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医院暖通空调系统特点及节能措施探讨
摘要:随着现代医疗技术水平的提升,我国医疗卫生事业得到快速发展,同时医院等医疗机构的建筑规模也不断扩大,医院医护人员对医疗环境要求不断提高,对暖通空调系统也提出了新的挑战和要求,每年医院建筑的能耗中暖通空调系统的能耗占其中60%~70%。所以,在现代双碳、生态文明建设的理念下,开展医院节能工作有着重要的意义。
关键词:医院;暖通空调特点;节能措施;
1 医院暖通空调系统能耗特点
第一,医院建筑面积大,要求HVAC系统具有广泛的复盖面和许多功能要求。医院大楼的功能不再仅仅是疾病的治疗,而是医疗、教学、科学研究和保健的整合。医院HVAC系统能耗较大,空调管网系统较为复杂,能耗结构也较为复杂。
第二,医院建筑中有许多大型医疗设施和设备,设备运行过程中的热负荷很大,大多数能量驱动设备需要24小时运行。医院有大量的蒸汽和热水需求。医院为给病人及医护人员提供良好的就医和工作环境,满足治疗过程中特殊的温湿度环境,需要增加制冷、采暖、加湿、通风负荷。空调能耗和供热能耗已达到医院总能耗的60%左右,并且比例还在不断提高。
第三,医院暖通空调系统是防止交叉感染的重要措施。医院属于特殊的公共建筑,人员密集,不同的工作人员对周围环境有不同的要求。这就要求暖通空调系统应根据各科室的不同职能、性质,严格细化分区,维持各个不同功能房间的合理压差,控制气流方向,合理选择气流组织形式,抑制有害物扩散,这就需要加大新风量及送风量,并保证一定的排风量和送风量相匹配。这会导致新风负荷很大,运行能耗增多。
第四,医院属于特殊的医疗服务机构,其暖通空调系统需要不间断运行且需保证系统运行的安全性和稳定性。而手术室、中心供应等洁净区域则需要保证全年运行,且系统较大分区较多。另外,医院信息中心和一些大型医疗设备对HVAC系统的稳定性要求很高。如果系统故障,设备就会损坏,影响医疗工作的顺利进行。
2医院暖通空调系统的节能措施和技术
2.1 选择合理的冷热源方案
医院的功能复杂,各个科室的使用时间和空调负荷特性不尽相同。应根据各科室使用功能和特点合理确定中央空调冷热源方案。如门诊、病房、办公等一般采用舒适性空调,手术室、中心供应、ICU等使用洁净空调。舒适性空调和洁净空调分别采用不同的空调冷热源。在冷热源配置时,除满足最大负荷外,还应注意最小负荷时,冷热源能否正常运行和有较高的能效。要注意冷热源机组部分负荷下机组容量的匹配。因此,空调最大、最小及特殊负荷均应统筹考虑,才能打造出灵活、高效的运行系统。
2.2 选择合理的室内参数
医院空调的设计参数主要是指空气温度、相对湿度、气流速度、洁净度以及室内空气品质。由于医院空调不仅仅是一种环境的控制,而且也是一种确保诊断、治疗疾病、减少污染、降低死亡率的技术措施。但是医院各室功能差异很大,所要求的室内设计参数也不同。为了防止污染、降低室内细菌和尘埃浓度,还对室内新风量、换气次数、室内外压差以及末级空气过滤器等有一定要求。一般来说,凡是清洁、无菌、无尘、无臭以及怕污染的场所,应保持正压;凡是有污染发生、有害气体散发以及极大热湿产生的室内,应保持负压。由于科室不同,设备繁多,要求各不相同。在确定室内设计参数时还要充分听取各科室医护技术人员的意见。
2.3 降低空气和水输送过程中的能耗
(1)设定合适的空调系统水流量
空调系统的水流量是由空调冷负荷和空调水供回水温差决定的,空调水供回水温差越大,空调水流量越小,从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少,需要的换热面积增大,金属耗量增大。所以经过技术经济比较,空调冷冻水的供回水温差4~6℃较经济合理。空调循环水泵的耗电量跟流量的3次方成正比,实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2~3℃,如果将供回水温差提高到5℃,水流量将减少到原来的50%左右,所以如果水流量减少50%,水泵耗电量将减少87.5%,节能效果非常明显。
(2)采用变流量变频节能技术
在中央空调系统中,冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机的容量是按照建筑物最大设计热负荷选定的,在一年四季中,系统长期在固定的最大水流量下工作。当空调冷负荷发生变化时,所需空调循环水量也应随负荷相应变化。所以采用变频调速技术调节水泵的流量,可大幅度降低水系统能耗。中央空调系统是一种多参量非常复杂的系统,即当气温、末端负荷发生改变时,水系统温度、温差、压力、压差、流量等均会发生改变。单纯的PID调节根本满足不了要求,只有采模糊控制技术才能实现最佳节能控制。由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50%以下,通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化,那么全年平均的水量只有最大水流量的50%左右,水泵能耗只有定水量系统水泵能耗的12.5%,节能效果是非常明显的。
(3)减少风机电耗
空调系统中风机包括空调风机以及送风机、排风机。减少风机能耗主要从以下几个方面入手:定期清洗过滤网、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适;使用变频风机将定风量控制改为变风量控制,降低送风的风速,减小噪音;末端风机改为变风量控制系统,可根据空调负荷的变化及室内要求参数的改变,自动调节空调送风量(达到最小送风量时调节送风温度),最大限度的减少风机动力以节约能量。
2.4 合理使用室外新风
由于新风负荷占建筑物总负荷的20~30%,控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。除了严格控制新风量的大小之外,还要合理利用新风,新风阀门采用焓差法自动控制,根据室内外空气的焓差值自动调节新风阀门的开度。因此,过渡季节,应尽量采用室外新风来满足室内舒适性要求。
3 医院暖通空调系统节能创新思路
3.1结合复合能源站概念优化能源结构
医院节能还要根据医院所在地的气候与地理条件,计算出整栋医院建筑的全年、季节以及不同时段的冷热负荷,然后将不同的机组类型、能源类别、容量大小的冷热源进行有机组合,合理配置,并通过规范的技术设置多种能源结构,将复合能源站概念充分融入实际设计中,如采用单冷冷水机组、热泵、双工况制冷机组、多功能热回收机组、分散式热水机组、太阳能、空气源热泵机组、冷热电三联产分布式能源等,实现最佳的多能源组合。若只是采用单一能源,暖通空调的冷热负荷分布不均,暖通空调节能系统工作压力过大,不但无法保证医院的随时供电状态,还不利于医院的可持续发展。根据医院全年、季节与不同时段冷热负荷来合理配置不同冷热源,在复合能源站概念的指导下,可以对医院建筑暖通空调耗能状况科学、合理的分析,优化能源结构,帮助暖通空调节能处理工作有效的进行,以达到预期的效果,发挥该设备的节能优势。
3.2 能源监测管理
建立一套能源监测管理系统,以保障技术节能效果的持续性、促进管理节能、跟踪投资回收效益。可采用合同能源管理模式,借助有资质、信誉好、专业的节能服务公司的资金和节能技术,全面实施系统的综合节能管理,挖掘系统的节能潜力。
4 结束语
医院暖通空调节能是一项具有明显系统性的工程,需要通过长期的改进研究,并做好开源节流,进行科学合理的评价,选择符合医院自身发展的节能方案,同时也需要通过科学的管理和反复实践,对每一个细节都做出仔细的分析,管理和技术改造同时开展,方能够实现医院建筑的节能降耗。
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