采用合同能源管理模式對醫院供熱系統進行改造的探討

□ 葛建涇 GE Jian-jing 陳戎 CHEN Rong

公共建筑單位面積能源消耗是各建筑類型中最高的，而醫院建筑作為功能布局復雜、能源形式多樣、用能時長久的公共建筑之一，能耗是一般公共建筑的1.6 ～2.0 倍[1]。杭州某醫院隨著醫院規模的逐年增加、醫療設備的不斷更新、醫療服務的不斷提高，醫院能耗也呈現不斷增長之勢，節能管理成為醫院后勤管理日益關注的重點。為打造資源節約型、環境友好型綠色醫院，讓有限的節能改造資金發揮更大的效益，醫院決定采用合同能源管理模式對全院供熱系統實施節能改造。合同能源管理的定義為：“節能服務公司與用能單位以契約形式約定節能項目的節能目標，節能服務公司為實現節能目標向用能單位提供必要的服務，用能單位以節能效益支付節能服務公司的投入及其合理利潤的節能服務機制。”其實質就是以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能業務方式。本文通過對該醫院供熱系統改造全過程進行分析，總結運用合同能源管理在醫院類項目上進行節能改造的經驗。

項目概況

1.醫院建筑分布及供熱系統介紹。杭州某醫院占地26240.4平方米，建筑總面積57330 平方米，實際開放床位數為1100 張，院內共有4 幢主要的建筑物。醫院內部建筑分布圖見圖1。

圖1 醫院內部建筑分布圖

1 號樓為行政及醫技大樓，未接入鍋爐蒸汽供熱管道，不在改造范圍內。2 號樓為老年科病房樓，地下一層，地上八層，其中一至七層為病房樓。屋頂機房有2 個汽水容積式換熱器。3 號樓為精神科病房樓(在建，預計2020 年初投入使用)：地下二層，地上九層，地下一層設置承壓水箱。4 號樓為醫療綜合樓：地下二層，地上九層，地下二層已有3 個汽水容積式換熱器。地下一層為食堂，每日供應就餐人數約2500 人。醫院有兩個燃氣站點：A 站點燃氣供全院供熱設備，B 站點燃氣供食堂灶具。醫院現有(在建)房屋供熱情況見表1。

表1 醫院現有(在建)房屋供熱情況

2.改造前供熱系統狀況。改造前，集中供熱鍋爐設備位于2號樓地下室，主要有1 臺2T/h(江蘇航星2000 年生產)蒸汽鍋爐、1 臺4T/h(杭州特富2007 年生產)蒸汽鍋爐，通過院內蒸汽管網，將蒸汽送至2 號、4 號樓作為兩幢樓中央空調和衛生生活熱水的熱源；另一路蒸汽提供食堂作為蒸煮熱源。由于蒸汽鍋爐使用時間較長，已經接近鍋爐使用年限，鍋爐效率較低，燃氣的消耗相對較多，已達到設備更新年限，且經常出現故障，每年零配件費用上升顯著。此外，兩臺設備作為壓力容器的特種設備，需由3 名持證人員24 小時輪班管理，每年需固定支出人員經費、設備維保及年檢費用。改造前醫院為降低能耗，部分采暖期采用分時段供熱方式進行管理：供熱水指定時段為上午7∶00-9∶00、下午18∶00-20∶00。冬季空調上午7∶00-10∶00，下午18∶00-21∶00，極寒天氣下空調時間適當延長。

隨著醫院4 號樓的建成啟用、3 號樓的開工建設，醫院鍋爐設備在冬季采暖期已處于滿負荷運行狀態，且原分時段供熱的方式受到心身科、兒少科、開放特需等病區的詬病，滿足不了病人提出24 小時供熱的需求。在建工程3 號樓將于2020 年啟用，因此，醫院決定于2018 年啟動對全院供熱系統的改造，使其節能環保并滿足今后需要。

供熱系統改造方案

本次系統改造堅持以問題為導向，針對改造前所面臨的設備老化、設備擴容、24 小時供熱、降低運行成本等幾大突出問題，尋求最合理、最經濟的解決方案，整套改造方案均遵循以下幾個原則。

1.根據使用需求優選設備并考慮預留。原2 臺蒸汽鍋爐做報廢處理，由于醫院對蒸汽需求不多僅食堂蒸煮，再綜合考慮運行成本與鍋爐房內空間，采用了超低氮真空冷凝熱水機組提供熱源。該類機組具有同時供應多路熱水，熱效率超過94%且基本不衰減，不屬于特種設備無須特種設備監督檢驗所登記及年檢，無須24 小時持證值班，腐蝕水垢少等特點，技術也比較成熟，醫院的節能改造案例多。

根據現場勘查及醫院的用熱需求〔考慮3 號樓(在建)設計熱負荷預留量后全院總熱負荷為316.3×104kcal/h〕，綜合考慮經濟節能的使用要求(夏季只供應生活熱水，且生活熱水需求量小)，選擇了3 臺低氮真空冷凝熱水機組：2 臺供熱功率為1750KW(即120×104 Kcal/h)參數型號為YHZRQ-150NNW、1 臺供熱功率700KW(60×104 Kcal/h)參數型號為YHZRQ-60NNW。根據季節溫度情況，自主搭配調節供熱設備：冬季3 臺滿負荷運轉可完全滿足全院總熱負荷；夏季可只開啟一臺小型熱水機組YHZRQ-60NNW，以節約能源。

2.新項目帶老項目實施單體建筑的設備更新。本次改造處于項目“新老交接”階段——2 號樓于2007 年啟用、4 號樓于2016 年建成啟用、3 號樓在建將于2020 年啟用。3 號樓的供熱設備按照改造方案在建造過程中調整了原設計方案，在其地下一層設置承壓水箱并在總管上增加一套循環水泵。2 號樓屋頂的容積式換熱器及鍋爐房至屋頂設備蒸汽管路年久易壞，因此改造方案將汽-水容積式換熱器改造成水-水容積式換熱器并重新布置熱水管道至屋頂。4 號樓熱交換設備剛啟用，完全按照2、3 號樓的改造方案更新設備的量較大、浪費較多，因此針對4 號樓制定了近、遠期兩套方案：(1)遠期方案(3 號樓啟用且總管接入4 號樓后)：將原有汽-水容積式換熱器改造成水-水容積式換熱器，總管上增加一套循環水泵(與3 號樓改造方案一致)；(2)近期方案(3 號樓未啟用，總管未接入4 號樓前)：在4 號樓屋頂購置一套小型蒸汽發生器，燃氣從供食堂的B 燃氣口接入，所產生的蒸汽直接接入原容積式換熱器，可不更換4 號樓原有設備。該方案既保證了4 號樓正常的運轉，也為今后遠期方案的實施提供了不間斷供熱的備用系統，可謂一舉兩得。

3.燃氣口就近接入減少途中損耗。改造前，供4 號樓及食堂的室外蒸汽管路線路長達171 米橫穿整個院區，途中熱損耗非常大；沿途兩個室外疏水閥處于人行道邊，有較大安全隱患。為了減少沿途損耗并消除安全隱患，廢棄原室外蒸汽管路，4 號樓的近期改造方案采取就近取氣的方式——從原供應食堂灶具的B燃氣站點申請燃氣擴容后取氣，在4 號樓屋頂增加小型蒸汽發生機組(該蒸汽發生機組為適用于室外的一體化供熱設備，集兩臺蒸汽發生器、軟水處理與給水系統、控制系統于一體，全部在工廠預制組裝完成，體積小、自重輕，且可根據供熱需求的大小自動調整兩臺蒸汽發生器的啟停)安裝于4 號樓屋頂，產生的蒸汽直接接入原容積式換熱器即可供熱。

4.合同能源管理方式的選擇。本次改造一方面為了滿足醫院規模擴張后全院總熱負荷(即316.3×104kcal/h)的需要；另一方面通過節能措施進一步降低供熱系統的能耗與運維成本，即希望達到供熱成本不增加的目標。根據上述改造目標，第一個目標通過優化設備選型達到，但要實現第二個改造目標存在很大的不確定性：采用哪些節能技術、改造范圍的大小、資金投入的多少等專業性很強的問題需要得到解答并融入改造方案中。缺乏改造資金和節能技術水平不足成為制定改造方案最大的難題。

引入合同能源管理模式成功地解決了上述難題。采取合同能源管理方式后，系統改造的方案、施工及費用全部由節能公司承擔，醫院不涉及改造資金的投入，但為了獲取更合理的改造方案、更優惠的節能收益分配率，醫院采用了公開招標的競爭方式擇優選擇節能服務商。招標評價指標涉及改造設備的參數、系統整體安全性能、機房設備占用率、運行維護方案、設備所有權轉讓周期、收益分配方案等實質性內容，經評審擇優選擇中標單位。中標的節能服務商為專業節能鍋爐的制造企業，通過其專業服務為醫院制定了更優化、更個性化的改造方案，實施過程中將改造施工對醫院經營的影響降到了最低。

在節能收益方面，在合同期的8 年里，前五年醫院根據改造前一年的燃氣費金額每年支付給節能服務商，后三年節能的收益合同雙方按一定比例分成，8 年后設備所有權歸醫院。同時，合同期內節能服務商還負責鍋爐設備的維保費、年檢費、值班人員工資等運維費用，超額完成預期目標，最終實現雙方共贏。

項目改造經濟分析

1.節能服務商提供的系統改造投入費用測算。本供熱系統節能服務商提供的系統改造投入費用預算合計261.5 萬元，其中設備更新195.1 萬元；采暖、衛生熱水管改造安裝費用65 萬元；設備運輸及吊裝費用1.4 萬元。

2.方案經濟效益分析。改造前一年，醫院供熱采暖面積為3.2萬m2，供熱天然氣用量37.4 萬m3，天然氣價格3.40 元/m3，費用總127.16 萬元。在不考慮人工、維保、維修、年檢等其他費用的基礎上，醫院與節能服務商經招投標后確定以127.16 萬元/年作為今后節能收益分攤的基數，如醫院供熱采暖面積增加(3 號樓投入使用后供熱采暖面積為5.1 萬m2)，按照面積同比進行調整，即202.64 萬元/年作為節能收益分攤基數。

表2 系統改造前后醫院支出費用測算

對于節能服務商，根據合同能源管理的合同，節能服務商承擔了前期改造費用261.5 萬元，改造完成后預測燃氣節省率可達到20%，在不考慮燃氣價格調整和資金成本的情況下，預計6 年收回改造成本，后實現盈利。對于一般節能服務企業，上述節能方案存在較大的投資風險，但本次改造的節能服務商作為專業節能鍋爐的制造企業，有能力在運營期通過專業化、精細化的管理手段與措施，實現更高的節能率，縮短投資回收期。

3.實際運行情況。目前，系統整體改造工程已完成并投入使用。在3 號樓未投入使用且4 號樓遠期換熱設備未更新前，監測近三個月的燃氣數據，燃氣節省率已達到12%，基本達到預期節能目標。經系統磨合期后，節能服務商將根據醫院供熱采暖使用情況，調整更具體、更精細的運維方案，以期達到更高的節能率。同時，醫院鍋爐房整體運維交由節能服務公司接管，相應的人工費、年檢費、維保費等大幅減少。

結論

醫院通過采用合同能源管理方式進行了本次供熱系統的改造，通過競爭的方式獲取了最優解決方案與最優的節能收益方案，從改造完成投入使用到目前，在系統24 小時供熱的前提下，同比實現降低燃氣能耗12%左右，節能效果顯著。對于醫院，本次改造實現了熱源擴容與節能目標，也降低了供熱系統的運維成本；對于節能服務商，依靠其專業技術優勢實現系統較高的節能收益，可盡早收回改造成本，實現盈利預期。對于合同能源管理的合同雙方來講實現了共贏。