淺析醫院暖通空調系統的特點及節能改造案例

張 鑫

(山西白求恩醫院,山西 太原 030032)

隨著醫療衛生事業的快速發展，醫院建筑規模不斷擴大，醫患人員對醫療環境的要求不斷提高，暖通空調系統已經成為了醫療機構的建筑“標配”。建筑能耗中60%來自空調系統，所以集中空調系統是否合理運行，直接影響到醫院的經濟效益；此外，綠化灌溉、照明用電等等也是醫院能源消耗大戶，因此，在低碳環保背景下開展醫院節能工作意義重大，開展這方面的節能降耗改造已然成為各單位的工作重點。本文結合改造案例，提出了開展節能降耗工作的對策及方法。

1 醫院暖通空調系統的特點

1)隨著社會和醫療衛生事業的發展，人們對健康水平的追求和對醫院設施、環境的需求也發生了深刻的變化，醫院的功能不再是單純追求治療疾病的唯一手段，都是集醫療、科研、教學、保健為一體的現代大型綜合醫院，醫院暖通空調能耗與一般建筑的能源消耗不一樣，具有如下一些特點：建筑規模大，布局多，空調管網系統復雜；用能人員結構復雜，包括病人及家屬、醫護人員、醫院管理辦公人員、后勤保障人員；大型醫療設施多，設備熱負荷大；用能時間長，好多設備都需要24 h不間斷運行。以山西白求恩醫院為例，建筑面積30萬m2，每天用能人數在18 000人左右。

2)醫院作為重要的特殊公共建筑，其人員密集，不同人員對環境要求也不一樣，如手術室、重癥監護室、分娩室等對潔凈度、風速、風壓溫濕度等參數有明確要求；而信息數據機房及大型醫療設備等對空調系統運行穩定性要求較高，系統一旦出現故障，就會對設備造成損壞影響到醫療工作的開展。住院病房及行政辦公樓空調系統的要求相對靈活，滿足日常采暖及制冷要求即可。以山西白求恩醫院為例，中央空調系統分門診、醫技住院、教學、行政和潔凈共5個區。

3)由于醫療服務的特殊性，醫院空調系統需要不間斷運行，而且必須穩定可靠。門診、住院病房及行政辦公區夏季運行4個月，冬季運行6個月；手術室等潔凈區域需要365 d常年運行。系統大、分區多、運行時間長，是醫院空調系統的特征，鑒于此，醫院的建筑能耗遠高于其他公共建筑，電能又是醫院最主要的能耗類型，大部分醫院年度電費少則百萬元多則上千萬元，而電能結構分布方面，其最主要的消耗來源均為各類空調設備，不同的是老醫院以各類分體式空調為主，新建醫院以集中空調為主，據統計，空調耗電已經占到醫院整體電能消耗的40%左右，暖通空調系統電耗絕對是醫院的“電能消耗大戶”，因此，在保證系統穩定運行的基礎上，探索暖通空調系統能源管控模式和優化運行方案就顯的尤為重要，是控制醫院電能成本的關鍵，是醫院開展節能工作的重點研究方向，節能潛力巨大。

2 醫院暖通空調系統的管理特點

2.1 機房機組的管控

大型機組主要有制冷主機及組合式空調機組，制冷主機可以依靠機組自身成熟的自控技術，滿足后勤管理者多樣的輸出控制要求。組合式空調機組也可以引入群控技術集中管理，根據房間使用要求控制機組的開啟時間，臺數及送風溫度。總之，在中央空調系統主機設備的管理上，由于這些設備相對集中且有各自的機房，再依托先進的自控技術，并非難點，相對容易分配調整，可進行有效管理。

2.2 末端區域浪費現象普遍存在

然而，醫院后勤管理者對于樓宇內的中央空調系統末端的使用區域往往缺乏有效的管理手段。以山西白求恩醫院為例，全院安裝的風機盤管等末端空調設備有6 000臺左右，分布在醫院的公共區域及各個房間，各房間都設有空調控制面板，盤管的開關、溫度的設定、風量的大小調整均由各使用區域人員進行控制，空調不及時關閉或者溫度設置過高過低等現象時有發生，醫院屬于公共場所，人員眾多，所以單純的依靠加強人員宣教節能，收效甚微，末端浪費嚴重。末端浪費掉的冷熱源勢必會由前端機組產出更多的冷熱源來維持整個空調系統的需求，產出更多的冷熱源就意味著需要有更多的電能的消耗，所以縱然后勤管理人員對前端機房內的設備進行再精細的管控也無法規避能源浪費的問題。總結起來醫院中央空調的管理難點就是“前端可控、末端失控”。

3 節約型醫院建設節能改造實例

1)雖然“前端可控”，但通過實際運行中我們發現，依然有節能空間。針對醫院中央空調系統大、分區多的特點，可以通過增加板換系統來實現少開制冷機組從而達到節約電能的目的。以山西白求恩醫院為例，實施了以下節能改造：我院凈化空調及住院病房大制冷系統機房位于住院樓-1層。凈化系統制冷面積約10 000 m2，冷負荷為740 kW，病房大制冷系統夏季剩余冷負荷約為10 000 kW，完全能滿足凈化系統制冷需求。本次改造內容：拆除病房大系統一臺閑置板式換熱器及閥門等附件，搬運至凈化制冷機房；對原有管道改造，將凈化制冷系統通過板換與病房大制冷系統換熱，換出低溫冷水供至手術室等潔凈區域使用。另外，針對手術室區域冬季也需要制冷的實際情況，我們對手術室潔凈制冷組進行了改造，增加了一套板換系統，當冬季室外平均溫度低于5 ℃時，通過操作閥門切換，實現“免費供冷”模式，即將屋頂的冷卻塔作為冷源，給冷凍水換熱降溫，大大減少制冷主機的電能消耗。2)針對醫院中央空調“末端失控”管理難點，可以通過建立末端風機盤管群控系統來解決，通過安裝無線溫控器，實時采集各區域溫度數據反饋至后臺系統，現場執行器根據管理人員預設的溫度來自動調節風機盤管的出風量，當現場溫度未達到設定值時，風機盤管以最大風量檔位進行冷熱源釋放；當達到預設溫度值時，自動調整到最低風量檔位進行區域保溫，有效規避了區域冷熱源的浪費。3)鍋爐蒸汽冷凝水是一種清潔、優質的熱源，合理利用蒸汽冷凝水可以明顯減少鍋爐燃料消耗，降低蒸汽生產成本，是鍋爐供熱中節能節水的有效措施。根據醫院的布局特點，我們對冷凝水回收系統進行了改造，將三個區域的冷凝水分別進行回收利用，安裝回收泵組，收集水量最大的兩個區直接將管道鋪設至鍋爐房，回收至冷凝水箱，直接作為鍋爐補水使用，收集水量相對較小的一個區將管道鋪設至洗衣房，作為洗滌熱水使用。4)目前，我院日門診量接近10 000人次，醫院衛生間使用也非常頻繁。為了避免水龍頭、普通的大便器腳踩閥因使用次數多而出現的損壞，造成長流水現象，我們對全院的公共衛生間進行了改造，全部更換為非手觸感應式出水，節水率可達50%，既避免了水資源的浪費，又滿足了醫院感染質控的要求，一舉雙得。5)我院綠化面積約50 000 m2，每年用于綠化灌溉的水量非常大。為了節約水資源，我們自行設計并安裝了雨水回收管網，直接將雨水回收至醫院既有的中水系統中，實現水資源的重復利用，每年可節約水量約2 000 t。6)在新建大樓和舊住院樓改造過程中，逐步淘汰了原始高耗能的白熾燈具，更換為高效節能的LED照明燈具，屋面安裝的醫院標識字體，也全部更換為LED燈珠。7)建立能耗檢測平臺可以對用能數據進行實時監測，實現管理節能。我院對制冷換熱系統、空調通風系統、給排水系統等進行了遠程監控改造，改造內容涉及冷水主機15臺、冷卻塔20臺、空調機組34臺、新風機組95臺、送排風機78臺、污水坑(單泵)93個、污水坑(雙泵)32個。可實現以下功能：制冷換熱系統中對整個冷凍水、冷卻水系統的供/回水溫度進行監測，系統里分別設有各個水溫、水壓、水流量的高限和底限設定值，當水溫、水壓、水流量超過或低于設定值時，系統報警，并分析原因及提醒檢修；通風空調系統實現風機啟停控制、送風溫度控制、冬季機組防凍控制，工作時間內，送回風溫度高于或低于控制范圍，盤管表面溫度低于設定值，均可反饋至監控平臺，方便值班人員第一時間進行對應處置，大大減少了能源的浪費；集水坑實現故障報警、運行狀態、手/自動狀態、超高液位進行監控，有效避免了溢水事故的發生。通過此次動力設備監控系統平臺的建立，對醫院整個能耗系統數據實現了日常監控和分析，不僅用信息化手段保障了各設施系統的穩定運行，更節約了管理成本和人力成本，對后勤管理水平也有了大的提升。

4 結語

醫院能耗管理是一項系統工程，做好開源節流是工作的關鍵，科學合理評估，選擇適合醫院自身發展的節能項目是必要手段，通過科學管理、反復實踐，從點滴做起，管理節能和技術改造節能同時開展，更能有效降低醫院能耗。