醫(yī)院建筑節(jié)能改造評估分析

邱 磊 李海軍 施羊林 楊智良

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 安徽合肥 230036)

醫(yī)院建筑節(jié)能改造評估分析

邱 磊 李海軍 施羊林 楊智良

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 安徽合肥 230036)

目前，建筑行業(yè)在國內(nèi)發(fā)展迅速，建筑節(jié)能已成為節(jié)約能源的一種有效方式。醫(yī)院作為大型公共建筑的一種，其建設(shè)發(fā)展迅猛，醫(yī)院的醫(yī)療成本不斷提高，運(yùn)行的能耗也日趨增加，因此，降低醫(yī)院的能耗已成為一種有效的節(jié)能措施?，F(xiàn)以某綜合醫(yī)院為研究對象，分析了醫(yī)院建筑能耗情況及在用能方面存在的問題，并從建筑的照明系統(tǒng)、用電系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)等方面進(jìn)行節(jié)能改造，提出改造措施，計(jì)算出單位建筑面積能耗減少量，和相當(dāng)減少CO2排放量，達(dá)到建筑節(jié)能的效果。

建筑節(jié)能；節(jié)能評估；能源消耗

引言

隨著人民生活水平的不斷提高，對環(huán)境的舒適度要求也日益重視，能源消費(fèi)急劇上升，供需矛盾日益突出，能源已成為中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的最大制約因素，中國政府已將“資源節(jié)約”列入新時(shí)期的基本國策。由于我國建筑業(yè)快速發(fā)展，建筑用能的數(shù)量持續(xù)增長，根據(jù)相關(guān)研究，建筑能源消耗量已達(dá)全國能源總消耗量的27.5%，其中，大型公共建筑的耗電量已達(dá)到居民住宅區(qū)的總耗電量。而醫(yī)院建筑又是各類建筑物中使用功能最復(fù)雜的，一般包括門急診、各檢查和治療科室、重癥監(jiān)護(hù)室(ICU、CC等)、手術(shù)室、藥庫、中心供應(yīng)、病房(普通病房、無菌病房)及后勤保障等部門，據(jù)報(bào)道，建筑總能耗量達(dá)到一般公共建筑的1.6—2倍。因此，提高醫(yī)院的建筑能效，建設(shè)低能耗的綠色醫(yī)院是現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

一、醫(yī)院建筑及熱工信息

某醫(yī)院地處合肥市高新區(qū)，為新建三甲綜合醫(yī)院，其地上建筑包括：一棟24層科教綜合樓51895.26平方米，一棟12層全科醫(yī)生培訓(xùn)基地22713.6平方米，一棟12層行政辦公樓18083.52平方米，一棟2層會議中心2410.8平方米，配套動力服務(wù)中心1200平方米，建筑連廊1505平方米。地下建筑分兩層，地下總面積為58191.08平方米，總建筑面積約為155999.3平方米。醫(yī)院建成后床位總數(shù)達(dá)到2000張，年門診量150萬人次，年提供住院服務(wù)6萬人次，年手術(shù)量2萬臺次。該醫(yī)院主要設(shè)置業(yè)務(wù)用房為科教綜合樓、全科醫(yī)生培訓(xùn)基地、行政辦公大樓、會議中心、動力服務(wù)中心、連廊等相關(guān)配套輔助用房。

醫(yī)院投入使用后主要供、用能系統(tǒng)包括：給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)等，消耗的主要能源和資源種類包括電力、天然氣、水、熱力。醫(yī)院年用電量約為：1812.96萬千瓦時(shí)，天然氣：52.34萬立方米，自來水：2.06萬立方米，熱能：40434.56百萬千焦，根據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》(GBT 2589—2008)計(jì)算其當(dāng)量值如圖1所示，年綜合能量消費(fèi)總量約為4228.10tce(當(dāng)量值)，單位建筑面積能耗為27.10kgce。

二、用能存在的問題及節(jié)能改造

1.存在的問題

(1)電氣及照明系統(tǒng)。由圖1可知，電力消耗在該醫(yī)院建筑中占的比重最大，分析建筑用電系統(tǒng)，建筑樓層中的照明燈具未采用新型的高效節(jié)能燈具，且電梯均未采用新型的節(jié)能裝置，造成電力浪費(fèi)。對空調(diào)的廢熱未建立回收裝置，造成熱源浪費(fèi)。

(2)用水系統(tǒng)。醫(yī)院所在城市年均降雨量較為豐富，且建筑面積較大，但未建立雨水回收系統(tǒng)，造成水源浪費(fèi)。

(3)醫(yī)院未提出具體使用可再生能源的措施。

2.節(jié)能改造措施及效用分析

(1)照明系統(tǒng)改造及效用分析

目前醫(yī)院各建筑樓層采用的主要是發(fā)光效率較低的T8熒光燈作為照明光源，節(jié)能改造采用電子鎮(zhèn)流器和高效的節(jié)能燈具如T5熒光燈代替T8熒光燈，壽命比T8熒光燈高一倍。節(jié)電效率高，照度也提高15%以上。在照明系統(tǒng)未改造前，各建筑年照明耗電量為645.19萬千瓦時(shí)，改造后，年照明耗電量節(jié)?。?45.19×25%=161.30萬千瓦時(shí)，折標(biāo)煤198.24tce。

(2)電梯系統(tǒng)改造及效用分析

醫(yī)院各建筑豎梯均改為采用(IPC-PF系列)電能回饋器將制動電能再生利用，該系統(tǒng)可以有效地將機(jī)械位能所產(chǎn)生的電能利用有源能量回饋器回送給交流電網(wǎng)供周邊其他用電設(shè)備使用，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電30%—40%[4]。IPC-PF系列電梯的回饋制動單元使用DSP中央處理器，精度高，速率高，穩(wěn)定性好，抗干擾性能強(qiáng)；它采用自診斷技術(shù)，確保輸出電壓準(zhǔn)確，防止電流回送，保證變頻器不收任何影響。經(jīng)計(jì)算，醫(yī)院豎梯改造后年耗電量為：22.44×60%=13.46萬kWh，比目前減少8.97萬kWh，折標(biāo)煤11.02tce。

(3)空調(diào)系統(tǒng)改造及效益分析

熱回收系統(tǒng)是將建筑物內(nèi)外的余熱(冷)或廢熱(冷)回收，然后將這些回收的熱(冷)量作為供熱(冷)或其他加熱設(shè)備的熱源從而加以利用的系統(tǒng)。

在空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置熱回收裝置，使得新風(fēng)與排風(fēng)進(jìn)行熱(冷)量交換，從而排風(fēng)所帶的熱(冷)量就傳遞給新風(fēng)，減少了新風(fēng)的加熱量或供冷量。在開空調(diào)的季節(jié)，它可以制備50—60攝氏度的熱水，滿足房間洗浴，廚房洗滌及工藝用熱水等，能減少天然氣的使用量。

(4)雨水回收系統(tǒng)及效益分析

雨水回收利用系統(tǒng)就是將從自然或人工集雨面流出的雨水進(jìn)行分流收集、儲存和利用，是一種從水文循環(huán)中獲取水為人類所用的方法。醫(yī)院若采用雨水回收系統(tǒng)，回收雨水經(jīng)處理后用于綠化澆灌、道路沖洗等。其建議方案如圖2所示。

醫(yī)院所在地年均降雨量約為1000mm，屋面徑流系數(shù)可取0.95，初期雨水棄流系數(shù)取0.85，季節(jié)折減系數(shù)取0.85，則醫(yī)院改造使用采用雨水回用系統(tǒng)后年可利用雨水量為：1.0×2000×0.95×0.85× 0.85/10000=0.14萬m3/年，折標(biāo)煤約0.12tce/a。改造后年用水量為：2.06-0.14=1.92萬m3/年。

(5)可再生能源的利用及效益分析

醫(yī)院所在地年日照時(shí)數(shù)大約在2000小時(shí)左右，太陽能較為豐富。根據(jù)醫(yī)院建筑的用能情況，擬采用真空熱水鍋爐與太陽能集熱裝置相互補(bǔ)充的模式，即在屋頂安裝太陽能真空管進(jìn)行太陽能集熱，太陽能熱水作為冷水預(yù)熱熱源，太陽能熱水系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱水通過鍋爐二次加熱后為醫(yī)院提供恒溫不間斷的生活熱水。

通過采用“燃?xì)忮仩t+太陽能輔助集中供熱系統(tǒng)”，估算時(shí)取合肥地區(qū)1+太陽能真空集熱管一天產(chǎn)生60℃的熱水120L、產(chǎn)生熱水有效天數(shù)200天，則可節(jié)約天然氣總量約為5.32萬立方米，折標(biāo)煤約64.58tce。改造后年耗天然氣量為47.02萬立方米，折算標(biāo)煤約570.83tce。

3.總體效益分析

根據(jù)上述分析，在采用一系列節(jié)能措施以后，醫(yī)院建筑年用電量減少209.26tce，年用水量減少0.12tce，年熱量減少64.58tce，其前后對比如圖3所示。

三、結(jié)論

通過對該醫(yī)院建筑能源的改造分析，該建筑項(xiàng)目電力總耗量為1803.21萬kWh/a，天然氣總耗量為52.34萬m3/a，自來水總耗量為2.06萬m3/a，醫(yī)院總綜合耗能量折標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量值為3906.39tce/a；年單位面積綜合能耗為27.10kgce，單位面積電耗為115.59kWh，單位面積水耗為0.13m3，單位面積氣耗為3.36m3。通過分析該醫(yī)院建筑耗能情況，給出了采用節(jié)能型照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)，增設(shè)雨水回收裝置以及太陽能的利用等改造措施，使得年綜合能耗減少了273.96tce，節(jié)能率達(dá)到7%以上，相當(dāng)于每年減少了682.98tCO2的排放。其效益具體如下：

1.采用電子鎮(zhèn)流器和高效的節(jié)能燈具如T5熒光燈代替T8熒光燈，年照明耗電量節(jié)省161.30萬千瓦時(shí)，折標(biāo)煤198.24tce/a，減少CO2排放量494.21t/a。

2.豎梯采用(IPC-PF系列)電能回饋器將制動電能再生利用，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電30%—40%，年耗電量減少8.97萬kWh，折標(biāo)煤11.02tce，減少CO2量27.47t/a。

以上兩項(xiàng)改造措施可使節(jié)電率達(dá)到9.39%，收到很好的改造效益。

3.空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置熱回收裝置，在開空調(diào)的季節(jié)，可以制備50—60攝氏度的熱水，滿足醫(yī)院一些生活用水。

4.采用雨水回收系統(tǒng)后，年可利用雨水量為0.14萬m3/年，折標(biāo)煤約為0.12tce/a，減少CO2量0.30t/a。

5.采用“燃?xì)忮仩t+太陽能輔助集中供熱系統(tǒng)”，可節(jié)約天然氣年總量約為5.32萬立方米，節(jié)能率達(dá)10.16%，折標(biāo)煤約64.58tce，減少CO2量161.00t/a。

圖1 醫(yī)院各能耗消費(fèi)量

圖2 雨水回收流程圖

圖3 能評前后能源使用量

[1]劉慧敏.醫(yī)院建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探討[C].中國醫(yī)院協(xié)會.2006北京醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)及裝備國際研討會論文集,2006(7).

[2]姜海勇,陳宇,胡昌俊.醫(yī)院節(jié)能技術(shù)的案例分析[C].數(shù)字社區(qū)&智能家居,2008.

[3]蘇紹輝.能量回饋節(jié)能技術(shù)在電梯節(jié)能中的應(yīng)用[C].企業(yè)導(dǎo)報(bào),2011.

Hospital building energy efficiency assessment analysis

Qiu Lei, Li Hai-jun, Shi Yang-lin, Yang Zhi-liang
(Anhui Agricultural University Institute of Technology, Hefei Anhui, 230036, China)

At present, construction industry has developed rapidly in China, building energy conservation has become an effective way of managing sources of energy. As a kind of large public buildings, the hospital construction is developing rapidly, the medical costs is raising, and the energy consumption is increasing, therefore, reducing the energy consumption of hospital is becoming an effective measure of saving energy. Now, regarding a hospital project as the research object, we count the use of energy, and get the building energy consumption; And we also evaluate the use of energy about the building from the building’s lighting system, power system, heating system and so on, then we analyse the problems of using energy, put some improvement measures, and make the energy consumption of unit building area, which is equal to reduse CO2 , so as to achieve the modern building energy efficiency standards.

building energy efficiency; energy saving assessment; energy consumption

TU832.1+ 3

A

1000-9795（2014）010-000197-02

［責(zé)任編輯： 鮑 雨］

邱 磊(1976-)，男，安徽太和人，講師，碩士，研究方向：土木工程、農(nóng)業(yè)工程。

安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目(2011SQRL055)；安徽省高校科研項(xiàng)目(KJ2011Z126)。