醫院節能措施的實踐

（1.廣東省自動化研究所；2.廣州醫科大學附屬第五醫院，廣東 廣州 510000）

醫院節能措施的實踐

莫少民1蔡剛2盧化冰2張進博2邢海濤2馮炳恩2

（1.廣東省自動化研究所；2.廣州醫科大學附屬第五醫院，廣東 廣州 510000）

論述了醫院耗能關鍵點的節能技術突破，以及多項熱量平衡利用管理，使醫院耗能大幅減少。

節能減排；潛熱過渡冷卻；余熱回收；可再生能源覆疊熱泵

醫院環境對用水、空氣質量要求較高，也是用能較高的單位。若能采用合理的節能措施，不但能降低能耗，還可減少環境污染。

1.中央空調采用潛熱過渡冷卻技術

潛熱過渡冷卻節能裝置是一種可提高風冷式空調的冷媒與空氣的熱交換效率的裝置，不但能使其能效比得到較大幅度的提高，還可減少廢熱排放，達到節能目的。

圖1 潛熱過渡冷卻節能裝置實施原理圖

潛熱過渡冷卻節能裝置原理如圖1所示，設置在風冷式空調的外側，通過布水管6不間斷的將水均勻地灑在蒸發濕簾7上，使外界熱空氣與蒸發濕簾7的水粒子充分進行熱交換，水分子蒸發吸熱，經實驗證明可使熱空氣降低6℃。潛熱將空氣中點熱量帶走后，由加壓風機5送空氣進入風區14并經空調主機的冷凝器冷卻。

如圖2所示，安裝潛熱過渡冷卻節能裝置前，制冷設備逆卡諾循環在壓焓圖上表示為：1→2→3→4→1。其中1→2是壓縮段，2→3是冷凝段，3→4是節流膨脹段，4→1是蒸發段。

圖2 潛熱過渡冷卻節能裝置節能原理圖

安裝潛熱過渡冷卻節能裝置后，改善了冷凝器的冷卻環境，冷媒的工作點發生變化，其逆卡諾循環在壓焓圖上表示為：1→2′→3′→4′→1，2下移至2′，壓縮機轉入輕載運行，電機軸功率降低，電流下降，耗功W變小；3下移到3′，冷媒的過冷度增加了，焓差從h4擴大到h4′，進入蒸發器單位質量冷媒的產冷量Q0提高了。總體而言，制冷設備的能效比（ε=Q0/ W）提高了，在相同的冷負荷情況下，設備有效地節能運行。

實施“潛熱過渡冷卻節能裝置”的效果是：冷凝器的進風溫度每降低1℃，相應主機的電流會降低2%，產冷量提高1%，綜合計算可節能3%。“冷凝器潛熱過渡冷卻節能裝置”使進風溫度比環境溫度降低6～12℃后，再進入冷凝器，可以使空調機節能18%～36%。機組排放的廢熱相應減少、機組能效比提高0.1的系數，有效提高了風冷式空調主機能效比，節約用電并且減少了廢熱的排放，具有環保性好的優點。

僅我醫院現時運行的643kW的空調系統，系統改造后，在夏季供冷運行時，能耗下降約30%。

2.中央空調余熱回收技術的應用

3級熱回收節能裝置是一種對空調機組余熱多級回收的技術，可將空調主機的廢熱充分回收并能提供較高溫度的熱水。

如圖3所示，空調主機3級熱回收裝置由壓縮機2、冷凝器、節流閥3和蒸發器1組成，在節流閥3前端設有第1級換熱器4，該換熱器一端接補水管11，另一端接低溫水箱6。冷凝器外側設有第2級換熱器9，該換熱器通過循環管連接低溫水箱6。循環管上設有循環水泵5。壓縮機2的出口上設有第3級換熱器8，該換熱器的兩端通過循環管連接高溫水箱7。高溫水箱7與低溫水箱6之間連接有水管。在水箱6、7內分別設有紫外線管10。

圖3 空調主機三級熱回收裝置原理圖

工作時，補水管11中的水經過第1級換熱器4被加熱后進入低溫水箱6，低溫水箱6內的水通過循環管在第2級換熱器9內再次加熱，可以得到45℃左右的熱水。低溫水箱6內的熱水通過水管進入高溫水箱7。高溫水箱7內的水通過循環管在第3級換熱器8內再次加熱，可以得到60℃的熱水。由于空調主機冷媒在節流后的溫度有所降低，保證了各級換熱器內的水溫和冷媒溫度相差較小，可以有效延長設備的壽命。

空調主機3級熱回收裝置的效果如下：空調主機所排放的廢熱可以被充分利用；提供較高溫度的熱水；空調主機冷卻效果提高，節能運行；有效延長設備壽命；減少熱量排放有利環保。

改造后，中央空調熱力系可免費提供醫院每天所需23.5t、66℃的衛生熱水，每天可節省約1 129kW熱量所需的能耗費用。

3.太陽能熱泵技術的應用

數碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產裝置，一種熱超導管吸收太陽能輻射熱、結合多種工質作多種運行工況的熱泵，制取60～90℃的工藝熱水或生活衛生熱水的高效節能裝置。其吸取95%的太陽曝輻射量制取熱水，晝夜自動切換空氣源熱力系，繼續生產熱水。當環境溫度較低且陽光不足的節令，高溫工質的水/水熱泵自動啟動，其蒸發器與空氣源熱泵熱力系的冷凝器作覆疊熱交換，使熱水系統全年全天候可用太陽能結合的覆合熱泵生產設定目標溫度的熱水。

如圖4所示，“數碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產裝置”有3種選擇模式和1種自動執行模式。

（1）點擊PLC觸屏的“進水”，a4、b4導通，A、B工作水罐同時進水，當水量到達設定水位a4、b4自動關閉，裝置進入待啟動狀態，觸屏顯示三種選擇模式。

圖4 數碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產裝置

（2）當選擇點擊“執行模式1”，“裝置”采用太陽能單一熱源為整水體加熱模式運行。具體運行過程如下：閥門a1、a5導通→循環水泵13啟動，A工作罐水體與12數碼式太陽能捕熱器作熱力循環運行，當A工作罐水位到達設定溫度，a1閥門關閉，a2導通，A罐生產的熱水流向C罐（水流完畢a4自動執行進水模式）。同時b1閥門導通，輪換B工作罐水體與12數碼式太陽能捕熱器作熱力循環運行。2個工作罐執行同樣模式不斷地輪換工作向C罐提供熱水。當C罐水位到達設定值，a5閥門關閉，15循環水泵啟動→19覆合熱泵8壓機啟動，對C罐水溫與設定值的溫差作補償加熱，當水溫到達設定值，熱泵系統關閉→其它設備關閉（除a4自動執行進水模式），當C罐水位降低到設定值，裝置重新“執行模式1”運行。

（3）當選擇點擊“執行模式2”，“裝置”采用太陽能加熱水體的低溫段（可調整），采用空氣源熱泵加熱水體的高溫段的模式運行。具體的運行過程如下：當水體低溫段時“裝置”的運行模式與“執行模式1”相同模式運行。當A工作罐水溫未達到設定溫度，12數碼式太陽能捕熱器的進出水溫差≤5℃時，13循環水泵關閉，a1閥門關閉，同時a3導通，循環水泵14啟動，覆合熱泵1壓機及5風機啟動，A生產水罐水體繼續與空氣源熱泵作熱力循環。當水到達設定溫度，a3關閉、a2導通，A罐生產的熱水流向C罐（水流完畢a4自動執行進水模式），同時b1閥門導通，輪換B工作罐水體與12數碼式太陽能捕熱器作熱力循環運行。2個工作罐執行同樣模式不斷地輪換工作向C罐提供熱水。對C罐溫差補償加熱運行與執行模式1相同，當C罐水位降低到設定值，裝置重新“執行模式2”運行。

（4）當選擇點擊“執行模式3”，熱水罐C水體的熱量由19覆合熱泵的水/水熱泵熱力系吸取數碼捕熱式太陽能與覆合熱泵空氣源熱力系的熱量所運行的模式，與“執行模式2”基本相同，只是工作罐的目標溫度設定值約40℃（可調整），并且循環水泵15啟動時，閥門D導通，實現環境低溫下的運行模式。

實施“數碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產裝置”的效果是：第一，充分利用太陽能，吸收95%以上曝輻射量。第二，可在零下20℃的環境溫度下，正常地制備工藝熱水或生活用衛生熱水。第三，節能指數高，在同等的環境工況下，比現時的熱泵節能約40%。第四，全年全天候制備的熱水溫度范圍廣，可在60～90℃范圍內設定運行。第五，數碼捕熱式太陽能生產熱水裝置重量輕，厚度只有約35mm，可廣范安裝在樓頂、墻壁面上，對建筑結構的負重和外立面的影響較小。

系統改造前醫院冬季每天生產衛生熱水的能耗約548kW·h，系統改造后太陽能覆疊熱泵只需要約274kW·h的加熱耗電量。

[1]工位捕熱裝置發明專利技術[P].專利號：201010033740.7.

[2]潛熱過渡冷卻節能裝置專利技術[P].專利號：200720170306.7.

[3]空調主機三級熱回收裝置專利技術[P].專利號：200620149091.6.

[4]數碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產裝置[P].專利號：201210156045.9.

TK01+9

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1671-0711（2014）11-0023-03

2014-10-15）