文/孫增艷

北京小湯山醫(yī)院節(jié)能潛力分析

文/孫增艷

應(yīng)用多種技術(shù)進行綜合節(jié)能改造后，醫(yī)院建筑能耗可比改造前降低50%以上。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國建筑能耗占整個社會能耗的30%，雖然中國有針對建筑節(jié)能的相關(guān)規(guī)范，但由于建筑建造的過程中環(huán)節(jié)很多，在建筑材料的采購、施工過程、驗收等環(huán)節(jié)中都存在問題，致使國內(nèi)80%建筑不是節(jié)能建筑。更為嚴重的是，建于20世紀八九十年代、現(xiàn)在仍在使用的建筑幾乎沒有任何隔熱措施，成為高能耗建筑。

隨著社會發(fā)展，國家更加重視建筑能耗，2017年住建部印發(fā)《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，明確了“十三五”時期建筑節(jié)能領(lǐng)域的主要目標。在國外，德國作為世界建筑節(jié)能做的最好的國家之一，早在20世紀70年代就頒布了建筑節(jié)能相關(guān)的法律和政策支持，節(jié)能建筑在德國的普及率已經(jīng)遠遠超過其他國家，但德國依然不斷改進并完善政策和標準。

建筑節(jié)能是建設(shè)節(jié)約型社會的根本要求，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們對熱環(huán)境的要求日益提高，采暖和空調(diào)的使用越來越普遍，如果仍然采用較低水平的圍護結(jié)構(gòu)，勢必使我國建筑能耗成倍增加，對國家的能源壓力急劇增大。

近三年能源費用分析

北京小湯山醫(yī)院（以下簡稱“小湯山醫(yī)院”）又名北京小湯山康復(fù)醫(yī)院，坐落于北京市昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)，是北京市屬醫(yī)療機構(gòu)。醫(yī)院占地面積近500畝，擁有兩大主要功能：一是作為北京市醫(yī)保定點三級綜合醫(yī)院，提供門診就醫(yī)、住院治療，并以治療各種老年病、慢性病為主要特色；二是作為北京市干部保健基地，以“健康四大基石”為醫(yī)療服務(wù)宗旨，提供個人體檢、團體體檢、膳食與指導(dǎo)、心理咨詢與指導(dǎo)、康復(fù)等服務(wù)項目。

從中國建筑熱工設(shè)計分區(qū)來看，醫(yī)院位于寒冷地區(qū)，氣象參數(shù)如下表所示：

季節(jié)大氣壓力（hPa）室外計算干球溫度(℃)室外計算相對濕度(%)夏1004.8 33.4 78冬1026.6-11 53

近三年能耗統(tǒng)計如下表所示：(單位：萬元)

注：不含水資源。

小湯山醫(yī)院2016年基礎(chǔ)運營成本在1692.614萬元左右（不含水資源消耗），通過表格中數(shù)據(jù)可以看出，醫(yī)院2016年的主要能源消耗為634.662萬元，占到醫(yī)院基礎(chǔ)運營成本的37.5%，并且總體呈現(xiàn)逐年上升的趨勢?？梢娔茉聪氖轻t(yī)院基礎(chǔ)運營成本開支中的主要部分。因此，如何有效推進節(jié)能降耗工作，節(jié)約運營成本，實現(xiàn)醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展是醫(yī)院亟待解決的問題。

近三年各類能用占比如下：

從上述對比看出：

一是電力能源的消耗占了總能耗的50%，2016年的占比達到了56%，這是因為全院區(qū)各處均采用分體空調(diào)制冷，且各戶缺乏有效的計量及集中控制手段，造成了大量電力資源的浪費。

二是煤炭資源的消耗約占總能耗的40%。院區(qū)燃煤鍋爐為中心供應(yīng)室等區(qū)域提供蒸汽的同時，180℃的煙氣被當(dāng)做廢氣直接排掉了。

近三年能耗對比如下：

我院近三年能耗趨勢圖

我院近三年單位面積年能耗趨勢圖

從近年的能耗數(shù)據(jù)分析來看，院區(qū)的總能耗是逐年增加的，單位面積年能耗已由2014年的114.71元/(m2·a)增長至2016年的122.05元/(m2·a)。

2017年開始，醫(yī)院改用燃氣鍋爐，單位面積能耗預(yù)計將增加至約170元/(m2·a)。因此，如何利用節(jié)能技術(shù)降低負荷刻不容緩。

既有建筑用能存在的問題

在冷、熱源方面存在的問題：建筑中大量使用分體式空調(diào)，沒有完善的空調(diào)控制系統(tǒng)，無法實現(xiàn)集中控制，從而易造成能耗的浪費；燃煤鍋爐平均使用20年以上，且自動化程度較低；管路年久失修，跑、冒、滴、漏嚴重，鍋爐每日補水量在50～100噸左右，提高了能耗和日常運行成本；鍋爐和新風(fēng)系統(tǒng)無余熱回收系統(tǒng)，造成能量的流失。

在電氣系統(tǒng)、照明及辦公設(shè)備方面存在的問題：未普及使用高效節(jié)能的LED燈具；樓宇智能化水平較低，主要局限于安防和門禁系統(tǒng)，而對于空調(diào)、照明等用電設(shè)備無集中、智能、有效的控制系統(tǒng)。

在圍護結(jié)構(gòu)方面存在的問題： 圍護結(jié)構(gòu)無保溫層，且大部分建筑大門采用單層玻璃對開門，框窗采用普通雙層玻璃鋁合金窗，隔熱性能差，易造成溫度的流失；外窗外遮陽技術(shù)應(yīng)用少。

節(jié)能改造技術(shù)應(yīng)用

針對存在的種種問題，小湯山醫(yī)院擬采取多種措施對現(xiàn)有體系進行改造。從技術(shù)上，在建筑綠色化的過程中秉持以簡單和常規(guī)的建筑節(jié)能技術(shù)為主的原則，在此基礎(chǔ)上加大科技創(chuàng)新力度，實現(xiàn)成本合理化、性能最優(yōu)化的目標；從規(guī)劃上，優(yōu)化建筑功能應(yīng)用，因地制宜，通過整體設(shè)計，實現(xiàn)建筑功能區(qū)域劃分的合理化和系統(tǒng)化的目標。

幾種節(jié)能措施

各種建筑節(jié)能措施對比

投資回報對比

生命周期碳平衡對比

主要節(jié)能改造措施的應(yīng)用

外墻保溫技術(shù)

外墻和屋面是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主要散熱部分，磚混結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大于2W/m2K，對屋頂和墻體進行保溫技術(shù)改造后，屋頂傳熱系數(shù)由原來的1.5W/m2K下降到0.23W/m2K以下，墻體傳熱系數(shù)由原來的2.1W/m2K下降到0.24W/m2K以下。

現(xiàn)有方案：輕質(zhì)瓷磚墻面。

原外墻

保溫板薄抹灰外保溫系統(tǒng)

改造方案：外加150mm保溫板薄抹灰外保溫系統(tǒng), 注重施工工藝細節(jié)，如對錨栓等微小熱橋，進行了深埋技術(shù)處理，避免熱橋效應(yīng)。

門的改造技術(shù)

現(xiàn)有方案：單玻門。

改造方案：改為感應(yīng)旋轉(zhuǎn)門，兩旁各開雙層手推門，作為安全通道或供節(jié)假日人少使用，傳熱系數(shù)2W/m2k（國標≤6.5W/m2K)，每次開門約減少0.4kWh熱損失。

原單玻門

感應(yīng)旋轉(zhuǎn)門

窗戶改造技術(shù)

使用三層玻璃塑框窗（4+9A+4+9A+4，充惰性氣體）代替現(xiàn)在雙層玻璃鋁合金窗，玻璃之間用非金屬密封條隔斷熱橋。改造前窗戶傳熱系數(shù)為13W/m2K，改后減到1.65W/m2K。

現(xiàn)有方案：雙層玻璃鋁合金窗。

改造方案：三層玻璃塑鋼窗。

雙層玻璃鋁合金窗

三層玻璃塑鋼窗效果圖

外遮陽技術(shù)

外遮陽對于建筑整體降低能耗方面有著重大的作用。在夏季，空調(diào)負荷大部分來自通過窗戶進入室內(nèi)的太陽熱量，有外遮陽比無外遮陽可以減少太陽輻射傳熱70%以上。

現(xiàn)有方案：無外遮陽。

改造方案：加裝外遮陽板或電動金屬卷簾外遮陽。

加裝外遮陽板

加裝電動金屬卷簾外遮陽

新風(fēng)熱回收技術(shù)

可以采用熱回收新風(fēng)機解決傳統(tǒng)空調(diào)的弊端：在平時的使用為了節(jié)能在空調(diào)房里必須密閉門窗，空氣無法保持新鮮，為了空氣新鮮就必須開窗，無法避免能源浪費。

現(xiàn)有方案：整體無新風(fēng)機，部分區(qū)域有但無凈化效果，且無熱回收，能源浪費嚴重。

改造方案：采用潔凈熱回收新風(fēng)機，換氣時通過熱交換節(jié)能，不需要開窗，可以使室內(nèi)空氣質(zhì)量遠優(yōu)于室外。新風(fēng)經(jīng)熱回收新風(fēng)機靜電除塵、高壓殺菌、活性碳吸附、二氧化碳傳感器監(jiān)測，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量達到以下指標：每小時徹底換氣1次以上，空氣中0.3μm顆粒物平均＜2萬/m3，甲醛為0，CO2濃度＜1000ppm。熱回收效率＞80%。

采用遠大專利成品熱回收新風(fēng)機及工作原理示意圖

LED燈改造

醫(yī)院病員流量大，燈具使用頻率高，環(huán)境照明平均使用時間長?，F(xiàn)有照明燈具大多為T8和T5熒光燈管，功率分別為21W和14W，光通量在1260lm至1900lm之間，熒光燈管在使用過程中具有電能消耗大、使用壽命短、發(fā)熱量大等缺點。在夏季給空調(diào)系統(tǒng)帶來更多壓力，并且具有一定的消防安全隱患。LED燈管光通量在1600lm左右，而功率卻僅為8W，耗電量相對較低，使用壽命是熒光燈的1.25倍、發(fā)熱量小。

現(xiàn)有方案：日光燈、節(jié)能燈。

改造方案：改裝LED燈具。

煙氣熱回收

驅(qū)動熱源天然氣、蒸汽、煙氣低溫?zé)嵩纯照{(diào)水、工藝冷卻水溫水用途工藝用熱模式特點一套設(shè)備實現(xiàn)同時制冷和供熱，低溫?zé)嵩从糜谥评?，溫水用于工藝供熱適用場合有穩(wěn)定制冷供熱需求的場合

現(xiàn)有方案：直接排放，無利用，污染嚴重且效率低。

改造方案：采用吸收式熱泵，對煙氣余熱進行回收利用，可用來制冷制熱及提供衛(wèi)生熱水，實現(xiàn)能源多級利用。

院區(qū)內(nèi)原溫泉水直接排放，能源浪費嚴重并造成污染，可進行集中收集，利用熱泵機組對排放的溫泉水（廢水溫度可達30℃）吸熱對供暖水或蒸汽補水加熱。機組能效可達450%，遠高于普通采暖鍋爐或蒸汽鍋爐92%的熱效率。

能耗監(jiān)控系統(tǒng)

建立能耗管控平臺，通過智能儀表和終端設(shè)備，對醫(yī)院建筑群內(nèi)的變配電、照明、電梯、數(shù)據(jù)機房、空調(diào)、供熱等能源使用狀況實行在線集中監(jiān)視、管理和控制。實現(xiàn)對各類建筑物的能耗考核、統(tǒng)計和分析建筑物的單位面積能耗、分析重點用能設(shè)備的效率、及時發(fā)現(xiàn)能源消耗異常情況以及對系統(tǒng)能耗情況進行實時監(jiān)測等功能。從而達到統(tǒng)計能耗、提高能效、降低能耗、節(jié)約運營成本的目的。同時擬將能源消耗計入科室績效考核指標。

改造后可大幅降低能耗

小湯山醫(yī)院節(jié)能改造資金來源：一方面是政府相關(guān)補貼和本院自籌，另一方面由國內(nèi)具有一定資金及工程實力的企業(yè)實行全投資進行節(jié)能改造，利用節(jié)省的能源費用進行分享盈利，分享期5～10年。

在應(yīng)用多種技術(shù)進行綜合節(jié)能改造后，醫(yī)院建筑能耗可比改造前降低50%以上，每年每平方米平均能耗由現(xiàn)在的122.05元/(m2·a)可降低至60元/(m2·a)以下，全院區(qū)每年節(jié)省基礎(chǔ)能耗開支322.66萬元；相當(dāng)于年減排CO24356噸，相當(dāng)于種24萬棵樹，節(jié)能減排效益明顯。

小湯山醫(yī)院采用節(jié)能改造EMC模式進行院區(qū)內(nèi)老建筑的節(jié)能改造，在零投資下實現(xiàn)了院區(qū)建筑的外立面美化、門窗升級、屋面防漏、空氣凈化、智能控制等，提高了醫(yī)院形象和患者就醫(yī)環(huán)境。在改造后遏制了能耗的逐年遞增，實現(xiàn)節(jié)能效益分享后還有結(jié)余。

對于新院區(qū)而言，在規(guī)劃時能盡早地設(shè)計綜合建筑節(jié)能技術(shù)(外墻及屋面厚保溫、三玻塑框窗、窗外遮陽、新風(fēng)熱回收、LED燈、冷熱電三聯(lián)供、煙氣熱回收、能耗監(jiān)控)等系統(tǒng)，打造真正的綠色、低碳醫(yī)院。

作者單位為北京小湯山醫(yī)院

編輯/本刊記者 劉文生