重慶某醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)改造及評估

Renovation and Evaluation of Central Air-conditioning system of A Hospital in Chongqing

劉一隆，呂剛（重慶旅舟科技有限公司，重慶　400000）

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重慶某醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)改造及評估

Renovation and Evaluation of Central Air-conditioning system of A Hospital in Chongqing

劉一隆，呂剛
（重慶旅舟科技有限公司，重慶400000）

摘要：該文以重慶市某醫(yī)院為對象，對醫(yī)院進行用能設(shè)備統(tǒng)計和能源審計，得到該建筑單位面積能耗為136.82kWh/㎡·a，計算建筑分類能源占比及逐月用電量，分析存在的問題，鎖定該建筑的主要節(jié)能改造目標在中央空調(diào)系統(tǒng)，結(jié)合測試數(shù)據(jù)計算空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗值及比例，確定改造手段為主機加裝智能控制裝置、水泵變頻、冷卻塔自控進行改造，醫(yī)院改造后空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能率達39.85％，占建筑總用電量的8.96％，相當(dāng)于節(jié)省40.73萬元的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院建筑；空調(diào)系統(tǒng)；智能控制；水泵變頻；節(jié)能率

Abstract:Taking a hospital in Chongqing as a case study, the energy-consuming equipment are counted with energy audited, it's obtained that the energy consumption per unit area is 136.82kW·h/㎡·a, and the classified building energy proportion and monthly electricity consumption are calculated to analyze the existing problems. The major renovation goal, thus, for the building energy saving is central air-conditioning system. Combined with the test statistics, the energy consumption value and proportion of each part of the air-conditioning system are calculated, so as to determine the right renovation scheme to install the intelligent trip device, water pump frequency conversion and cooling tower automation. The renovated air-conditioning system has the energy efficiency of 39.85％, a proportion of 8.96％ in total electricity consumption of the building, saving up to 407,300 yuan for economic benefit.

Keywords:hospital building; air-conditioning system; intelligent control; water pump frequency conversion; energy saving rate

1　工作背景

1.1政策背景

2011年重慶市申請成為國家首批公共建筑節(jié)能改造重點示范城市，大力推進建筑節(jié)能工作，醫(yī)院建筑作為耗能大戶，伴隨著患者對就醫(yī)環(huán)境的舒適程度要求的提高，醫(yī)院能耗持續(xù)上升[1]，醫(yī)院建筑節(jié)能減排工作刻不容緩。

1.2建筑背景

本次進行改造的醫(yī)院位于重慶市主城區(qū)，建造年代為2009年，建筑總面積逾50000㎡，其中空調(diào)面積為36245㎡，主要建筑功能有住院樓、綜合樓、門診樓等。前期對該項目進行能源審計提出節(jié)能改造建議，改造完成之后進行環(huán)境實測，計算改造前后能耗情況，對其改造效果進行評估。

2　醫(yī)院改造前用能概括

2.1醫(yī)院分類能耗現(xiàn)狀

調(diào)研得知醫(yī)院主要能源形式為電力、天然氣和水，收集醫(yī)院2014年能耗賬單數(shù)據(jù)、住院人數(shù)、建筑面積，得到醫(yī)院改造前資源消費情況如表1所示。

表1　建筑2014年能耗數(shù)據(jù)分析表

通過對醫(yī)院能耗消費種類分析，主要能耗種類為電力和天然氣，其中電力消耗比重較大，達到建筑總能耗的74％，天然氣僅占26％，由此可見，該醫(yī)院建筑節(jié)能重點在電力消耗上，本文也主要對用電量進行探討[2]。

2.2醫(yī)院逐月用電量現(xiàn)狀

為進一步分析建筑電力消耗詳情及節(jié)能潛力，收集建筑分月電力賬單，結(jié)果如2表所示。

表2　醫(yī)院逐月耗電量

分析逐月電量圖看出，建筑全年用電量波動較大，夏季峰值出現(xiàn)在7月、8月、9月三個月份，冬季峰值出現(xiàn)在1月，其它月份無較大波動。重慶地處夏熱冬冷地區(qū)，夏季7月、8月、9月三個月有絕對的供冷需求，冬季1月、2月屬于采暖季，外界環(huán)境造成空調(diào)需求較大，因此耗電量急劇增加（圖1）。

圖1　醫(yī)院逐月耗電量圖

根據(jù)醫(yī)院全年用電量折線圖上看，醫(yī)院在非制冷季月用電量平均為30萬kWh左右，但制冷季的用電量迅速增加至70萬kWh左右，空調(diào)系統(tǒng)制冷季用電量占建筑總用電量50％以上，該建筑空調(diào)系統(tǒng)具有巨大的節(jié)能潛力[3]。

2.3醫(yī)院空調(diào)用電現(xiàn)狀

醫(yī)院采用中央空調(diào)系統(tǒng)進行制冷采暖，空調(diào)末端采用風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)，冷熱源系統(tǒng)機組選用4臺開利螺桿式冷水機組，水系統(tǒng)分別配用4臺臥式離心泵作為冷凍水泵和冷卻水泵，配用4組方形橫流式冷卻塔，通過現(xiàn)場調(diào)研收集設(shè)備運行記錄進行整理，具體參數(shù)及運行時間如表3-表5所示。

表3　空調(diào)系統(tǒng)主機配置清單

表4　空調(diào)系統(tǒng)水泵配置清單

表5　空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔配置清單

為對空調(diào)系統(tǒng)各部分用電情況做進一步統(tǒng)計，改造前，對空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進行了測試，通過查閱運行記錄，醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)開啟時間為06：00-18：00，全年制冷95d，采暖65d，全年開啟時間約5740h，根據(jù)測試功率數(shù)據(jù)和運行記錄對空調(diào)各部分設(shè)備能耗值進行計算，結(jié)果如表6所示。

表6　空調(diào)系統(tǒng)各部分用電統(tǒng)計

通過空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗拆分餅圖（圖2)中可以看出，在空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機組用電占到了空調(diào)總用電的61％，水泵占34％，冷卻塔占5％，從數(shù)據(jù)可以看出，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能重點應(yīng)該在冷水機組和水泵上。

圖2　空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗所占比例

3　存在的問題及改造手段

3.1建筑現(xiàn)存問題

為進一步探索醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運行所存在的問題，筆者對建筑進行了詳細的調(diào)研，全面了解建筑空調(diào)系統(tǒng)的運行情況，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個問題。

（1）建筑運行過程中，并無專業(yè)的物管人員進行詳細的空調(diào)系統(tǒng)運行記錄，系統(tǒng)運行過程中，工作人員有對系統(tǒng)進行定期的檢修，但是并沒有進行檢修記錄；

（2）系統(tǒng)運行沒有智能的監(jiān)控檢測設(shè)備，僅靠一個設(shè)備人員根據(jù)人員需求或者外界環(huán)境溫度對設(shè)備進行手動控制，往往不能真實的滿足需求；

（3）所有的設(shè)備，均是隨主機一開全開，水泵運行為全速全負荷開啟，在整個運行過程中無變頻，耗能較大[4，5]。

3.2空調(diào)系統(tǒng)改造手段

醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計之初通常都是以極端天氣情況按最大負載并增加一定余量設(shè)計的，但實際情況是一年中，滿負載下運行最多只有十來天甚至不足，絕大部分都是在負載60％～70％情況下運行，部分主機可隨氣溫變化自動調(diào)節(jié)負載，但冷凍/冷卻水泵卻不能自動調(diào)節(jié)，長期滿負載下運行，造成能量的極大浪費。因此，筆者建議，針對該建筑空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，主要采取以下兩種措施進行節(jié)能改造：

3.2.1主機運行策略優(yōu)化

在對機組進行全面清洗、維保的基礎(chǔ)上，增加中控系統(tǒng)調(diào)整主機實際運行狀態(tài)，控制主機開啟關(guān)閉運行時間，進行智能化集中管理運行，以減少空調(diào)運行以及空調(diào)輔助設(shè)備運行的不合理性。

3.2.2空調(diào)泵組的節(jié)能改造

增設(shè)變頻泵組控制系統(tǒng)，結(jié)合實際使用運行流量對泵組實行智能化變頻開啟，對該空調(diào)系統(tǒng)安裝智能控制裝置。

3.2.3冷卻塔系統(tǒng)節(jié)能改造

改造前系統(tǒng)運行時期冷卻塔運行無記錄，全靠人工開啟關(guān)閉，采用加裝自控系統(tǒng)對該系統(tǒng)進行節(jié)能改造。

通過與醫(yī)院管理方溝通，最后對該醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)進行了以下幾部分的改造，對空調(diào)系統(tǒng)加裝了一套中央空調(diào)智能化與節(jié)能系統(tǒng)控制軟件，對系統(tǒng)進行優(yōu)化控制；空調(diào)冷凍水泵以及冷卻水泵加裝變頻控制器，依據(jù)大樓整體空調(diào)負荷變化，實現(xiàn)變頻控制運行，達到降低能耗的目的；冷卻塔加裝自控系統(tǒng)，根據(jù)冷卻塔出回水溫差控制冷卻塔風(fēng)機啟停，利用自然風(fēng)冷卻，并根據(jù)實際負荷聯(lián)動，開啟兩臺冷卻塔運行時，一臺冷卻塔風(fēng)機能滿足運行時，另一臺自控關(guān)閉，實現(xiàn)較好的節(jié)能效果。

4　改造效果分析

4.1節(jié)能量效果分析

建筑節(jié)能改造施工完成之后，筆者依據(jù)國家相關(guān)檢測方法對建筑進行了改造后數(shù)據(jù)實測，包括設(shè)備改造前后的電流、功率值等，計算設(shè)備改造前后的運行能耗計算其節(jié)能量，評估節(jié)能改造效果[6]。

4.1.1空調(diào)主機部分節(jié)能量計算

開啟空調(diào)系統(tǒng)的智能控制裝置，測試系統(tǒng)改造后智能控制狀態(tài)下系統(tǒng)運行的實際情況，測試記錄表格如表7所示。

表7　空調(diào)主機改造后測試數(shù)據(jù)

通過測試所得實際平均運行功率為92.506kW、運行記錄中可得設(shè)備全年運行時間為5740h，核算出改造后空調(diào)主機的運行能耗約為530986kW·h，前文計算知改造前空調(diào)主機的運行能耗值為735700kW·h，通過對空調(diào)主機加裝智能控制設(shè)備，節(jié)能量為204714kW·h，空調(diào)主機單項節(jié)能率占本項用電量的27.83％。

4.1.2空調(diào)系統(tǒng)水泵節(jié)能量計算

針對改造后冷凍/冷卻水泵分別進行了現(xiàn)場實測，測試數(shù)據(jù)如表8所示。

表8　冷凍水泵改造后測試數(shù)據(jù)

表9　冷卻水泵改造后測試數(shù)據(jù)

通過測試可得空調(diào)冷凍水泵實際平均運行功率為12.39kW,冷卻水泵平均運行功率為14.36kW,運行記錄中可得水泵全年運行時間為5740h，核算出改造后空調(diào)水泵的運行能耗為71118.6+82426.4=153545kW·h，前文計算知改造前空調(diào)水泵的運行能耗值為409267kW·h，則通過對空調(diào)水泵加裝變頻控制裝置，節(jié)能量為255722kW·h，空調(diào)水泵單項節(jié)能率占本項用電量的62.48％。

4.1.3冷卻塔系統(tǒng)節(jié)能量計算

醫(yī)院冷卻塔系統(tǒng)改造手段為加裝自控系統(tǒng)，對所有的冷卻塔風(fēng)機的電源統(tǒng)一安裝了計量表，對每天的冷卻塔風(fēng)機用電量進行了記錄，冷卻塔與冷卻水泵是對應(yīng)運行，改造前冷卻塔風(fēng)機能耗為4kW×806h+11kW×2328h+11kW×1619h+11kW× 987h=57498kW·h,改造后冷卻塔用電量均有計量表記錄，讀表知冷卻塔能耗為38798kW，可知冷卻塔系統(tǒng)節(jié)能量為57498-38798=18700kW·h，冷卻塔單項節(jié)能率占本項用電量的35.52％。

綜上，空調(diào)系統(tǒng)總節(jié)能量=204714+255722+18700= 479136kWh，空調(diào)系統(tǒng)單項節(jié)能率占本項用電量的39.85％，占建筑總用電量8.96％。

4.2經(jīng)濟環(huán)境效益分析

經(jīng)過對中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合節(jié)能改造，醫(yī)院可產(chǎn)生479136 kWh的電量，節(jié)約費用40.73萬元/年，158.12t標煤/年，減少二氧化碳排放量477.71t二氧化碳，在不影響醫(yī)院室內(nèi)舒適度的情況下，緩解醫(yī)院能耗偏高的現(xiàn)狀，中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造，不失為一個好的選擇。

6　結(jié)論

通過對重慶市某醫(yī)院進行能耗統(tǒng)計、能源審計、節(jié)能改造和測試工作，建筑面臨使用人數(shù)多、設(shè)備運行周期長、建筑能耗大等問題，行為節(jié)能潛力較低，空調(diào)能耗在建筑中占比較大，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能重點在設(shè)備的運行過程中的節(jié)能，通過智能控制裝置調(diào)節(jié)設(shè)備運行狀態(tài)可以達到節(jié)能目的。通過對空調(diào)水泵進行變頻可降低60％的能耗，對于醫(yī)院建筑中央空調(diào)系統(tǒng)可考慮變頻這種改造手段，整個改造周期僅為建筑采暖期前30d左右，不會影響建筑功能的正常使用。

參考文獻：

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責(zé)任編輯：孫蘇

信息快讀

住建部：成立全國老樓危樓安全排查整治工作領(lǐng)導(dǎo)小組

近日，為貫徹落實國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)批示和全國老樓危樓安全排查電視電話會議精神，全面迅速開展全國老樓危樓安全大排查、大整治工作，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部成立了易軍副部長任組長、相關(guān)司局參加的全國老樓危樓安全排查整治工作領(lǐng)導(dǎo)小組，并制定了詳細的工作方案。這項工作已經(jīng)成為部里的重點工作，受到各方面的關(guān)注，能否圓滿完成這項工作是對我部工作能力、對全國住建系統(tǒng)工作能力的一次重大考驗。部內(nèi)各司局要高度重視，把這項工作擺在重要位置來抓，消除僥幸、懈怠心理，切實做好各項工作，確保排查整治工作取得實效。

老樓危樓安全排查整治工作需要部內(nèi)各司局協(xié)調(diào)合作、群策群力、共同推進，要做到分工不分家。領(lǐng)導(dǎo)小組各成員單位要積極配合，嚴格落實工作方案和各項部署，充分發(fā)揮工作的主觀能動性，認真履行主體責(zé)任，對分配的任務(wù)特別是一些應(yīng)急任務(wù)，絕不能推諉、拖沓，要指定專人負責(zé)，按要求保質(zhì)保量完成。

要加強督查巡查，加大對地方工作的指導(dǎo)和督促力度，建立包干巡查機制，在開展保障房巡查的同時，要增加老樓危樓安全排查整治工作巡查內(nèi)容，督促地方切實采取有效措施，開展排查整治工作。要建立月報制度，及時了解地方工作開展情況，定期進行全國通報并向國務(wù)院匯報。對工作開展有力、成效明顯的地區(qū)，要進行表揚，對工作不力的地區(qū)要通報批評，必要時部里要約談?？蛇m時召開現(xiàn)場會，總結(jié)交流經(jīng)驗，推廣各地好的經(jīng)驗和做法，更好地指導(dǎo)地方開展工作。

要進一步健全制度，在做好排查工作的同時，注重加強制度和標準體系建設(shè)，結(jié)合棚戶區(qū)改造、老舊小區(qū)改造等工作，加快研究制定老樓危樓整治工作有關(guān)指導(dǎo)意見，給予地方政策、資金等方面的支持，確保安全隱患整治到位。此外，要加快研究房屋安全管理的相關(guān)法律法規(guī)，全面落實房屋產(chǎn)權(quán)人、使用人、物業(yè)、社區(qū)、街道、主管部門等各方責(zé)任，督促地方健全完善房屋安全管理工作機制，加強日常管理工作，強化檢查排查，加快建立房屋安全管理檔案，提高房屋安全管理水平。

（住建部門戶網(wǎng)）

作者簡介：劉一?。?988-），男，浙江溫州人，研究生，助理工程師，主要從事建筑節(jié)能設(shè)計工作。

收稿日期：2015-12-21

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.01.009

中圖分類號：TU201.5

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）01-0009-04