Renovation and Evaluation of Central Air-conditioning system of A Hospital in Chongqing

劉一隆，呂剛（重慶旅舟科技有限公司，重慶　400000）

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重慶某醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)改造及評(píng)估

Renovation and Evaluation of Central Air-conditioning system of A Hospital in Chongqing

劉一隆，呂剛
（重慶旅舟科技有限公司，重慶400000）

摘要：該文以重慶市某醫(yī)院為對(duì)象，對(duì)醫(yī)院進(jìn)行用能設(shè)備統(tǒng)計(jì)和能源審計(jì)，得到該建筑單位面積能耗為136.82kWh/㎡·a，計(jì)算建筑分類能源占比及逐月用電量，分析存在的問題，鎖定該建筑的主要節(jié)能改造目標(biāo)在中央空調(diào)系統(tǒng)，結(jié)合測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗值及比例，確定改造手段為主機(jī)加裝智能控制裝置、水泵變頻、冷卻塔自控進(jìn)行改造，醫(yī)院改造后空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能率達(dá)39.85％，占建筑總用電量的8.96％，相當(dāng)于節(jié)省40.73萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院建筑；空調(diào)系統(tǒng)；智能控制；水泵變頻；節(jié)能率

Abstract:Taking a hospital in Chongqing as a case study, the energy-consuming equipment are counted with energy audited, it's obtained that the energy consumption per unit area is 136.82kW·h/㎡·a, and the classified building energy proportion and monthly electricity consumption are calculated to analyze the existing problems. The major renovation goal, thus, for the building energy saving is central air-conditioning system. Combined with the test statistics, the energy consumption value and proportion of each part of the air-conditioning system are calculated, so as to determine the right renovation scheme to install the intelligent trip device, water pump frequency conversion and cooling tower automation. The renovated air-conditioning system has the energy efficiency of 39.85％, a proportion of 8.96％ in total electricity consumption of the building, saving up to 407,300 yuan for economic benefit.

Keywords:hospital building; air-conditioning system; intelligent control; water pump frequency conversion; energy saving rate

1　工作背景

1.1政策背景

2011年重慶市申請(qǐng)成為國(guó)家首批公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)示范城市，大力推進(jìn)建筑節(jié)能工作，醫(yī)院建筑作為耗能大戶，伴隨著患者對(duì)就醫(yī)環(huán)境的舒適程度要求的提高，醫(yī)院能耗持續(xù)上升[1]，醫(yī)院建筑節(jié)能減排工作刻不容緩。

1.2建筑背景

本次進(jìn)行改造的醫(yī)院位于重慶市主城區(qū)，建造年代為2009年，建筑總面積逾50000㎡，其中空調(diào)面積為36245㎡，主要建筑功能有住院樓、綜合樓、門診樓等。前期對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行能源審計(jì)提出節(jié)能改造建議，改造完成之后進(jìn)行環(huán)境實(shí)測(cè)，計(jì)算改造前后能耗情況，對(duì)其改造效果進(jìn)行評(píng)估。

2　醫(yī)院改造前用能概括

2.1醫(yī)院分類能耗現(xiàn)狀

調(diào)研得知醫(yī)院主要能源形式為電力、天然氣和水，收集醫(yī)院2014年能耗賬單數(shù)據(jù)、住院人數(shù)、建筑面積，得到醫(yī)院改造前資源消費(fèi)情況如表1所示。

表1　建筑2014年能耗數(shù)據(jù)分析表

通過對(duì)醫(yī)院能耗消費(fèi)種類分析，主要能耗種類為電力和天然氣，其中電力消耗比重較大，達(dá)到建筑總能耗的74％，天然氣僅占26％，由此可見，該醫(yī)院建筑節(jié)能重點(diǎn)在電力消耗上，本文也主要對(duì)用電量進(jìn)行探討[2]。

2.2醫(yī)院逐月用電量現(xiàn)狀

為進(jìn)一步分析建筑電力消耗詳情及節(jié)能潛力，收集建筑分月電力賬單，結(jié)果如2表所示。

表2　醫(yī)院逐月耗電量

分析逐月電量圖看出，建筑全年用電量波動(dòng)較大，夏季峰值出現(xiàn)在7月、8月、9月三個(gè)月份，冬季峰值出現(xiàn)在1月，其它月份無較大波動(dòng)。重慶地處夏熱冬冷地區(qū)，夏季7月、8月、9月三個(gè)月有絕對(duì)的供冷需求，冬季1月、2月屬于采暖季，外界環(huán)境造成空調(diào)需求較大，因此耗電量急劇增加（圖1）。

圖1　醫(yī)院逐月耗電量圖

根據(jù)醫(yī)院全年用電量折線圖上看，醫(yī)院在非制冷季月用電量平均為30萬(wàn)kWh左右，但制冷季的用電量迅速增加至70萬(wàn)kWh左右，空調(diào)系統(tǒng)制冷季用電量占建筑總用電量50％以上，該建筑空調(diào)系統(tǒng)具有巨大的節(jié)能潛力[3]。

2.3醫(yī)院空調(diào)用電現(xiàn)狀

醫(yī)院采用中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行制冷采暖，空調(diào)末端采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，冷熱源系統(tǒng)機(jī)組選用4臺(tái)開利螺桿式冷水機(jī)組，水系統(tǒng)分別配用4臺(tái)臥式離心泵作為冷凍水泵和冷卻水泵，配用4組方形橫流式冷卻塔，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研收集設(shè)備運(yùn)行記錄進(jìn)行整理，具體參數(shù)及運(yùn)行時(shí)間如表3-表5所示。

表3　空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)配置清單

表4　空調(diào)系統(tǒng)水泵配置清單

表5　空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔配置清單

為對(duì)空調(diào)系統(tǒng)各部分用電情況做進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)，改造前，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，通過查閱運(yùn)行記錄，醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)開啟時(shí)間為06：00-18：00，全年制冷95d，采暖65d，全年開啟時(shí)間約5740h，根據(jù)測(cè)試功率數(shù)據(jù)和運(yùn)行記錄對(duì)空調(diào)各部分設(shè)備能耗值進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表6所示。

表6　空調(diào)系統(tǒng)各部分用電統(tǒng)計(jì)

通過空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗拆分餅圖（圖2)中可以看出，在空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機(jī)組用電占到了空調(diào)總用電的61％，水泵占34％，冷卻塔占5％，從數(shù)據(jù)可以看出，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)該在冷水機(jī)組和水泵上。

圖2　空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗所占比例

3　存在的問題及改造手段

3.1建筑現(xiàn)存問題

為進(jìn)一步探索醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行所存在的問題，筆者對(duì)建筑進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研，全面了解建筑空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)問題。

（1）建筑運(yùn)行過程中，并無專業(yè)的物管人員進(jìn)行詳細(xì)的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行記錄，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，工作人員有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期的檢修，但是并沒有進(jìn)行檢修記錄；

（2）系統(tǒng)運(yùn)行沒有智能的監(jiān)控檢測(cè)設(shè)備，僅靠一個(gè)設(shè)備人員根據(jù)人員需求或者外界環(huán)境溫度對(duì)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)控制，往往不能真實(shí)的滿足需求；

（3）所有的設(shè)備，均是隨主機(jī)一開全開，水泵運(yùn)行為全速全負(fù)荷開啟，在整個(gè)運(yùn)行過程中無變頻，耗能較大[4，5]。

3.2空調(diào)系統(tǒng)改造手段

醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初通常都是以極端天氣情況按最大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)的，但實(shí)際情況是一年中，滿負(fù)載下運(yùn)行最多只有十來天甚至不足，絕大部分都是在負(fù)載60％～70％情況下運(yùn)行，部分主機(jī)可隨氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，但冷凍/冷卻水泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，長(zhǎng)期滿負(fù)載下運(yùn)行，造成能量的極大浪費(fèi)。因此，筆者建議，針對(duì)該建筑空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，主要采取以下兩種措施進(jìn)行節(jié)能改造：

3.2.1主機(jī)運(yùn)行策略優(yōu)化

在對(duì)機(jī)組進(jìn)行全面清洗、維保的基礎(chǔ)上，增加中控系統(tǒng)調(diào)整主機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，控制主機(jī)開啟關(guān)閉運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)行智能化集中管理運(yùn)行，以減少空調(diào)運(yùn)行以及空調(diào)輔助設(shè)備運(yùn)行的不合理性。

3.2.2空調(diào)泵組的節(jié)能改造

增設(shè)變頻泵組控制系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際使用運(yùn)行流量對(duì)泵組實(shí)行智能化變頻開啟，對(duì)該空調(diào)系統(tǒng)安裝智能控制裝置。

3.2.3冷卻塔系統(tǒng)節(jié)能改造

改造前系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)期冷卻塔運(yùn)行無記錄，全靠人工開啟關(guān)閉，采用加裝自控系統(tǒng)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

通過與醫(yī)院管理方溝通，最后對(duì)該醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了以下幾部分的改造，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)加裝了一套中央空調(diào)智能化與節(jié)能系統(tǒng)控制軟件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制；空調(diào)冷凍水泵以及冷卻水泵加裝變頻控制器，依據(jù)大樓整體空調(diào)負(fù)荷變化，實(shí)現(xiàn)變頻控制運(yùn)行，達(dá)到降低能耗的目的；冷卻塔加裝自控系統(tǒng)，根據(jù)冷卻塔出回水溫差控制冷卻塔風(fēng)機(jī)啟停，利用自然風(fēng)冷卻，并根據(jù)實(shí)際負(fù)荷聯(lián)動(dòng)，開啟兩臺(tái)冷卻塔運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)能滿足運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)自控關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)較好的節(jié)能效果。

4　改造效果分析

4.1節(jié)能量效果分析

建筑節(jié)能改造施工完成之后，筆者依據(jù)國(guó)家相關(guān)檢測(cè)方法對(duì)建筑進(jìn)行了改造后數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)，包括設(shè)備改造前后的電流、功率值等，計(jì)算設(shè)備改造前后的運(yùn)行能耗計(jì)算其節(jié)能量，評(píng)估節(jié)能改造效果[6]。

4.1.1空調(diào)主機(jī)部分節(jié)能量計(jì)算

開啟空調(diào)系統(tǒng)的智能控制裝置，測(cè)試系統(tǒng)改造后智能控制狀態(tài)下系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，測(cè)試記錄表格如表7所示。

表7　空調(diào)主機(jī)改造后測(cè)試數(shù)據(jù)

通過測(cè)試所得實(shí)際平均運(yùn)行功率為92.506kW、運(yùn)行記錄中可得設(shè)備全年運(yùn)行時(shí)間為5740h，核算出改造后空調(diào)主機(jī)的運(yùn)行能耗約為530986kW·h，前文計(jì)算知改造前空調(diào)主機(jī)的運(yùn)行能耗值為735700kW·h，通過對(duì)空調(diào)主機(jī)加裝智能控制設(shè)備，節(jié)能量為204714kW·h，空調(diào)主機(jī)單項(xiàng)節(jié)能率占本項(xiàng)用電量的27.83％。

4.1.2空調(diào)系統(tǒng)水泵節(jié)能量計(jì)算

針對(duì)改造后冷凍/冷卻水泵分別進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表8所示。

表8　冷凍水泵改造后測(cè)試數(shù)據(jù)

表9　冷卻水泵改造后測(cè)試數(shù)據(jù)

通過測(cè)試可得空調(diào)冷凍水泵實(shí)際平均運(yùn)行功率為12.39kW,冷卻水泵平均運(yùn)行功率為14.36kW,運(yùn)行記錄中可得水泵全年運(yùn)行時(shí)間為5740h，核算出改造后空調(diào)水泵的運(yùn)行能耗為71118.6+82426.4=153545kW·h，前文計(jì)算知改造前空調(diào)水泵的運(yùn)行能耗值為409267kW·h，則通過對(duì)空調(diào)水泵加裝變頻控制裝置，節(jié)能量為255722kW·h，空調(diào)水泵單項(xiàng)節(jié)能率占本項(xiàng)用電量的62.48％。

4.1.3冷卻塔系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算

醫(yī)院冷卻塔系統(tǒng)改造手段為加裝自控系統(tǒng)，對(duì)所有的冷卻塔風(fēng)機(jī)的電源統(tǒng)一安裝了計(jì)量表，對(duì)每天的冷卻塔風(fēng)機(jī)用電量進(jìn)行了記錄，冷卻塔與冷卻水泵是對(duì)應(yīng)運(yùn)行，改造前冷卻塔風(fēng)機(jī)能耗為4kW×806h+11kW×2328h+11kW×1619h+11kW× 987h=57498kW·h,改造后冷卻塔用電量均有計(jì)量表記錄，讀表知冷卻塔能耗為38798kW，可知冷卻塔系統(tǒng)節(jié)能量為57498-38798=18700kW·h，冷卻塔單項(xiàng)節(jié)能率占本項(xiàng)用電量的35.52％。

綜上，空調(diào)系統(tǒng)總節(jié)能量=204714+255722+18700= 479136kWh，空調(diào)系統(tǒng)單項(xiàng)節(jié)能率占本項(xiàng)用電量的39.85％，占建筑總用電量8.96％。

4.2經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益分析

經(jīng)過對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合節(jié)能改造，醫(yī)院可產(chǎn)生479136 kWh的電量，節(jié)約費(fèi)用40.73萬(wàn)元/年，158.12t標(biāo)煤/年，減少二氧化碳排放量477.71t二氧化碳，在不影響醫(yī)院室內(nèi)舒適度的情況下，緩解醫(yī)院能耗偏高的現(xiàn)狀，中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造，不失為一個(gè)好的選擇。

6　結(jié)論

通過對(duì)重慶市某醫(yī)院進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、節(jié)能改造和測(cè)試工作，建筑面臨使用人數(shù)多、設(shè)備運(yùn)行周期長(zhǎng)、建筑能耗大等問題，行為節(jié)能潛力較低，空調(diào)能耗在建筑中占比較大，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能重點(diǎn)在設(shè)備的運(yùn)行過程中的節(jié)能，通過智能控制裝置調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可以達(dá)到節(jié)能目的。通過對(duì)空調(diào)水泵進(jìn)行變頻可降低60％的能耗，對(duì)于醫(yī)院建筑中央空調(diào)系統(tǒng)可考慮變頻這種改造手段，整個(gè)改造周期僅為建筑采暖期前30d左右，不會(huì)影響建筑功能的正常使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜海勇，陳宇.醫(yī)院節(jié)能技術(shù)的案例分析[J].建筑節(jié)能，2008（2）：77.

[2]張建波，孫克春.重慶市醫(yī)院類建筑能耗調(diào)研與分析[J].福建建設(shè)科技，2008（3）：17.

[3]黃偉.大型醫(yī)院建筑節(jié)能改造范例[J].建設(shè)科技，2008 （2）：82-83.

[4]朱萌.淺析醫(yī)院節(jié)能減排工作[J].中醫(yī)藥管理雜志，2010，18（9）.

[5]李玲.關(guān)于醫(yī)院建筑整體節(jié)能技術(shù)的探討[J].建筑施工，2009，31（2）.

[6]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ176-2009公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

責(zé)任編輯：孫蘇

信息快讀

住建部：成立全國(guó)老樓危樓安全排查整治工作領(lǐng)導(dǎo)小組

近日，為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)批示和全國(guó)老樓危樓安全排查電視電話會(huì)議精神，全面迅速開展全國(guó)老樓危樓安全大排查、大整治工作，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部成立了易軍副部長(zhǎng)任組長(zhǎng)、相關(guān)司局參加的全國(guó)老樓危樓安全排查整治工作領(lǐng)導(dǎo)小組，并制定了詳細(xì)的工作方案。這項(xiàng)工作已經(jīng)成為部里的重點(diǎn)工作，受到各方面的關(guān)注，能否圓滿完成這項(xiàng)工作是對(duì)我部工作能力、對(duì)全國(guó)住建系統(tǒng)工作能力的一次重大考驗(yàn)。部?jī)?nèi)各司局要高度重視，把這項(xiàng)工作擺在重要位置來抓，消除僥幸、懈怠心理，切實(shí)做好各項(xiàng)工作，確保排查整治工作取得實(shí)效。

老樓危樓安全排查整治工作需要部?jī)?nèi)各司局協(xié)調(diào)合作、群策群力、共同推進(jìn)，要做到分工不分家。領(lǐng)導(dǎo)小組各成員單位要積極配合，嚴(yán)格落實(shí)工作方案和各項(xiàng)部署，充分發(fā)揮工作的主觀能動(dòng)性，認(rèn)真履行主體責(zé)任，對(duì)分配的任務(wù)特別是一些應(yīng)急任務(wù)，絕不能推諉、拖沓，要指定專人負(fù)責(zé)，按要求保質(zhì)保量完成。

要加強(qiáng)督查巡查，加大對(duì)地方工作的指導(dǎo)和督促力度，建立包干巡查機(jī)制，在開展保障房巡查的同時(shí)，要增加老樓危樓安全排查整治工作巡查內(nèi)容，督促地方切實(shí)采取有效措施，開展排查整治工作。要建立月報(bào)制度，及時(shí)了解地方工作開展情況，定期進(jìn)行全國(guó)通報(bào)并向國(guó)務(wù)院匯報(bào)。對(duì)工作開展有力、成效明顯的地區(qū)，要進(jìn)行表?yè)P(yáng)，對(duì)工作不力的地區(qū)要通報(bào)批評(píng)，必要時(shí)部里要約談?？蛇m時(shí)召開現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，總結(jié)交流經(jīng)驗(yàn)，推廣各地好的經(jīng)驗(yàn)和做法，更好地指導(dǎo)地方開展工作。

要進(jìn)一步健全制度，在做好排查工作的同時(shí)，注重加強(qiáng)制度和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，結(jié)合棚戶區(qū)改造、老舊小區(qū)改造等工作，加快研究制定老樓危樓整治工作有關(guān)指導(dǎo)意見，給予地方政策、資金等方面的支持，確保安全隱患整治到位。此外，要加快研究房屋安全管理的相關(guān)法律法規(guī)，全面落實(shí)房屋產(chǎn)權(quán)人、使用人、物業(yè)、社區(qū)、街道、主管部門等各方責(zé)任，督促地方健全完善房屋安全管理工作機(jī)制，加強(qiáng)日常管理工作，強(qiáng)化檢查排查，加快建立房屋安全管理檔案，提高房屋安全管理水平。

（住建部門戶網(wǎng)）

作者簡(jiǎn)介：劉一隆（1988-），男，浙江溫州人，研究生，助理工程師，主要從事建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2015-12-21

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.01.009

中圖分類號(hào)：TU201.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9107（2016）01-0009-04