文_彭國斌 遠大能源利用管理有限公司

1 項目概況

某三甲醫(yī)院綜合大樓總建筑面積為263853m2，實際運行空調(diào)面積為230000m2，建筑高度為98.2m，是以醫(yī)療、門診、病房為主要使用功能的綜合性建筑。

空調(diào)機房位于綜合樓地下一層，主要有3 臺6978kW燃氣直燃機組，1 臺4650kW燃氣直燃機組，4650kW，2330kW 離心機組各1 臺，總裝機容量27866kW。最大制冷負荷時開3 臺6978kW直燃機可滿足要求，制熱負荷最大2 臺6978kW直燃機可以滿足要求。

冷凍水系統(tǒng)為分區(qū)二次泵變頻系統(tǒng)，分病房、門診、裙房三個區(qū)域，一次泵為定流量運行，與冷水機一一對應，連鎖隨冷機連鎖啟停，直燃機一次泵設一備用泵；二次泵采用變頻控制，與各自的用戶端匹配，每個空調(diào)水回路均在最不利點設置壓力傳感器，來控制二次泵的運行。每臺主機冷水出水管進一次泵前安裝有計量表，二次泵出水總管進分水器前安裝有計量表。空調(diào)冷熱水系統(tǒng)補水分別采用膨脹水箱補水定壓，水箱位于B 棟屋頂水箱間。

機房水泵間布置了四組分集水器：裙房熱水分集水器、裙房冷水分集水器、病房分集水器、門診分集水器。

裙房區(qū)域全年有供冷需求，裙房區(qū)域的空調(diào)水系統(tǒng)采用四管制；病房區(qū)域的空調(diào)水系統(tǒng)采用二管制。病房采用豎向及水平同程式空調(diào)水系統(tǒng)；裙房采用異程、同程式空調(diào)水系統(tǒng)，且管路上安裝有差壓動態(tài)平衡閥。

冷卻塔采用橫流式，位于裙樓Ⅰ段的五層屋面上，采用變頻控制。3 臺冷卻塔為一組，負責電冷機的冷卻；11 臺冷卻塔為一組，負責直燃機的冷卻。冷卻水泵位于空調(diào)機房，與主機一一對應，采用變頻控制。

2 系統(tǒng)存在問題

該醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運行已有多年，在冷水系統(tǒng)運行中，在制冷高峰期，存在以下問題：

①冷水供應采用分區(qū)冷水二級泵變流量系統(tǒng)，初級泵為定流量泵與冷水機組一一對應，初級泵和總回水間設有平衡管，用于平衡初級泵和二次泵流量和壓力。由于安裝位置的原因造成一次泵出水和總回水產(chǎn)生旁通，造成6#主機電空調(diào)的制冷量無法送出去。

②醫(yī)院手術室凈化空調(diào)設計為4 管制運行，全年都有進行制冷、采暖運行，同時由于系統(tǒng)與醫(yī)院的舒適性空調(diào)系統(tǒng)并聯(lián)在一起，造成舒適性空調(diào)系統(tǒng)溫度按凈化空調(diào)運行，造成醫(yī)院整體能耗費用升高。

③整體能源價格變化：天然氣供應緊張及價格變化大、電力價格一直下降；造成醫(yī)院空調(diào)能源費用居高不下。

3 系統(tǒng)檢測

3.1 二次泵運行情況檢測

二次泵大部分時間全部運行，利用超聲波流量計及功率計對每臺泵都進行單獨的檢測，檢測結果顯示，門診樓分支單臺水泵的額定流量只有額定流量的80%，其它分支單臺水泵大部分都能達到額定流量，甚至有的超額定流量。各個水泵在各自分支開啟多臺水泵的情況下，流量都會有較大幅度的下降，大部分只有額定流量的73%，下降最嚴重的只有額定流量的53%。當所有二次泵都開啟的情況下，二次側總流量為2560m3/h，僅是水泵額定流量（所有二次泵額定流量總和）的64%，并且二次泵流量不受一次側流量的影響。一次水泵流量并聯(lián)運行時影響小于二次水泵。一次泵流量為2865m3/h、二次泵全部開啟時流量為2560m3/h。一次泵流量大于二次泵流量300m3/h。

3.2 手術室凈化空調(diào)實際運行工況

4 月份制冷：4000kW；制熱：4000kW。1、2、3、11、12月份制冷量：2500kW，制熱與大系統(tǒng)同時供應。5、6、7、8、9、10 月份制熱量：2500kW，制冷與大系統(tǒng)同時進行。

4 原因分析

4.1 一次側與二次側流量不匹配

從檢測到的數(shù)據(jù)看出，一旦開啟3 臺主機時候，一次側水泵的流量會超過二次泵正常運行情況下的流量，造成在開啟三臺或更多主機的時候回流現(xiàn)象比較的嚴重，造成6#主機的短路現(xiàn)象。

4.2 平衡管的安裝位置與設計不相符

平衡管起到平衡一次和二次水系統(tǒng)水量的作用。當末端負荷增大時，回水經(jīng)旁通管流向供水總管；當末端水流量減小時，供水經(jīng)旁通管流向回水總管。平衡管是水泵揚程的分界線，由于一次泵和二次泵是串聯(lián)運行，需要根據(jù)管道阻力確定各自的揚程，平衡管二次泵變流量系統(tǒng)中具有較重要的位置。在機房平面布置圖上平衡管與6#主機進口管的中心距離有1.2m，實際現(xiàn)場安裝的位置僅有0.4m，并且平衡管長度稍有點偏短，造成6#主機容易短路。

4.3 二次泵輸送能力有待加強

從檢測結果不難看出，在二次泵都開啟的情況下，各二次泵均在效率較低的情況下運行，二次泵系統(tǒng)的實際流量遠小于額定流量，造成主機的負荷無法送出去。

4.4 手術室凈化空調(diào)

根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2013 有關規(guī)定，手術室的空調(diào)一般設計1 套制冷系統(tǒng)、1 套制熱系統(tǒng)，末端系統(tǒng)采用四管制末端，通過自動恒溫恒濕箱控制進行控制，空調(diào)主機提供冷、熱源，那么手術室的空調(diào)必須具備同時制冷、制熱功能。

5 系統(tǒng)改造方案

5.1 方案一

調(diào)整一次側的流量，但流量應控制在主機的承受能力范圍內(nèi)，不能過小，過小會容易造成主機事故。在調(diào)整一次泵流量的首先調(diào)整好主機靶流動作值為7℃溫差的流量（860m3/h）的60%，再來調(diào)整一次側流量。

5.2 方案二

改善二次泵的輸送能力，從實測結果可以看出，其實在大部分分時間內(nèi)只需開啟兩臺二次泵，沒有必要開啟三臺二次泵，因為開啟三臺二次泵與開啟兩臺二次泵二次側的流量的變化不大，建議平常運行的時候只開啟兩臺二次泵。更換裙房及病房分支二次泵各一臺，更換后的流量為三臺二次泵額定流量的90%（也即流量為1350m3/h），揚程由原來的16m 及24m 分別更換為24m及28m。

5.3 方案三

平衡管改小并且在系統(tǒng)總管無平衡管的另外一端增加平衡管道。通過與醫(yī)院的溝通、系統(tǒng)安全性及現(xiàn)場的情況分析：①由于調(diào)整閥門的方式不利于節(jié)能，同時調(diào)整困難；②改進水泵投入大，且由于醫(yī)院的運行時間長，改造的時間無法滿足；③決定采用方案三的方式進行改造。

滿足醫(yī)院手術室及ICU 病房4 管制凈化空調(diào)要求的前提下節(jié)能：

方案一：增加3 模塊式風冷冷水/熱泵機組，滿足夏天的除濕再熱及冬天的發(fā)熱設備制冷要求，風冷冷水/熱泵機組額定COP 為制冷：3.55、制熱：3.22；夏季利用其作為除濕再熱機組，冬季作為發(fā)熱設備制冷機組；手術室另一種工況由大系統(tǒng)進行供應。

方案二：改造一臺4650kW 燃氣直燃機組為熱泵冷卻水作為采暖系統(tǒng)，出力制冷量：2900kW、制熱量：4000kW，滿足同時制冷、采暖要求，綜合COP2.2。

方案三：燃氣直燃機組增加煙氣板式熱交換器回收排氣中的余熱，回收煙氣余熱加熱熱水作為采暖用；6978kW 燃氣直燃機組每小時能夠回收余熱折合天然氣18m3產(chǎn)生熱水4m3/臺。

方案四：冬天利用冷卻塔制冷減少開機時間，按歷年開機時間冬天利用冷卻塔制冷3 個月計算節(jié)約能耗576000kWh，節(jié)約標準煤232.7t。

6 節(jié)能效果

對醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)及主機改造后大大的改善醫(yī)院的手術室效果，同時整體降低了醫(yī)院的空調(diào)系統(tǒng)的能耗。經(jīng)過綜合評估，在醫(yī)院門診及住院人數(shù)不斷增加的情況下，節(jié)約標準煤2143t。