采用合同能源管理模式對醫(yī)院供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造的探討

□ 葛建涇 GE Jian-jing 陳戎 CHEN Rong

公共建筑單位面積能源消耗是各建筑類型中最高的，而醫(yī)院建筑作為功能布局復(fù)雜、能源形式多樣、用能時長久的公共建筑之一，能耗是一般公共建筑的1.6 ～2.0 倍[1]。杭州某醫(yī)院隨著醫(yī)院規(guī)模的逐年增加、醫(yī)療設(shè)備的不斷更新、醫(yī)療服務(wù)的不斷提高，醫(yī)院能耗也呈現(xiàn)不斷增長之勢，節(jié)能管理成為醫(yī)院后勤管理日益關(guān)注的重點。為打造資源節(jié)約型、環(huán)境友好型綠色醫(yī)院，讓有限的節(jié)能改造資金發(fā)揮更大的效益，醫(yī)院決定采用合同能源管理模式對全院供熱系統(tǒng)實施節(jié)能改造。合同能源管理的定義為：“節(jié)能服務(wù)公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能項目的節(jié)能目標(biāo)，節(jié)能服務(wù)公司為實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)向用能單位提供必要的服務(wù)，用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務(wù)公司的投入及其合理利潤的節(jié)能服務(wù)機(jī)制。”其實質(zhì)就是以減少的能源費用來支付節(jié)能項目全部成本的節(jié)能業(yè)務(wù)方式。本文通過對該醫(yī)院供熱系統(tǒng)改造全過程進(jìn)行分析，總結(jié)運用合同能源管理在醫(yī)院類項目上進(jìn)行節(jié)能改造的經(jīng)驗。

項目概況

1.醫(yī)院建筑分布及供熱系統(tǒng)介紹。杭州某醫(yī)院占地26240.4平方米，建筑總面積57330 平方米，實際開放床位數(shù)為1100 張，院內(nèi)共有4 幢主要的建筑物。醫(yī)院內(nèi)部建筑分布圖見圖1。

圖1 醫(yī)院內(nèi)部建筑分布圖

1 號樓為行政及醫(yī)技大樓，未接入鍋爐蒸汽供熱管道，不在改造范圍內(nèi)。2 號樓為老年科病房樓，地下一層，地上八層，其中一至七層為病房樓。屋頂機(jī)房有2 個汽水容積式換熱器。3 號樓為精神科病房樓(在建，預(yù)計2020 年初投入使用)：地下二層，地上九層，地下一層設(shè)置承壓水箱。4 號樓為醫(yī)療綜合樓：地下二層，地上九層，地下二層已有3 個汽水容積式換熱器。地下一層為食堂，每日供應(yīng)就餐人數(shù)約2500 人。醫(yī)院有兩個燃?xì)庹军c：A 站點燃?xì)夤┤汗嵩O(shè)備，B 站點燃?xì)夤┦程迷罹?。醫(yī)院現(xiàn)有(在建)房屋供熱情況見表1。

表1 醫(yī)院現(xiàn)有(在建)房屋供熱情況

2.改造前供熱系統(tǒng)狀況。改造前，集中供熱鍋爐設(shè)備位于2號樓地下室，主要有1 臺2T/h(江蘇航星2000 年生產(chǎn))蒸汽鍋爐、1 臺4T/h(杭州特富2007 年生產(chǎn))蒸汽鍋爐，通過院內(nèi)蒸汽管網(wǎng)，將蒸汽送至2 號、4 號樓作為兩幢樓中央空調(diào)和衛(wèi)生生活熱水的熱源；另一路蒸汽提供食堂作為蒸煮熱源。由于蒸汽鍋爐使用時間較長，已經(jīng)接近鍋爐使用年限，鍋爐效率較低，燃?xì)獾南南鄬^多，已達(dá)到設(shè)備更新年限，且經(jīng)常出現(xiàn)故障，每年零配件費用上升顯著。此外，兩臺設(shè)備作為壓力容器的特種設(shè)備，需由3 名持證人員24 小時輪班管理，每年需固定支出人員經(jīng)費、設(shè)備維保及年檢費用。改造前醫(yī)院為降低能耗，部分采暖期采用分時段供熱方式進(jìn)行管理：供熱水指定時段為上午7∶00-9∶00、下午18∶00-20∶00。冬季空調(diào)上午7∶00-10∶00，下午18∶00-21∶00，極寒天氣下空調(diào)時間適當(dāng)延長。

隨著醫(yī)院4 號樓的建成啟用、3 號樓的開工建設(shè)，醫(yī)院鍋爐設(shè)備在冬季采暖期已處于滿負(fù)荷運行狀態(tài)，且原分時段供熱的方式受到心身科、兒少科、開放特需等病區(qū)的詬病，滿足不了病人提出24 小時供熱的需求。在建工程3 號樓將于2020 年啟用，因此，醫(yī)院決定于2018 年啟動對全院供熱系統(tǒng)的改造，使其節(jié)能環(huán)保并滿足今后需要。

供熱系統(tǒng)改造方案

本次系統(tǒng)改造堅持以問題為導(dǎo)向，針對改造前所面臨的設(shè)備老化、設(shè)備擴(kuò)容、24 小時供熱、降低運行成本等幾大突出問題，尋求最合理、最經(jīng)濟(jì)的解決方案，整套改造方案均遵循以下幾個原則。

1.根據(jù)使用需求優(yōu)選設(shè)備并考慮預(yù)留。原2 臺蒸汽鍋爐做報廢處理，由于醫(yī)院對蒸汽需求不多僅食堂蒸煮，再綜合考慮運行成本與鍋爐房內(nèi)空間，采用了超低氮真空冷凝熱水機(jī)組提供熱源。該類機(jī)組具有同時供應(yīng)多路熱水，熱效率超過94%且基本不衰減，不屬于特種設(shè)備無須特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所登記及年檢，無須24 小時持證值班，腐蝕水垢少等特點，技術(shù)也比較成熟，醫(yī)院的節(jié)能改造案例多。

根據(jù)現(xiàn)場勘查及醫(yī)院的用熱需求〔考慮3 號樓(在建)設(shè)計熱負(fù)荷預(yù)留量后全院總熱負(fù)荷為316.3×104kcal/h〕，綜合考慮經(jīng)濟(jì)節(jié)能的使用要求(夏季只供應(yīng)生活熱水，且生活熱水需求量小)，選擇了3 臺低氮真空冷凝熱水機(jī)組：2 臺供熱功率為1750KW(即120×104 Kcal/h)參數(shù)型號為YHZRQ-150NNW、1 臺供熱功率700KW(60×104 Kcal/h)參數(shù)型號為YHZRQ-60NNW。根據(jù)季節(jié)溫度情況，自主搭配調(diào)節(jié)供熱設(shè)備：冬季3 臺滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)可完全滿足全院總熱負(fù)荷；夏季可只開啟一臺小型熱水機(jī)組YHZRQ-60NNW，以節(jié)約能源。

2.新項目帶老項目實施單體建筑的設(shè)備更新。本次改造處于項目“新老交接”階段——2 號樓于2007 年啟用、4 號樓于2016 年建成啟用、3 號樓在建將于2020 年啟用。3 號樓的供熱設(shè)備按照改造方案在建造過程中調(diào)整了原設(shè)計方案，在其地下一層設(shè)置承壓水箱并在總管上增加一套循環(huán)水泵。2 號樓屋頂?shù)娜莘e式換熱器及鍋爐房至屋頂設(shè)備蒸汽管路年久易壞，因此改造方案將汽-水容積式換熱器改造成水-水容積式換熱器并重新布置熱水管道至屋頂。4 號樓熱交換設(shè)備剛啟用，完全按照2、3 號樓的改造方案更新設(shè)備的量較大、浪費較多，因此針對4 號樓制定了近、遠(yuǎn)期兩套方案：(1)遠(yuǎn)期方案(3 號樓啟用且總管接入4 號樓后)：將原有汽-水容積式換熱器改造成水-水容積式換熱器，總管上增加一套循環(huán)水泵(與3 號樓改造方案一致)；(2)近期方案(3 號樓未啟用，總管未接入4 號樓前)：在4 號樓屋頂購置一套小型蒸汽發(fā)生器，燃?xì)鈴墓┦程玫腂 燃?xì)饪诮尤?，所產(chǎn)生的蒸汽直接接入原容積式換熱器，可不更換4 號樓原有設(shè)備。該方案既保證了4 號樓正常的運轉(zhuǎn)，也為今后遠(yuǎn)期方案的實施提供了不間斷供熱的備用系統(tǒng)，可謂一舉兩得。

3.燃?xì)饪诰徒尤霚p少途中損耗。改造前，供4 號樓及食堂的室外蒸汽管路線路長達(dá)171 米橫穿整個院區(qū)，途中熱損耗非常大；沿途兩個室外疏水閥處于人行道邊，有較大安全隱患。為了減少沿途損耗并消除安全隱患，廢棄原室外蒸汽管路，4 號樓的近期改造方案采取就近取氣的方式——從原供應(yīng)食堂灶具的B燃?xì)庹军c申請燃?xì)鈹U(kuò)容后取氣，在4 號樓屋頂增加小型蒸汽發(fā)生機(jī)組(該蒸汽發(fā)生機(jī)組為適用于室外的一體化供熱設(shè)備，集兩臺蒸汽發(fā)生器、軟水處理與給水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)于一體，全部在工廠預(yù)制組裝完成，體積小、自重輕，且可根據(jù)供熱需求的大小自動調(diào)整兩臺蒸汽發(fā)生器的啟停)安裝于4 號樓屋頂，產(chǎn)生的蒸汽直接接入原容積式換熱器即可供熱。

4.合同能源管理方式的選擇。本次改造一方面為了滿足醫(yī)院規(guī)模擴(kuò)張后全院總熱負(fù)荷(即316.3×104kcal/h)的需要；另一方面通過節(jié)能措施進(jìn)一步降低供熱系統(tǒng)的能耗與運維成本，即希望達(dá)到供熱成本不增加的目標(biāo)。根據(jù)上述改造目標(biāo)，第一個目標(biāo)通過優(yōu)化設(shè)備選型達(dá)到，但要實現(xiàn)第二個改造目標(biāo)存在很大的不確定性：采用哪些節(jié)能技術(shù)、改造范圍的大小、資金投入的多少等專業(yè)性很強(qiáng)的問題需要得到解答并融入改造方案中。缺乏改造資金和節(jié)能技術(shù)水平不足成為制定改造方案最大的難題。

引入合同能源管理模式成功地解決了上述難題。采取合同能源管理方式后，系統(tǒng)改造的方案、施工及費用全部由節(jié)能公司承擔(dān)，醫(yī)院不涉及改造資金的投入，但為了獲取更合理的改造方案、更優(yōu)惠的節(jié)能收益分配率，醫(yī)院采用了公開招標(biāo)的競爭方式擇優(yōu)選擇節(jié)能服務(wù)商。招標(biāo)評價指標(biāo)涉及改造設(shè)備的參數(shù)、系統(tǒng)整體安全性能、機(jī)房設(shè)備占用率、運行維護(hù)方案、設(shè)備所有權(quán)轉(zhuǎn)讓周期、收益分配方案等實質(zhì)性內(nèi)容，經(jīng)評審擇優(yōu)選擇中標(biāo)單位。中標(biāo)的節(jié)能服務(wù)商為專業(yè)節(jié)能鍋爐的制造企業(yè)，通過其專業(yè)服務(wù)為醫(yī)院制定了更優(yōu)化、更個性化的改造方案，實施過程中將改造施工對醫(yī)院經(jīng)營的影響降到了最低。

在節(jié)能收益方面，在合同期的8 年里，前五年醫(yī)院根據(jù)改造前一年的燃?xì)赓M金額每年支付給節(jié)能服務(wù)商，后三年節(jié)能的收益合同雙方按一定比例分成，8 年后設(shè)備所有權(quán)歸醫(yī)院。同時，合同期內(nèi)節(jié)能服務(wù)商還負(fù)責(zé)鍋爐設(shè)備的維保費、年檢費、值班人員工資等運維費用，超額完成預(yù)期目標(biāo)，最終實現(xiàn)雙方共贏。

項目改造經(jīng)濟(jì)分析

1.節(jié)能服務(wù)商提供的系統(tǒng)改造投入費用測算。本供熱系統(tǒng)節(jié)能服務(wù)商提供的系統(tǒng)改造投入費用預(yù)算合計261.5 萬元，其中設(shè)備更新195.1 萬元；采暖、衛(wèi)生熱水管改造安裝費用65 萬元；設(shè)備運輸及吊裝費用1.4 萬元。

2.方案經(jīng)濟(jì)效益分析。改造前一年，醫(yī)院供熱采暖面積為3.2萬m2，供熱天然氣用量37.4 萬m3，天然氣價格3.40 元/m3，費用總127.16 萬元。在不考慮人工、維保、維修、年檢等其他費用的基礎(chǔ)上，醫(yī)院與節(jié)能服務(wù)商經(jīng)招投標(biāo)后確定以127.16 萬元/年作為今后節(jié)能收益分?jǐn)偟幕鶖?shù)，如醫(yī)院供熱采暖面積增加(3 號樓投入使用后供熱采暖面積為5.1 萬m2)，按照面積同比進(jìn)行調(diào)整，即202.64 萬元/年作為節(jié)能收益分?jǐn)偦鶖?shù)。

表2 系統(tǒng)改造前后醫(yī)院支出費用測算

對于節(jié)能服務(wù)商，根據(jù)合同能源管理的合同，節(jié)能服務(wù)商承擔(dān)了前期改造費用261.5 萬元，改造完成后預(yù)測燃?xì)夤?jié)省率可達(dá)到20%，在不考慮燃?xì)鈨r格調(diào)整和資金成本的情況下，預(yù)計6 年收回改造成本，后實現(xiàn)盈利。對于一般節(jié)能服務(wù)企業(yè)，上述節(jié)能方案存在較大的投資風(fēng)險，但本次改造的節(jié)能服務(wù)商作為專業(yè)節(jié)能鍋爐的制造企業(yè)，有能力在運營期通過專業(yè)化、精細(xì)化的管理手段與措施，實現(xiàn)更高的節(jié)能率，縮短投資回收期。

3.實際運行情況。目前，系統(tǒng)整體改造工程已完成并投入使用。在3 號樓未投入使用且4 號樓遠(yuǎn)期換熱設(shè)備未更新前，監(jiān)測近三個月的燃?xì)鈹?shù)據(jù)，燃?xì)夤?jié)省率已達(dá)到12%，基本達(dá)到預(yù)期節(jié)能目標(biāo)。經(jīng)系統(tǒng)磨合期后，節(jié)能服務(wù)商將根據(jù)醫(yī)院供熱采暖使用情況，調(diào)整更具體、更精細(xì)的運維方案，以期達(dá)到更高的節(jié)能率。同時，醫(yī)院鍋爐房整體運維交由節(jié)能服務(wù)公司接管，相應(yīng)的人工費、年檢費、維保費等大幅減少。

結(jié)論

醫(yī)院通過采用合同能源管理方式進(jìn)行了本次供熱系統(tǒng)的改造，通過競爭的方式獲取了最優(yōu)解決方案與最優(yōu)的節(jié)能收益方案，從改造完成投入使用到目前，在系統(tǒng)24 小時供熱的前提下，同比實現(xiàn)降低燃?xì)饽芎?2%左右，節(jié)能效果顯著。對于醫(yī)院，本次改造實現(xiàn)了熱源擴(kuò)容與節(jié)能目標(biāo)，也降低了供熱系統(tǒng)的運維成本；對于節(jié)能服務(wù)商，依靠其專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢實現(xiàn)系統(tǒng)較高的節(jié)能收益，可盡早收回改造成本，實現(xiàn)盈利預(yù)期。對于合同能源管理的合同雙方來講實現(xiàn)了共贏。