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

醫(yī)院節(jié)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(yī)科大學附屬第五醫(yī)院，廣東 廣州 510000）

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

節(jié)能減排；潛熱過渡冷卻；余熱回收；可再生能源覆疊熱泵

醫(yī)院環(huán)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(jié)能措施，不但能降低能耗，還可減少環(huán)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(jié)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(jié)能目的。

圖1 潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置實施原理圖

潛熱過渡冷卻節(jié)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(fā)濕簾7上，使外界熱空氣與蒸發(fā)濕簾7的水粒子充分進行熱交換，水分子蒸發(fā)吸熱，經(jīng)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(qū)14并經(jīng)空調主機的冷凝器冷卻。

如圖2所示，安裝潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置前，制冷設備逆卡諾循環(huán)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(jié)流膨脹段，4→1是蒸發(fā)段。

圖2 潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置節(jié)能原理圖

安裝潛熱過渡冷卻節(jié)能裝置后，改善了冷凝器的冷卻環(huán)境，冷媒的工作點發(fā)生變化，其逆卡諾循環(huán)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??；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(fā)器單位質量冷媒的產(chǎn)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(jié)能運行。

實施“潛熱過渡冷卻節(jié)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(chǎn)冷量提高1%，綜合計算可節(jié)能3%?！袄淠鳚摕徇^渡冷卻節(jié)能裝置”使進風溫度比環(huán)境溫度降低6～12℃后，再進入冷凝器，可以使空調機節(jié)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(shù)，有效提高了風冷式空調主機能效比，節(jié)約用電并且減少了廢熱的排放，具有環(huán)保性好的優(yōu)點。

僅我醫(yī)院現(xiàn)時運行的643kW的空調系統(tǒng)，系統(tǒng)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(jié)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(jié)流閥3和蒸發(fā)器1組成，在節(jié)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(huán)管連接低溫水箱6。循環(huán)管上設有循環(huán)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(huán)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(jīng)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(huán)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(huán)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(jié)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(jié)能運行；有效延長設備壽命；減少熱量排放有利環(huán)保。

改造后，中央空調熱力系可免費提供醫(yī)院每天所需23.5t、66℃的衛(wèi)生熱水，每天可節(jié)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(shù)碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產(chǎn)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(wèi)生熱水的高效節(jié)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(xù)生產(chǎn)熱水。當環(huán)境溫度較低且陽光不足的節(jié)令，高溫工質的水/水熱泵自動啟動，其蒸發(fā)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(tǒng)全年全天候可用太陽能結合的覆合熱泵生產(chǎn)設定目標溫度的熱水。

如圖4所示，“數(shù)碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產(chǎn)裝置”有3種選擇模式和1種自動執(zhí)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(tài)，觸屏顯示三種選擇模式。

圖4 數(shù)碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產(chǎn)裝置

（2）當選擇點擊“執(zhí)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(huán)水泵13啟動，A工作罐水體與12數(shù)碼式太陽能捕熱器作熱力循環(huán)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(chǎn)的熱水流向C罐（水流完畢a4自動執(zhí)行進水模式）。同時b1閥門導通，輪換B工作罐水體與12數(shù)碼式太陽能捕熱器作熱力循環(huán)運行。2個工作罐執(zhí)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(huán)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(tǒng)關閉→其它設備關閉（除a4自動執(zhí)行進水模式），當C罐水位降低到設定值，裝置重新“執(zhí)行模式1”運行。

（3）當選擇點擊“執(zhí)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(zhí)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(shù)碼式太陽能捕熱器的進出水溫差≤5℃時，13循環(huán)水泵關閉，a1閥門關閉，同時a3導通，循環(huán)水泵14啟動，覆合熱泵1壓機及5風機啟動，A生產(chǎn)水罐水體繼續(xù)與空氣源熱泵作熱力循環(huán)。當水到達設定溫度，a3關閉、a2導通，A罐生產(chǎn)的熱水流向C罐（水流完畢a4自動執(zhí)行進水模式），同時b1閥門導通，輪換B工作罐水體與12數(shù)碼式太陽能捕熱器作熱力循環(huán)運行。2個工作罐執(zhí)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(zhí)行模式1相同，當C罐水位降低到設定值，裝置重新“執(zhí)行模式2”運行。

（4）當選擇點擊“執(zhí)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(shù)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(zhí)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(huán)水泵15啟動時，閥門D導通，實現(xiàn)環(huán)境低溫下的運行模式。

實施“數(shù)碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產(chǎn)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(huán)境溫度下，正常地制備工藝熱水或生活用衛(wèi)生熱水。第三，節(jié)能指數(shù)高，在同等的環(huán)境工況下，比現(xiàn)時的熱泵節(jié)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(shù)碼捕熱式太陽能生產(chǎn)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(tǒng)改造前醫(yī)院冬季每天生產(chǎn)衛(wèi)生熱水的能耗約548kW·h，系統(tǒng)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(fā)明專利技術[P].專利號：201010033740.7.

[2]潛熱過渡冷卻節(jié)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(shù)碼捕熱式太陽能覆合熱泵熱水生產(chǎn)裝置[P].專利號：201210156045.9.

TK01+9

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1671-0711（2014）11-0023-03

2014-10-15）