在醫院建筑這片熱土上,暖通行業還有哪些發展新空間?
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由于醫療建筑特殊的功能與地位,人們對其環境要求尤其嚴格,所以醫療建筑的能耗是其他公共建筑的兩倍,基于此,本篇文章以醫療建筑為例,重點分析醫院建筑暖通空調系統節能的思路與措施,以期為醫療建筑設計與既有醫療建筑節能改造提供新的思路和方法。
建筑節能是我國走可持續發展的必經之路,而其中的暖通空調設備節能又在建筑節能中占有相當大的比重,可以說,暖通空調設備運行效率的高低,運行策略的好壞都直接影響著能否實現建筑節能的目標。本篇結合醫院全年能耗高、供熱量大、晝夜負荷差異大、大體量醫院需全年供冷、關鍵科室與一般科室控制要求不同(特別是濕度控制)等特點,探索和總結了一些行之有效的思路與措施。

醫院暖通節能方法及存在問題
1.1 冷熱源系統
在冷熱源系統節能上,目前醫院主要有以下一些方法,如:①選擇適當容量、適當臺數機組,使各個季節機組能保持高效率運行,由于機組絕大部分時間在非設計工況下運行,提高部分負荷運行的效率意義重大,但這種方法需要的設備臺數偏多,將增加投資和機房面積;②選擇高性能系數的設備(冷熱源設備等),但是一般情況下價格較貴;③利用自然能 (太陽能、地熱、風能、地下水與室外大氣)或作為能源、能匯(空氣、土壤、水源等),容易受到該地區自然能狀況影響及可能引起風險;④合理匹配不同能位的冷熱源,避免用高能位的媒介做低能位的處理,但冷熱源種類增多。
1.2 輸送系統
在輸送系統上,主要有:①輸送冷熱源采用水(制冷劑)系統,主要存在問題是非全空氣系統不利于無菌狀態控制;②根據用戶負荷特點,提高冷出水溫度,但要評估對濕度控制要求較高的關鍵科室的影響;③加大輸送溫差,減少輸送量,需要注意末端裝置的性能;④選擇高性能輸送設備,變流量(VAV,VWV,VRV)運行,價格較貴,注意低流量時段對醫療與衛生的負面影響;⑤降低輸送管道、管件與過濾器等阻力,尤其是高效過濾器,需要特別關注低阻過濾器效率;⑥加強輸送管道(空調機組)氣密性;需要特別注意凈化系統與空調機組滲漏。
1.3 空調系統
在空調系統上,主要有:①系統合理分區,主要是要注意區域間系統停開時空氣的逆流;②盡量用局部送風方法保護關鍵區域,需要防止周圍區域的干擾或污染;③室內氣流與溫濕度控制最佳化,提高換氣效率、通風效率,注意醫療要求與交叉污染控制;④根據室外狀態變新風量運行(調節),但對壓力梯度控制有要求的區域,要慎重;⑤采用全(顯)熱交換器,與中間媒介熱回收盤管,需要注意全熱交換器新風側被堵塞,排風側污染空氣的滲透;⑥采用二次回風系統,避免采用一次回風再加熱,對熱濕比小,溫濕度控制精度高的場所,不合適;⑦提高新風質量,減少系統新風稀釋量,受場所限制,有時難以找到理想新風口。
1.4 控制系統
在控制系統上,主要有:①設定最佳的啟動時間與運行時間,對壓力梯度控制有要求的區域,要慎重;②設備最佳配比運行(臺數、容量),但一般運行模式較復雜;③設定最佳的送風參數(送風量與送風狀態),有些科室不適宜變風量運行;④根據氣候變化設定(預測)最佳運行策略,運行模式過于復雜,增加管理難度。
醫院建筑暖通空調系統節能改造實例
2.1 項目概況
該醫院建筑面積14余萬平方米,建筑物按功能可分為門急診、病房、科研教學、綜合辦公、潔凈室、大型醫技、保障用房、其他(院內生活)。醫院消耗的主要能源為電力和天然氣。電力用于供暖系統、空調通風系統、照明系統、特殊用能系統、綜合服務系統消耗,所涉及的建筑區域為所有建筑;天然氣用于供暖系統、特殊用能系統和餐飲服務系統,所涉及建筑區域為燃氣鍋爐及各餐廳。
2.2 改造思路與措施
(1)增設氣候補償器系統。由于供暖系統中的供熱設備是按照該建筑的最大負荷來進行選型的,但是,在現實條件下,整個供暖期間,建筑物的最大熱負荷出現的時間較短,也就是說有很短的時間內可以達到最大熱負荷。氣候補償器隨著室外空氣溫度的大小,及時改變電動調節閥開度來改變供回水混合比例,調整換熱站二次網的供水溫度,實現換熱站供熱量的動態調節。經測試,氣候補償器運行效果良好,并且,安裝氣候補償器對于解決供暖系統無法實現按需調節的功能的問題具有顯著的效果。
(2)增加單臺冷機的供冷面積。調研發現,7、8月份室外溫度較高,門診樓和診斷樓冷水機組負荷率一般在80%左右,能夠使冷水機組控制在一個很高的利用率。然而,在5、6、9月份,門診樓和診斷樓冷水機組的負荷率在50%以下。機組負荷率在50%到90%之間時,離心式制冷機組的COP最高,能夠達到很高的利用率。當離心式制冷機組的COP最高時,單位冷量耗電量最少,制冷機組在這種負荷率下工作最節能。然而,當制冷機組的負荷率低于50%時,機組的COP會有顯著的下降,長期使制冷機組的負荷率低于50%,不僅會降低機組的COP值,而且單位冷量耗電量也會增加,另外,機組的負荷率較低容易引起機組喘振,影響正常運行,甚至影響制冷機組運行壽命。鑒于以上情況造成的能源浪費,將門診樓、診斷樓空調系統的分水器、集水器通過DN250的管道進行連接,7、8月份門診樓與診斷樓各自供冷,5、6、9三個月門診樓與診斷樓共同使用門診樓內的制冷機組,同時提供門診樓、診斷樓冷量。
(3)冷凍水泵變頻改造。原中央空調冷凍水系統中存在著嚴重的“大流量小溫差”的問題。因此,將空調冷凍水系統節能作為重點,提出的改造對策是將該醫院建筑門診樓的冷凍水系統進行變頻改造。冷凍水泵選用ACS510-01-157A-4 75kW的2套變頻控制柜。該系統主要是采用定溫差的控制方式,溫差設定值為5℃,并將溫度傳感器安裝于供回水管處。
本文進行的節能項目的分析僅僅是針對暖通空調系統中的幾項節能措施進行了分析,實際工程中醫院的暖通空調系統更加具有復雜性,亟待探討與解決。
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