空壓機余熱利用在醫(yī)院病房熱水系統(tǒng)中的應用

何德慶

江門市人民醫(yī)院后勤管理中心，廣東江門 529000

空壓機余熱利用在醫(yī)院病房熱水系統(tǒng)中的應用

何德慶

江門市人民醫(yī)院后勤管理中心，廣東江門 529000

隨著能源的日益短缺，空壓機余熱回收利用越來越廣泛。該研究以醫(yī)院裝備的醫(yī)用空壓機利用其余熱制取病房生活用熱水的節(jié)能改造項目為例，分析醫(yī)院利用空壓機余熱制取熱水項目的節(jié)能改造效果。醫(yī)用空壓機的余熱利用項目不僅降低了醫(yī)院的運行成本，也響應了國家節(jié)能減排的號召。

醫(yī)用空壓機余熱利用；病房熱水；節(jié)能減排

隨著全球能源的日益短缺，節(jié)能減排成為全球的重要議題。我國出臺的“十二五”規(guī)劃節(jié)能減排號召，成為各行各業(yè)發(fā)展節(jié)能減排的指導精神。對于醫(yī)院而言，醫(yī)療設備的節(jié)能減排不僅是響應國家號召，也是醫(yī)院降低運營成本的一項必要措施[1]。

醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)、集中供氧系統(tǒng)和中心吸引系統(tǒng)組成的醫(yī)用供氣系統(tǒng)是現(xiàn)代化醫(yī)院必備的醫(yī)用氣體項目[2]。醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)廣泛應用于醫(yī)用制氧、正壓用途等各個臨床科室，是醫(yī)療臨床重要的技術保障支撐。醫(yī)用空壓機從環(huán)境中吸取常壓的空氣，經(jīng)過壓縮后排出高壓的壓縮空氣與后續(xù)的一系列處理設備組成醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)。整個制備醫(yī)用壓縮空氣的過程中電能轉換為空氣勢能（即壓縮空氣）和大量熱能。醫(yī)用空壓機系統(tǒng)在醫(yī)院的設備中屬于能耗大戶，其節(jié)能減排對醫(yī)院降低運營成本具有一定的作用。因此醫(yī)用空壓機的能耗被充分利用也逐步得到了重視。

目前醫(yī)用的壓縮空氣系統(tǒng)大多采用螺桿空壓機供氣。螺桿空壓機由于自身的設計結構和工作原理的限制，其輸入的能量只有30%左右轉換成壓縮空氣，而70%的能量轉化成了壓縮熱（余熱）?？諌簷C運行產(chǎn)生的余熱，如果不交換掉，可引起電機高溫及排氣高溫，不但影響空壓機的使用壽命，更影響壓縮空氣的質(zhì)量；如果由冷卻系統(tǒng)將熱量排放，不但浪費了能源，更會造成熱污染。因此將此部分熱量回收利用是對能源利用的深度挖掘，對于壓縮機的節(jié)能降耗具有重大意義[3]。圖1為醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)工作原理圖。

圖1 醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)工作原理圖

在醫(yī)院病房的供水系統(tǒng)中有冷水和熱水兩套系統(tǒng)。病房熱水系統(tǒng)為患者的住院期間提供生活用熱水，對于患者護理康復和身心健康具有重要的作用。目前該院采用空氣能熱泵的方式供應熱水，每年設備的維護保養(yǎng)和電能的消耗是一筆不小的費用。利用空壓機余熱制取熱水是在不改變螺桿空壓機原有工作狀態(tài)的前提下合理充分利用空壓機的方法[3]。通過循環(huán)水泵把醫(yī)用空壓機的余熱經(jīng)過熱量回收裝置轉化為醫(yī)院病房必需的生活熱水供患者生活使用。項目以極低的運行成本（主要使水泵的少量運行成本）得到大量的生活熱水。同時又能優(yōu)化醫(yī)用螺桿空壓機的運行工況,實現(xiàn)醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的24 h無故障運轉和節(jié)能減排任務。

表1 兩種制取熱水的比較

1 空壓機余熱利用制取熱水項目介紹

其原理圖見圖2。

圖2 空壓機余熱利用制取熱水原理圖

在醫(yī)用空壓機內(nèi)部安裝熱量回收模塊后，常溫自來水通過泵A（循環(huán)泵）進行持續(xù)的循環(huán)供水與高溫的空壓機進行換熱將循環(huán)水箱中的冷水逐步加熱成65℃的熱水，此時熱水回收控制器啟動泵B（熱水增壓泵）將65℃的熱水泵入住院部樓頂?shù)谋厮渲袃Υ嫫饋?，供病房熱水洗澡和護理用途。泵B在循環(huán)水箱水量到達低水位時自動停止，此時循環(huán)水箱的自動補水電磁閥開始為循環(huán)水箱自動補充低溫的自來水，當循環(huán)水箱水位達到設定的高水位時，控制器關閉補水電磁閥。泵A啟動再將循環(huán)水箱的冷水進行加熱。當住院部樓頂水箱儲滿熱水時,水位控制傳感器給予熱回收控制器停止供應熱水信號,停止泵B工作，此時熱水將不在向樓頂補充。當病房使用熱水保溫水箱水位下降后，泵B將再次向住院部樓頂保溫水箱補充熱水。

醫(yī)用空壓機在醫(yī)院的所有醫(yī)療設備中屬于24 h常年開機的重要設備，通過余熱制取熱水應用于病房熱水供應系統(tǒng)具有良好的適用性，可以在不增加運營成本的前提下24 h不間斷向病房供應足量的生活熱水。

2 醫(yī)用空壓機余熱利用制取熱水項目的節(jié)能量及經(jīng)濟效益分析

2.1節(jié)能量分析

該院裝備兩臺ES30螺桿空壓機，裝機總功率：60 kw。以下對該項目產(chǎn)生的節(jié)能量進行分析。

2.2 余熱回收利用熱水量計算

按照余熱回收能量為裝機額定功率的70%計算，電力的熱值為3600 kJ/(kw·h)[4],醫(yī)用空壓機可回收的能量：

Q1=60×70%×3 600=151 200 kJ/h。

按設備每天滿負載運行18 h，每天可回收的熱量：

151 200×18=2 721 600 kJ/d

根據(jù)熱量計算公式：Q=C×M×△t

Q：功率，單位為：kJ； M：水量 單位：kg

△t：溫升（按照平均進水溫度20℃，出水溫度65℃即△t:45）

C：比熱容，水的比熱容：4.2 kJ/(kg.k)

每天可回收的熱水量：

M=Q÷（△t×C）=2 721 600÷（45×4.2）=14 400 kg/d

即通過安裝空壓機余熱利用系統(tǒng)每天可得到65℃熱水14.4噸。

按照住院部病房每名患者每天使用熱水60 L計算，該院在醫(yī)用空壓機上安裝了空壓機余熱利用制取熱水的系統(tǒng)后可以基本零費用的解決240名患者的生活用熱水問題。

2.3 多種制取病房生活用熱水的費用比較

該院實施利用空壓機余熱制取熱水項目前，住院部病房采用的是空氣能熱泵方式制取病房生活用熱水。見表1。

按照240名患者每天的病房生活用熱水費用計算：

采用空壓機余熱利用制取熱水：

每天需要的電費：0.4×14.4=5.76元

每年需要的電費：5.76×365=2 102.40元

采用空氣能熱泵熱水系統(tǒng)制取熱水：

每天需要的電費：10.8×14.4=155.52元

每年需要的電費：155.52×365=56 764.80元

通過以上計算可以看出，在醫(yī)用空壓機安裝余熱利用系統(tǒng)制取生活用熱水每年可以為醫(yī)院節(jié)約五萬余元的運行成本。如考慮空氣能熱泵的維護成本，此項目的效益更為可觀。

3 結語

空壓機的余熱利用具有巨大的節(jié)能潛力和經(jīng)濟效益[5]。醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)廣泛應用于醫(yī)用制氧、正壓用途等各個臨床科室，是為醫(yī)療臨床重要的技術保障和支撐。醫(yī)用空壓機余熱利用制取病房生活用熱水項目具有以下優(yōu)勢：①綠色環(huán)保，循環(huán)再生，節(jié)能降耗，沒有排放；②可24 h不間斷為醫(yī)院病房提供基本無成本的熱水滿足使用，提高患者的生活水平利于患者的身體康復和護理需要；③降低醫(yī)用空壓機的運行溫度，降低醫(yī)用空壓機的運行故障率，更好的滿足醫(yī)療臨床支撐保障；④節(jié)約病房生活熱水的制取成本，不僅降低了醫(yī)院的運作成本，也響應了國家節(jié)能減排的政策，具有良好的社會效益。

[1]許奎瑞.醫(yī)療設備節(jié)能降耗的分析及措施[J].中國醫(yī)療設備，2013(12): 22-23.

[2]蔣丹.醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)及應用[J].醫(yī)療設備，2012，25(12):32-33.

[3]孫鐵源，蔡茂林.壓縮空氣系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀與節(jié)能改造[J].機床與液壓，2010（13）：108-110，43.

[4]陳鵬高,高安華，任延榮，等.空壓機的節(jié)能改造[J].壓縮機技術，2013 (4):99-104.

[5]周震賢.絕熱效率角度淺析空壓機能效潛力[J].2014(80):41-45.

App lication of air Com pressor W aste heat Utilization in Hospital wards in the hotW ater System

HE De-qing
The Logistics Management Center，Jiangmen City People's Hospital，Jiangmen，Guangdong Province，529000 China

With the growing shortage of energy,the air compressor waste heat recovery and utilization ofmore and more widely.In this paper,themedical air compressor equipmentby the heat from the hospitalward life with the energy saving projectof hotwater for example,energy-saving effect of the air compressor waste heat heating water project by analysis of hospital.Medicalwaste heat of air compressor using the project notonly reduces the costof running the hospital,also in response to the national call for energy saving and emission reduction.

Themedical use of air compressorwaste heat；The hotwater unit；Energy-saving and emission reduction

R197.38

A

1672-5654(2015)04(c)-0111-02

2015-01-02）

何德慶（1981.1-），男，廣東江門人，本科，電器工程師，研究方向：醫(yī)用電器設備管理、維護、技改。