華南地區某大型醫院節能改造案例分析

文｜ 廣州市建筑科學研究院有限公司 江向陽 楊建坤

連云港職業技術學院 方金強

1 引言

隨著人民生活水平的大幅度提升，醫院提供的己經不僅僅是單純的治療服務，患者對醫院的就醫環境、醫護人員對工作環境舒適程度的要求也越來越高，因此醫院的能耗也不斷上升，在保障醫療質量基礎上的節能減排已逐漸成為醫院能源管理人員面臨的一個重要問題[1]。根據筆者近年來對華南地區多棟大型公共建筑的能源審計情況，醫院建筑平均能耗為203.6kWh/m2·a，遠高于賓館、學校、寫字樓、政府辦公等公共建筑平均能耗，且呈逐年上升的趨勢。因此，采取一系列措施對醫院建筑進行節能改造，符合當前我國節能減排和可持續發展的政策導向。

2 項目概況

該醫院建筑位于華南地區，地上23層，地下2層，框架結構，占地面積22834m2，建筑面積85000m2，于2002年竣工并投入使用。原空調系統采用三臺800冷噸離心式冷水機組和兩臺100冷噸風冷螺桿式水冷機組加兩臺燃油鍋爐（分別為3噸/h一臺和8噸/h一臺）滿足制冷、采暖及衛生熱水和消毒用氣的需要。

該醫院有油鍋爐二臺，分別為WNS3-1.25-Y一 臺、WNS5-1.25-Y一 臺，2007～2009年油鍋爐燃油費用分別為473.3萬元、549.52萬元和454.0萬元，年均燃油費用高達492.2萬元。目前國內國際油價不穩定，長遠趨勢來看，油價必然不斷攀升；為減少能耗費用和減排二氧化碳，對其油鍋爐系統進行改造迫在眉睫。

3 節能改造方案

結合該醫院現有的客觀條件，經過現場調研和論證，我們認為該院適宜采用“電熱蒸汽發生器+雙效節能型冷熱回收機組”替代燃油鍋爐系統，實現生活熱水、冬季采暖環保經濟運行。具體改造方案為：

（1）淘汰兩臺燃油鍋爐，降低能耗費用，減少二氧化碳排放。

（2）對熱水系統進行改造，采用三組雙效窩旋熱泵機組+一臺燃氣熱水爐替代燃油鍋爐系統，滿足醫院生活熱水、冬季采暖的需要，并保證在極端寒冷天氣也能滿足熱水和采暖需求；系統在制取生活熱水的同時可將冷量加以回收，從而供給醫院的病房。

（3）采用電熱蒸汽發生器替代燃油鍋爐系統，滿足供應室消毒、飯堂的部分炊事。

（4）原三臺三級壓縮離心機組停用一臺，其電源分配給天面熱泵機組使用，天面熱泵機組供熱的同時也為大樓提供部分冷量，兩套系統同時使用，冷量調節更加合理，機組運行效率提高。

（5）增加蓄熱水罐，滿足熱水使用量的儲備，用作熱水峰值時削峰、熱水谷值時蓄熱運行。

（6）增加太陽能板，充分利用太陽能。

（7）整改原來醫療供應室的消毒設備三臺。使原來“中心供熱產品”改為獨立“電蒸汽全自動消毒儀”。

（8）食堂用氣設備的改造，將中心供氣形式取消，采用獨立供氣形式。

（9）實現能源管理智能化。

4 節能改造實施情況

針對建筑物采暖及生活熱水使用的特點，以及對原系統分析的結果，本項目節能改造實施情況如下：

（1）采用窩旋熱泵機組，替代燃油鍋爐系統，實現生活熱水、冬季采暖環保經濟運行。通過計算，衛生熱水配置制熱負荷為893kW，供暖配置熱負荷為1260kW。選用三組制熱量為414kW的風冷熱泵機組，合計制熱量為1242kW，負責生活熱水及冬季供暖。配置5m3蓄熱水罐四個，總蓄水量為20m3，可蓄熱量為884kW，用作熱水峰值時削峰、熱水谷值時蓄熱運行。配置太陽能熱水系統1套，集熱板面積約84m2，作為生活熱水輔助熱源。配置功率為4kW燃氣熱水爐一臺，作為冬季熱水輔助熱源和供暖熱源的備份(由于效率衰減、極端寒冷天氣），總配置熱量為1200kW，其中一般氣候條件下全年僅20天左右的時間需要啟用燃氣熱水爐。

（2）利用蒸汽發生器取代原來油鍋爐供蒸汽部分，避免了使用柴油，從而減少了污染物的排放。

改造后采暖及生活熱水系統主要配置如表1所示。

表1 改造后采暖及生活熱水系統主要配置

5 節能改造效益分析

5.1 節能效益分析

本項目節能改造施工完成后，經調試，系統自2011年6月開始正常運行，經現場測試，熱水系統運行狀況良好，截止目前已累計了6、7、8三個月的能耗數據。對改造前后生活熱水系統能耗進行對比，從而分析得出該項目實施后的節能量。由于現有能耗數據有限，只能對比改造前后6、7、8三個月的總能耗。

5.1.1 改造前6 — 8月鍋爐系統能耗

（1）柴油消耗

根據業主提供的《鍋爐能源總賬單》得出2007—2009年6月—8月鍋爐柴油消耗如表2所示。

表2 2007—2009年6—8月鍋爐柴油消耗量

為保證分析結果的客觀性，取2007—2009年6月—8月的鍋爐平均柴油耗量作為改造前鍋爐柴油消量，即改造前6—8月鍋爐消耗柴油約186.7噸。

（2）電量消耗

根據統計結果，原生活熱水系統年平均耗電量為61241kWh，由此得出熱水系統月平均耗電量為5103.4kWh，據此推算原熱水系統6—8月電量消耗為15310.2kWh。

5.1.2 改造后6—8月生活熱水及蒸汽系統能耗

（1）生活熱水系統能耗

根據業主提供的能耗數據，2011年熱水系統6—8月各月電量消耗如表3所示。

表3 2011年6—8月熱水系統逐月耗電量

由表3得出：2011年熱水系統6—8月總耗電量為152743.0kWh。

（2）蒸汽系統能耗

改造后醫院用蒸汽全部由蒸汽發生器產生，根據設備運行時間及輸入功率計算蒸汽系統能耗如下：

蒸汽發生器共五臺，其中9樓FBL-150型三臺，兩用一備，單臺功率150kW，運行時間為每天06：00～19：00；地下一樓FBL-100型兩臺，一用一備，單臺功率100kW，運行時間為每周一、三08：00～13：00。則蒸汽發生器每月耗電量為：150×2×13×30+100×5×8=117000+4000=

121000kWh。

于是，蒸汽發生器6 — 8月電量消耗為121000kWh×3=363000kWh。

改造前后6 — 8月系統能耗對比數據如表4所示。

表4 改造前6 — 8月及改造后6月 — 8月系統能耗對比

將表4中的能耗統一折算成標煤[2]，如表5所示。

表5 折算成標煤后的系統能耗

由表5可計算得出改造前后的系統節能率，如表6所示。

表6 改造前后6—8月同期對比的節能率

由表6分析得出：改造后6 — 8月生活熱水及蒸汽系統與改造前同期相比節能率達34.92%，系統節能效果顯著。

5.2 環境效益分析

改造前鍋爐系統全年能耗為1249.685tce，若按改造后年節能率34.92%進行計算，則改造后系統年節省能耗約為436.4tce，由此得出本項目改造完成后預計可實現的減排指標如表7所示。

表7 預計可實現減排指標表

6 結束語

根據該醫院改造后6—8月的能耗數據測算得出改造后節能率達34.92%，預計改造后每年可節省標煤約436.4噸、減排CO2292.4噸、SO27.2噸、NOX6.8噸、煙塵4.2噸，項目節能改造效果顯著。

本項目中的節能改造技術，可廣泛應用于新建、改建的各類工業與民用建筑中，尤其是醫院、賓館、酒店、學校這一類的大型公共建筑。該項目的成功實施可為今后同類建筑的節能改造提供依據和方向，具有顯著的示范和推廣價值。

1 胡瑜.醫院中央空調系統的節能運行[J].大眾科學，2007，18

2 中華人民共和國建設部.國家機關辦公建筑和大型公共建筑能源審計導則[Z]