基于某綜合醫院運行能耗數據探討醫院建筑應用CCHP技術的可行性

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

基于某綜合醫院運行能耗數據
探討醫院建筑應用CCHP技術的可行性

田雪剛，吳蔚蘭

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

該文通過對重慶市某三級甲等綜合醫院的運行能耗數據的分析研究，得出醫院建筑的能耗特點，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系量化，得出了就冷熱與電的匹配程度而言，醫院建筑較適合CCHP技術應用的結論。

醫院能耗；CCHP；熱電比頻率；熱電比時間

引言

因冷熱電三聯供（Combined Cooling，Heating and Power，簡稱CCHP）系統在提高能源效率、減少環境污染上的優勢[1]，近些年國內一些項目上已有應用，但目前重慶市已建該類項目還很少。為了研究醫院建筑的能耗特點及CCHP系統在醫院建筑中應用的可行性，對重慶市某三級甲等綜合醫院自2012年11月至2015年7月的所有用能數據進行整理，并挑選2014年的數據作為典型年能耗數據進行分析研究。

1 醫院的基本情況

1.1 醫院的建筑概況

該醫院為三級甲等綜合醫院，占地180畝，規劃面積16.11萬㎡，其中一期建設工程含門診、外科大樓、內科大樓，建筑面積約10萬㎡，總床位數925張。

1.2 醫院的使用情況

據醫院提供的數據，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1萬余臺次。

1.3 醫院的用能設備情況

將醫院的各種主要用能系統及設備進行區分，統計如表1所示。

表1 醫院的主要用能設備表

2 醫院能耗分析

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。細分后各系統能耗費用占比如圖1。

圖1 能耗費用占比

由圖1可知，醫院空調系統總能耗（冷源+熱源）占總用能消費的28%，衛生熱水系統占10%（全日供水），照明動力系統占55%，醫用消毒系統占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，并進行逐月統計，如圖2-圖6。

圖2 空調冷源用電耗量（單位：度/（m2·月））

圖3 空調熱源用氣耗量（單位：m3/（m2·月））

圖4 衛生熱水用氣耗量（單位：m3/（m2·月））

圖5醫用消毒用氣耗量（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（空調熱源+衛生熱水+醫用消毒）。各系統的詳細能源消耗分析見表2、表3。

表2 醫院單位建筑面積電力耗量統計表

表3 醫院單位建筑面積燃氣耗量統計表

為了便于各種能耗的計算比較，需要統一各系統的用能單位，采用等量熱值轉化法將各種能耗的單位轉換成kW·h/（m2·月）。重慶地區的天然氣低位熱值按8500kcal/Nm2計算，鍋爐熱效率按90%[2]，制冷水系統綜合能效比按3.75W/W[3]。統一單位后將各系統用能（由于消毒用蒸汽的工藝特殊性，不納入醫院用熱范疇）匯總得到圖7。

圖7 醫院用能匯總圖（單位：kW·h/（m2·月））

從圖中可以看出，該醫院空調系統用能能耗波動較大，用冷能耗從1.45～26.41 kW·h/（m2·月），最大空調用冷月為8月；用熱能耗從1.78～6.75 kW·h/（m2·月），最大空調用熱月為3月。衛生熱水系統用能較穩定，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。其他詳細分析統計見表4。

表4 醫院單位建筑面積各種能耗統計表

3 基于醫院實際能耗的CCHP技術可行性

分析

從以上分析可以看出醫院對用電和用熱的需求量很大，且全年均有比較穩定的冷、熱、電需求，是比較適合三聯供系統的用戶。為了衡量醫院建筑用冷、熱與電的關系，這里引入熱電比[4]的概念，熱電比原本用在熱電聯產項目中，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院所需空調制冷、空調制熱、衛生熱水的總用熱量與醫院所需照明動力基本用電量的比值。計算公式為：

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

根據式（1）與圖7的數據，計算醫院的月平均熱電比，匯總如圖8。

圖8月平均熱電比圖

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

平均熱電比反映了醫院用熱與用電的關系，但并不能反映醫院建筑的熱電匹配程度，為了更好的反映醫院建筑冷、熱、電的特性，引入熱電比出現頻率[5]和熱電比時間分布[5]的統計，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。可見醫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

本文通過對重慶市某三級甲等綜合醫院的用能數據進行整理分析，發現醫院建筑的能耗特點是：用能種類多，有空調冷熱水、衛生熱水、照明動力用電等；用能時間長，空調用能時間大致為制冷6個月供熱4個月，共10個月，非空調用能過渡季節只有2個月，衛生熱水及照明動力用能均為全年連續使用；用能量大，空調制冷單位面積年總能耗為67.03kW·h/㎡，空調供熱單位面積年總能耗為16.16kW·h/㎡，衛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系統發電產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，醫院建筑是非常適合采用CCHP技術的。

[1]付林，李輝.天然氣熱電冷聯供技術與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2008：3-4.

[2]中國建筑科學研究院.GB 50189-2015公共建筑節能設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[3]張素芳，郝赫.空調水系統綜合能效比的計算方法[J].暖通空調，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分布式供能系統工程技術規程[S].上海：上海市工程建設規范，2008.

[5]楊木和，王健，徐桓.某醫院建筑應用冷熱電三聯供系統的可行性分析[J].潔凈與空調技術，2010，64（4）：34-37.

責任編輯：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，從事暖通空調方面的設計與研究工作。