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医院建筑用能状况分析与节能诊断 北京建筑工程学院 刘玲玲 李霄 李德英 摘要 本文通过对调研统计数据和实际测试结果的分析，总结了北类建筑的能耗现状及用能特点，并结合供暖系统、空调系统及生活热水系统的实际测试结果，对北建筑存在的问题进行节能诊断及分析，提出了医院建筑的主要节能策略。 关键词 医院建筑 能耗 节能 Analysis on energy consumption status and diagnosis of energy efficiency of hospital buildings in Abstract: Through analyzing the survey data and actual test results of energy consumption and system operation, summarizes the energy consumption status and energy use characteristics of hospital buildings in Keywords: hospital building, energy consumption, energy efficiency 1 概述 医院建筑的能耗主要由供暖、空调、生活热水、照明、动力、办公设备、医疗设备、食堂及其它用能九部分构成，其能源形式包括冷、热、电、水、蒸汽、燃气、燃油、燃煤及各种医用气体等。医院建筑的能耗构成复杂、能源形式多样，从而导致医院建筑能耗普遍偏大，有关资料表明，我国医院建筑能耗是一般公共建筑的1.6～2倍[1-3]。本文依据北建筑的能耗统计数据，对医院建筑的能耗特点进行了分析，并结合供暖系统、空调系统、生活热水系统的测试结果及诊断分析，提出了北类建筑相关的节能策略。 2 建筑能耗分析 2.1 医院总能耗分析 北建筑主要的能源形式包括电力、市政热力、燃气、燃油、燃煤等，对北京21个医院的能耗调查结果见表1。从表1可以看出，医院的能耗主要集中在耗电和耗燃气方面，占医院总能耗的86.9%（由图1得到），因此，节电和减少燃气消耗是医院节能的重点。各医院能耗差异较大，年单位建筑面积能耗为27.5～155.7㎏标煤/（㎡·a），能耗高的医院约为能耗低的医院的5.5倍。上述差异表明北建筑存在着巨大的节能潜力。 2.2 医院能耗特点 以9、16号医院为例，其能耗主要是电能、燃气和水。对医院2007年的能耗逐月进行统计和分析，得到如下结果： 1）医院耗电主要集中在6～9月，占总耗电量的53.8%（由图2得到）。因此，夏季是耗电的主要月份，即使在夏初和夏末时，耗电量仍高于其他季节，说明夏季运行节能潜力较大。 2）医院消耗燃气主要集中在冬季的1[1]月到次年的三月之间，占总耗气量的73.7%（由图3得到）。因 表1 21家医院能源资源消耗情况
图1 能源消耗及比例 此冬季是消耗燃气的主要月份。 3）医院生活热水用量每月变化基本不大（如图4所示）。经计算得：全年人均热水用量约为 图2 逐月电耗比例 图3 逐月燃气消耗比例 图4 逐月消耗的生活热水量 2.3 医院高能耗的原因 根据医院实际能耗测量数据，可以看出部分医院存在运行能耗较高的问题，其原因是多方面的。第一，对于综合医院，大型医疗设备数量多且设备安装功率较大，虽然设备自身用电时间短，但其保障系统的能耗较高，为了医疗设备短短几秒钟的正常运行使用，保障系统要长时间处于待电状态，使得其能耗远远高于医疗设备本身的能耗；各科室供暖时间不同步，供暖时间较长；内区大、污洁要求分区、手术部面积大且洁净级别高，使空调、通风负荷较大[5]。第二，在医院建筑设计方面，没有采取减少建筑运营能耗的措施或采取的有效节能措施较少，所以造成医院建筑整体能耗较高。以上表明，医院建筑节能潜力还有待挖掘。 3 节能诊断及分析 3.1 锅炉效率 在医院锅炉房中，热水锅炉主要提供医院采暖，而蒸汽锅炉主要用来提供生活热水和医院消毒。蒸汽锅炉的燃气消耗量逐月变化不大（如图5所示），不作为主要的节能对象考虑，故在此只考虑热水锅炉的效率。 图5 蒸汽锅炉逐月消耗的燃气量 热水锅炉单日总供热量 Q1 = G·R (MJ) (1) 式中：G——锅炉日平均耗气量，m3。 R——燃气低位热值，MJ。 热水锅炉单日总释放热量 Q2 =L·H·△t·c (MJ) (2) 式中：L——系统循环水量，m3/h。 H——锅炉运行时间，h。 △ t——供回水平均温差，℃。 c——水的比热，J/(g·℃)。 热水锅炉效率 η＝Q2 / Q1 (3) 根据以上公式，计算得到15号医院的锅炉平均效率为80.3%，与节能标准关于燃气热水锅炉额定效率89%相比，效率偏低；16号医院的锅炉平均效率为90%，相对比较理想，但由于锅炉是间歇运行，充分利用了余热，延长了传热时间，所以锅炉瞬时效率还是低于额定值。 3.2 水泵效率 水泵的有效功率 Pe=ρg QH (W) (4) 式中：ρ——泵输送液体的密度，kg/m3。 Q——水泵的流量，m3/s。 H——水泵的扬程，mH2O。 水泵的效率 η=Pe/P （5） 式中：P——轴功率，W。 根据以上公式，对2、9、15、16号医院的水泵效率进行了测试及计算，由测算结果得：水泵的实际流量低于（高于）额定流量，水泵的实际扬程高于（低于）额定扬程，水泵的实际工况点偏离水泵的最佳工况点。 通过对典型房间和不同支路回水管的温度监测，得出：医院采暖管网系统普遍存在水力失调的问题。 3.4 冷冻水、冷却水供回水温度统计分析 通过对16号医院全年冷冻水、冷却水供回水温度及温差的统计分析，得出：冷冻水进出水温差过小，基本维持在0.5～1 3.5 生活热水运行策略分析 生活热水由蒸汽锅炉或市政热力提供，其运行策略多采用定出水温度，在一次侧蒸汽管道或一次侧回水管道上设有温控阀或电动调节阀。系统给水多依靠市政压力，基本无加压设备。 4 节能策略 医院建筑节能涉及的环节多、方面广，问题较复杂。本文分别从供暖系统、空调系统和生活热水系统进行分析研究，并结合以上的节能诊断及分析，提出可行性的节能策略。 4.1 气候补偿器 在供暖系统中，根据室外温度的变化及用户设定的不同时间内对室内温度的要求，能按照设定补偿曲线求出恰当的供水温度，通过连续调节蒸汽电动阀开度，调节蒸汽流量，实现供热系统供水温度--室外温度的自动气候补偿，避免产生室温过高而造成能源浪费，对于不同系统采用气候补偿器后系统节能率可达5% ～10%。 4.2 水泵加装变频装置 针对采暖及空调循环泵效率偏低的情况，加装变频装置，通过采用变频技术可以降低循环水泵的电力消耗，保守估计可节能30%。 4.3 供暖系统外网进行水力平衡调节 在关键位置加装或更换静态平衡阀，根据管道所带的供暖面积所需的循环水量调节静态平衡阀门的开度，使各支管之间保持大致的平衡，解决局部房间偏冷问题。通过对系统管网水力平衡调试，降低了近端过热房间采暖量，同时避免了远端个别房间偏冷的现象，因此在减少热能浪费的同时又提高了舒适度。对于不同系统采用水力平衡调试后节能率为3% - 5%。 4.4 烟气冷凝回收器 利用以往直接排放掉的高温烟气与较低温度的锅炉回水进行热交换，提高锅炉回水温度，降低燃气消耗，通过安装烟气冷凝回收器可节约燃气量4% - 6%。 4.5 冷冻水系统加装变频装置 冷冻水供回水温差过小，流量偏大，可加装变频控制装置。对于末端为风机盘管（on/off控制）的系统，变频控制信号应以供回水温差为依据。 5 结论 医院作为公共建筑有其共同点，普遍存在较大的节能潜力，但由于医院功能和环境控制的要求又有其特殊性，常用的一些节能技术或措施不一定能用到医院。特别是一些特殊功能的医疗科室，首先要了解其通风空调的特点及技术措施，尤其是无菌环境控制的手段，最后有针对性的提出可行性的节能策略。 参考文献 [1] 刘慧敏. 医院建筑节能设计探讨[J]. 中国医院，2006，10（10）. [2] 路宾，曹勇等. 上海医院建筑用能状况分析与节能诊断[J].暖通空调，2009，39（4）：61-64. [3] 王江标，涂光备，光俊杰等. 医院空调系统的节能措施[J].煤气与热力，2006，26（3）：69-72. [4] 周丽萍，刘志新，高建. 上海某大型医院建筑能耗审计和节能措施的分析[J]. 工业建筑，2008，38（6）：9-11. [5] 李著萱，吕访桐. 浅谈医院建筑空调设计与节能[J]. 暖通空调，2009，39（4）：21-23. |
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