基于某綜合醫(yī)院運行能耗數(shù)據(jù)探討醫(yī)院建筑應(yīng)用CCHP技術(shù)的可行性

（中機中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

基于某綜合醫(yī)院運行能耗數(shù)據(jù)
探討醫(yī)院建筑應(yīng)用CCHP技術(shù)的可行性

田雪剛，吳蔚蘭

（中機中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

該文通過對重慶市某三級甲等綜合醫(yī)院的運行能耗數(shù)據(jù)的分析研究，得出醫(yī)院建筑的能耗特點，并引入熱電比頻率和熱電比時間分布的概念，將用冷、熱能耗與用電能耗的關(guān)系量化，得出了就冷熱與電的匹配程度而言，醫(yī)院建筑較適合CCHP技術(shù)應(yīng)用的結(jié)論。

醫(yī)院能耗；CCHP；熱電比頻率；熱電比時間

引言

因冷熱電三聯(lián)供（Combined Cooling，Heating and Power，簡稱CCHP）系統(tǒng)在提高能源效率、減少環(huán)境污染上的優(yōu)勢[1]，近些年國內(nèi)一些項目上已有應(yīng)用，但目前重慶市已建該類項目還很少。為了研究醫(yī)院建筑的能耗特點及CCHP系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中應(yīng)用的可行性，對重慶市某三級甲等綜合醫(yī)院自2012年11月至2015年7月的所有用能數(shù)據(jù)進行整理，并挑選2014年的數(shù)據(jù)作為典型年能耗數(shù)據(jù)進行分析研究。

1 醫(yī)院的基本情況

1.1 醫(yī)院的建筑概況

該醫(yī)院為三級甲等綜合醫(yī)院，占地180畝，規(guī)劃面積16.11萬㎡，其中一期建設(shè)工程含門診、外科大樓、內(nèi)科大樓，建筑面積約10萬㎡，總床位數(shù)925張。

1.2 醫(yī)院的使用情況

據(jù)醫(yī)院提供的數(shù)據(jù)，該院一期工程于2012年底投入使用以來，年門急診量24.35萬余人次，年出院病人3.18萬人次，手術(shù)1萬余臺次。

1.3 醫(yī)院的用能設(shè)備情況

將醫(yī)院的各種主要用能系統(tǒng)及設(shè)備進行區(qū)分，統(tǒng)計如表1所示。

表1 醫(yī)院的主要用能設(shè)備表

2 醫(yī)院能耗分析

2.1 總能耗消費占比

2014年該院全年用電645.5萬℃，總電費為534.5萬元；全年用氣量為62.1萬m3，總用氣費用為184萬元，兩項合計718.5萬元。細分后各系統(tǒng)能耗費用占比如圖1。

圖1 能耗費用占比

由圖1可知，醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)總能耗（冷源+熱源）占總用能消費的28%，衛(wèi)生熱水系統(tǒng)占10%（全日供水），照明動力系統(tǒng)占55%，醫(yī)用消毒系統(tǒng)占7%。

2.2單位面積能耗逐月分析

為了便于研究并具備參考性，將醫(yī)院的各種能耗除以總建筑面積，得到單位面積能耗指標，并進行逐月統(tǒng)計，如圖2-圖6。

圖2 空調(diào)冷源用電耗量（單位：度/（m2·月））

圖3 空調(diào)熱源用氣耗量（單位：m3/（m2·月））

圖4 衛(wèi)生熱水用氣耗量（單位：m3/（m2·月））

圖5醫(yī)用消毒用氣耗量（單位：m3/（m2·月））

圖6 照明動力用電耗量（單位：度/（m2·月））

從圖中可以看出，醫(yī)院的能源種類主要采用電力和天然氣2種，電力單位面積年總耗量指標為64.55℃/m2（空調(diào)冷源+照明動力），天然氣單位面積年總耗量指標為6.21m3/m2（空調(diào)熱源+衛(wèi)生熱水+醫(yī)用消毒）。各系統(tǒng)的詳細能源消耗分析見表2、表3。

表2 醫(yī)院單位建筑面積電力耗量統(tǒng)計表

表3 醫(yī)院單位建筑面積燃氣耗量統(tǒng)計表

為了便于各種能耗的計算比較，需要統(tǒng)一各系統(tǒng)的用能單位，采用等量熱值轉(zhuǎn)化法將各種能耗的單位轉(zhuǎn)換成kW·h/（m2·月）。重慶地區(qū)的天然氣低位熱值按8500kcal/Nm2計算，鍋爐熱效率按90%[2]，制冷水系統(tǒng)綜合能效比按3.75W/W[3]。統(tǒng)一單位后將各系統(tǒng)用能（由于消毒用蒸汽的工藝特殊性，不納入醫(yī)院用熱范疇）匯總得到圖7。

圖7 醫(yī)院用能匯總圖（單位：kW·h/（m2·月））

從圖中可以看出，該醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)用能能耗波動較大，用冷能耗從1.45～26.41 kW·h/（m2·月），最大空調(diào)用冷月為8月；用熱能耗從1.78～6.75 kW·h/（m2·月），最大空調(diào)用熱月為3月。衛(wèi)生熱水系統(tǒng)用能較穩(wěn)定，能耗從1.40～2.81 kW·h/（m2·月），最大能耗月為4月。照明動力用能最穩(wěn)定，能耗從3.45～4.3 kW·h/（m2·月），最大能耗月為9月。其他詳細分析統(tǒng)計見表4。

表4 醫(yī)院單位建筑面積各種能耗統(tǒng)計表

3 基于醫(yī)院實際能耗的CCHP技術(shù)可行性

分析

從以上分析可以看出醫(yī)院對用電和用熱的需求量很大，且全年均有比較穩(wěn)定的冷、熱、電需求，是比較適合三聯(lián)供系統(tǒng)的用戶。為了衡量醫(yī)院建筑用冷、熱與電的關(guān)系，這里引入熱電比[4]的概念，熱電比原本用在熱電聯(lián)產(chǎn)項目中，即所有形式的供熱量與供電量的比值。在本文中將其定義引申為醫(yī)院所需空調(diào)制冷、空調(diào)制熱、衛(wèi)生熱水的總用熱量與醫(yī)院所需照明動力基本用電量的比值。計算公式為：

式中Qc為空調(diào)制冷能耗，kW；Qh為空調(diào)制熱能耗，kW；Qs為衛(wèi)生熱水能耗，kW；Eg為照明動力基本用電量，kW。

根據(jù)式（1）與圖7的數(shù)據(jù)，計算醫(yī)院的月平均熱電比，匯總?cè)鐖D8。

圖8月平均熱電比圖

由上圖可見，該醫(yī)院年平均熱電比為2.2，最大熱電比為6.83，出現(xiàn)在8月，是空調(diào)能耗最大月。最小熱電比為0.38，出現(xiàn)在11月，是空調(diào)不使用的過渡季月份。從熱電比分布區(qū)域看，平均熱電比大于1的月份為2、3、4、5、6、7、8、9、10月份，是典型的空調(diào)季；平均熱電比在0.75至1的月份為1月，為過渡季與空調(diào)供熱季轉(zhuǎn)換的月份；熱電比小于0.75[4]的月份為11、12月，均為空調(diào)不開的過渡季。這與醫(yī)院建筑衛(wèi)生熱水及用電能耗需求平穩(wěn)，空調(diào)能耗隨季節(jié)波動較大的用能特性有關(guān)。

平均熱電比反映了醫(yī)院用熱與用電的關(guān)系，但并不能反映醫(yī)院建筑的熱電匹配程度，為了更好的反映醫(yī)院建筑冷、熱、電的特性，引入熱電比出現(xiàn)頻率[5]和熱電比時間分布[5]的統(tǒng)計，見圖9、圖10。

圖9月平均熱電比頻率分布圖(單位：%）

圖10月平均熱電比時間分布圖（單位：h）

從圖中可以看出醫(yī)院建筑熱電比大于0.75的頻率達到83.25%，時間7296h；熱電比大于1的頻率達到74.79%，時間6552h?？梢娽t(yī)院建筑的熱電比大于1的時間長、頻率高，熱與電的匹配度好。

4 總結(jié)

本文通過對重慶市某三級甲等綜合醫(yī)院的用能數(shù)據(jù)進行整理分析，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院建筑的能耗特點是：用能種類多，有空調(diào)冷熱水、衛(wèi)生熱水、照明動力用電等；用能時間長，空調(diào)用能時間大致為制冷6個月供熱4個月，共10個月，非空調(diào)用能過渡季節(jié)只有2個月，衛(wèi)生熱水及照明動力用能均為全年連續(xù)使用；用能量大，空調(diào)制冷單位面積年總能耗為67.03kW·h/㎡，空調(diào)供熱單位面積年總能耗為16.16kW·h/㎡，衛(wèi)生熱水單位面積年總能耗為22.87kW·h/㎡，照明動力單位面積年總能耗為46.68kW·h/㎡。

通過對熱電比的計算分析，該醫(yī)院年平均熱電比為2.2，熱電比大于1的頻率達到74.49%，時間6552 h。說明醫(yī)院建筑的平均熱電比大，用熱時間長，熱與電的匹配度好（熱電比大于1的時間長、頻率高），可以將CCHP系統(tǒng)發(fā)電產(chǎn)生的余熱很好的消化，達到能源“吃干用盡”的原則。由此可見，單就冷熱電用量的匹配程度而言，醫(yī)院建筑是非常適合采用CCHP技術(shù)的。

[1]付林，李輝.天然氣熱電冷聯(lián)供技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：3-4.

[2]中國建筑科學(xué)研究院.GB 50189-2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[3]張素芳，郝赫.空調(diào)水系統(tǒng)綜合能效比的計算方法[J].暖通空調(diào)，2013，43（11）：63-66.

[4]上海市電力公司，上海燃氣（集團）公司.DG/TJ 08-115-2008分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程[S].上海：上海市工程建設(shè)規(guī)范，2008.

[5]楊木和，王健，徐桓.某醫(yī)院建筑應(yīng)用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的可行性分析[J].潔凈與空調(diào)技術(shù)，2010，64（4）：34-37.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Discussion on Application Feasibility of CCHP Technology in Hospital Building Based on Energy Consumption Data of a General Tertiary Hospital in Operation

According to the analysis on the operation energy consumption data of a third grade class general hospital operation in Chongqing,the energy consumption characteristics of the hospital building are obtained.The concepts of heat-electricity ratio frequency and heat-electricity ratio time distribution are introduced,the relationship between cold or heat energy consumption and power consumption is quantized,and the conclusion is drawn that the hospital building is suitable for CCHP technology as far as the matching degree of heat and power be concerned.

hospital energy consumption;CCHP;heat-electricity ratio frequency;heat-electricity ratio time distribution

TU246.1 TK01+9

：A

：1671-9107（2016）11-0012-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.012

2016-08-04

田雪剛（1982-），男，河南葉縣人，本科，工程師，從事暖通空調(diào)方面的設(shè)計與研究工作。