系统中冷冻水的隐性能耗。冷冻水在空调系统中主要起着中间介质作用,在隐性能耗方面主要表现在管路保温的冷量损失及冷冻水流失方面。

(1)管道的保温,对于节省能量消耗、降低运行费用相当重要的。保温效果不好,或在维修后保温层修复不好,会由于所供冷水温度的温升过大,导致空调系统在对空气的处理过程中,因无法保证露点,而使空调房间相对湿度超标。同时管道结露对天花造成污染。

(2)冷冻水流失大量软化水的补充,不仅是电能的浪费,水资源也大量浪费。造成的原因有排污阀不严、末端设备的放气装置失效、机组本身的渗漏及人为因素存在。

(3)冷却水系统的维护在中央空调系统至关重要,有资料表明冷却水每降低1度,可节约电能约2%。冷却水入口温度应在符合冷水主机特性下尽可能地降低,以节约冷水主机的耗电。因此要检查冷却塔风机皮带松紧是否有丢转现象;叶片的转动方向及角度;布水盘散水均匀无堵塞;冷却塔填料无缺失,老化;观察有无飞水现象。

(4)中央空调系统的末端设备具有数量庞大、分布广泛、安置位置不易维修的特点。实际中往往忽视这些设备的保养或者等有问题再处理,不仅造成能源的浪费,还不能满足对舒适环境的要求。据统计末端设备占空调总能耗的10%,如果维护不到位能耗可增加到20%。可以采取以下措施:

a.新风机组和盘管在运行一段时间后,空气过滤器由于使用环境及外界因素影响,会导致灰尘沉积。一方面导致系统的压损增加,加达电机的负荷,另一方面易滋生各种细菌病毒,给人体造成伤害。因此要严格按照厂家指导参数及运行时间清洗、更换,遇到极端天气要加强频次。

b.中央空调末端设备最常见的就是冷冻水系统除污器的堵塞。可以通过供回水压差、供回水温差判断除污器是否堵塞,并及时清理是末端设备保持最佳工况运行。

c.在盘管的运行过程中经常会出现颤抖的噪音,除了箱体长时间运行震动造成松动引起噪音外,还有容易被忽略的电机叶片附着尘土过多造成的动平衡失效引起的噪音。所以在维护中对叶片的清洗也是不可缺少的。

3、充分利用免费资源。

前面介绍了北大国际医院新风系统采用带热回收装置的新风机组或组合式空调器回收排风中的冷、热量,降低能耗损失;这是利用了空调系统同时存在需冷(热)和排冷(热)的耗能特点,充分利用能源再利用,据统计此项可节约空调负荷的10%。

再利用能源八、九十年代在欧美开始应用,我国在21世纪初期开始应用于高端写字楼中。北大国际医院应用于手术室、ICU及需要冬季冷源的区域,利用冷却水间接自然供冷技术。即冷却塔利用自然界获得的低温水作为一次水源,通过换热器与冷冻水间接换热后输送至空调末端。采取此项技术在冬季可节约6%电能。经过运行数据的积累在外界气温低于13度的情况下就可以完全应用。

4、合理利用自控系统,不过分相信自控系统。

众所周知,中央空调系统在建筑物中覆盖范围广,涉及设备种类多,数量庞大。为了能够实现更好的运行管理,自控系统是必不可少的。这些都是人工控制在时效上,精准上不可替代的,可以有效地节约能源。自控系统可以替我们迅速的控制设备,从时间上减少能源的浪费。要避免出现控制系统显示设备已经改变状态,而实际未作任何改变的状态。

5、细节控制。

中央空调系统节能是一项长期细致的工作,一个细节的改变就能带来连锁的节能作用。保持制冷主机的高效运行,一般保持制冷主机负荷率80%,机组运行效率比较高,避免出现低效运行的情况。根据负荷变化及时调节大小,主机开启时禁止一机到底的操作方式。

为了获得最佳的舒适环境,能源消耗必不可少。作为管理者如何利用先进的设备及运行策略,即营造出一个舒适的环境又减少能源的消耗是一个长期的更迭过程。技术节能、行为节能、环境舒适度的提高、能耗的下降这需要不断地探索、增强意识、调整方案。

来源:第二届中国医院节能大会——北大国际医院专场

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