淺析醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)及節(jié)能改造案例

張 鑫

(山西白求恩醫(yī)院,山西 太原 030032)

隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的快速發(fā)展，醫(yī)院建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，醫(yī)患人員對(duì)醫(yī)療環(huán)境的要求不斷提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的建筑“標(biāo)配”。建筑能耗中60%來自空調(diào)系統(tǒng)，所以集中空調(diào)系統(tǒng)是否合理運(yùn)行，直接影響到醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)效益；此外，綠化灌溉、照明用電等等也是醫(yī)院能源消耗大戶，因此，在低碳環(huán)保背景下開展醫(yī)院節(jié)能工作意義重大，開展這方面的節(jié)能降耗改造已然成為各單位的工作重點(diǎn)。本文結(jié)合改造案例，提出了開展節(jié)能降耗工作的對(duì)策及方法。

1 醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1)隨著社會(huì)和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)健康水平的追求和對(duì)醫(yī)院設(shè)施、環(huán)境的需求也發(fā)生了深刻的變化，醫(yī)院的功能不再是單純追求治療疾病的唯一手段，都是集醫(yī)療、科研、教學(xué)、保健為一體的現(xiàn)代大型綜合醫(yī)院，醫(yī)院暖通空調(diào)能耗與一般建筑的能源消耗不一樣，具有如下一些特點(diǎn)：建筑規(guī)模大，布局多，空調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜；用能人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括病人及家屬、醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)院管理辦公人員、后勤保障人員；大型醫(yī)療設(shè)施多，設(shè)備熱負(fù)荷大；用能時(shí)間長(zhǎng)，好多設(shè)備都需要24 h不間斷運(yùn)行。以山西白求恩醫(yī)院為例，建筑面積30萬m2，每天用能人數(shù)在18 000人左右。

2)醫(yī)院作為重要的特殊公共建筑，其人員密集，不同人員對(duì)環(huán)境要求也不一樣，如手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室、分娩室等對(duì)潔凈度、風(fēng)速、風(fēng)壓溫濕度等參數(shù)有明確要求；而信息數(shù)據(jù)機(jī)房及大型醫(yī)療設(shè)備等對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性要求較高，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞影響到醫(yī)療工作的開展。住院病房及行政辦公樓空調(diào)系統(tǒng)的要求相對(duì)靈活，滿足日常采暖及制冷要求即可。以山西白求恩醫(yī)院為例，中央空調(diào)系統(tǒng)分門診、醫(yī)技住院、教學(xué)、行政和潔凈共5個(gè)區(qū)。

3)由于醫(yī)療服務(wù)的特殊性，醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)需要不間斷運(yùn)行，而且必須穩(wěn)定可靠。門診、住院病房及行政辦公區(qū)夏季運(yùn)行4個(gè)月，冬季運(yùn)行6個(gè)月；手術(shù)室等潔凈區(qū)域需要365 d常年運(yùn)行。系統(tǒng)大、分區(qū)多、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，是醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)的特征，鑒于此，醫(yī)院的建筑能耗遠(yuǎn)高于其他公共建筑，電能又是醫(yī)院最主要的能耗類型，大部分醫(yī)院年度電費(fèi)少則百萬元多則上千萬元，而電能結(jié)構(gòu)分布方面，其最主要的消耗來源均為各類空調(diào)設(shè)備，不同的是老醫(yī)院以各類分體式空調(diào)為主，新建醫(yī)院以集中空調(diào)為主，據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)耗電已經(jīng)占到醫(yī)院整體電能消耗的40%左右，暖通空調(diào)系統(tǒng)電耗絕對(duì)是醫(yī)院的“電能消耗大戶”，因此，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，探索暖通空調(diào)系統(tǒng)能源管控模式和優(yōu)化運(yùn)行方案就顯的尤為重要，是控制醫(yī)院電能成本的關(guān)鍵，是醫(yī)院開展節(jié)能工作的重點(diǎn)研究方向，節(jié)能潛力巨大。

2 醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的管理特點(diǎn)

2.1 機(jī)房機(jī)組的管控

大型機(jī)組主要有制冷主機(jī)及組合式空調(diào)機(jī)組，制冷主機(jī)可以依靠機(jī)組自身成熟的自控技術(shù)，滿足后勤管理者多樣的輸出控制要求。組合式空調(diào)機(jī)組也可以引入群控技術(shù)集中管理，根據(jù)房間使用要求控制機(jī)組的開啟時(shí)間，臺(tái)數(shù)及送風(fēng)溫度?？傊谥醒肟照{(diào)系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備的管理上，由于這些設(shè)備相對(duì)集中且有各自的機(jī)房，再依托先進(jìn)的自控技術(shù)，并非難點(diǎn)，相對(duì)容易分配調(diào)整，可進(jìn)行有效管理。

2.2 末端區(qū)域浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在

然而，醫(yī)院后勤管理者對(duì)于樓宇內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)末端的使用區(qū)域往往缺乏有效的管理手段。以山西白求恩醫(yī)院為例，全院安裝的風(fēng)機(jī)盤管等末端空調(diào)設(shè)備有6 000臺(tái)左右，分布在醫(yī)院的公共區(qū)域及各個(gè)房間，各房間都設(shè)有空調(diào)控制面板，盤管的開關(guān)、溫度的設(shè)定、風(fēng)量的大小調(diào)整均由各使用區(qū)域人員進(jìn)行控制，空調(diào)不及時(shí)關(guān)閉或者溫度設(shè)置過高過低等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，醫(yī)院屬于公共場(chǎng)所，人員眾多，所以單純的依靠加強(qiáng)人員宣教節(jié)能，收效甚微，末端浪費(fèi)嚴(yán)重。末端浪費(fèi)掉的冷熱源勢(shì)必會(huì)由前端機(jī)組產(chǎn)出更多的冷熱源來維持整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的需求，產(chǎn)出更多的冷熱源就意味著需要有更多的電能的消耗，所以縱然后勤管理人員對(duì)前端機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備進(jìn)行再精細(xì)的管控也無法規(guī)避能源浪費(fèi)的問題?？偨Y(jié)起來醫(yī)院中央空調(diào)的管理難點(diǎn)就是“前端可控、末端失控”。

3 節(jié)約型醫(yī)院建設(shè)節(jié)能改造實(shí)例

1)雖然“前端可控”，但通過實(shí)際運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，依然有節(jié)能空間。針對(duì)醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)大、分區(qū)多的特點(diǎn)，可以通過增加板換系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)少開制冷機(jī)組從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。以山西白求恩醫(yī)院為例，實(shí)施了以下節(jié)能改造：我院凈化空調(diào)及住院病房大制冷系統(tǒng)機(jī)房位于住院樓-1層。凈化系統(tǒng)制冷面積約10 000 m2，冷負(fù)荷為740 kW，病房大制冷系統(tǒng)夏季剩余冷負(fù)荷約為10 000 kW，完全能滿足凈化系統(tǒng)制冷需求。本次改造內(nèi)容：拆除病房大系統(tǒng)一臺(tái)閑置板式換熱器及閥門等附件，搬運(yùn)至凈化制冷機(jī)房；對(duì)原有管道改造，將凈化制冷系統(tǒng)通過板換與病房大制冷系統(tǒng)換熱，換出低溫冷水供至手術(shù)室等潔凈區(qū)域使用。另外，針對(duì)手術(shù)室區(qū)域冬季也需要制冷的實(shí)際情況，我們對(duì)手術(shù)室潔凈制冷組進(jìn)行了改造，增加了一套板換系統(tǒng)，當(dāng)冬季室外平均溫度低于5 ℃時(shí)，通過操作閥門切換，實(shí)現(xiàn)“免費(fèi)供冷”模式，即將屋頂?shù)睦鋮s塔作為冷源，給冷凍水換熱降溫，大大減少制冷主機(jī)的電能消耗。2)針對(duì)醫(yī)院中央空調(diào)“末端失控”管理難點(diǎn)，可以通過建立末端風(fēng)機(jī)盤管群控系統(tǒng)來解決，通過安裝無線溫控器，實(shí)時(shí)采集各區(qū)域溫度數(shù)據(jù)反饋至后臺(tái)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器根據(jù)管理人員預(yù)設(shè)的溫度來自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)盤管的出風(fēng)量，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管以最大風(fēng)量檔位進(jìn)行冷熱源釋放；當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，自動(dòng)調(diào)整到最低風(fēng)量檔位進(jìn)行區(qū)域保溫，有效規(guī)避了區(qū)域冷熱源的浪費(fèi)。3)鍋爐蒸汽冷凝水是一種清潔、優(yōu)質(zhì)的熱源，合理利用蒸汽冷凝水可以明顯減少鍋爐燃料消耗，降低蒸汽生產(chǎn)成本，是鍋爐供熱中節(jié)能節(jié)水的有效措施。根據(jù)醫(yī)院的布局特點(diǎn)，我們對(duì)冷凝水回收系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將三個(gè)區(qū)域的冷凝水分別進(jìn)行回收利用，安裝回收泵組，收集水量最大的兩個(gè)區(qū)直接將管道鋪設(shè)至鍋爐房，回收至冷凝水箱，直接作為鍋爐補(bǔ)水使用，收集水量相對(duì)較小的一個(gè)區(qū)將管道鋪設(shè)至洗衣房，作為洗滌熱水使用。4)目前，我院日門診量接近10 000人次，醫(yī)院衛(wèi)生間使用也非常頻繁。為了避免水龍頭、普通的大便器腳踩閥因使用次數(shù)多而出現(xiàn)的損壞，造成長(zhǎng)流水現(xiàn)象，我們對(duì)全院的公共衛(wèi)生間進(jìn)行了改造，全部更換為非手觸感應(yīng)式出水，節(jié)水率可達(dá)50%，既避免了水資源的浪費(fèi)，又滿足了醫(yī)院感染質(zhì)控的要求，一舉雙得。5)我院綠化面積約50 000 m2，每年用于綠化灌溉的水量非常大。為了節(jié)約水資源，我們自行設(shè)計(jì)并安裝了雨水回收管網(wǎng)，直接將雨水回收至醫(yī)院既有的中水系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)利用，每年可節(jié)約水量約2 000 t。6)在新建大樓和舊住院樓改造過程中，逐步淘汰了原始高耗能的白熾燈具，更換為高效節(jié)能的LED照明燈具，屋面安裝的醫(yī)院標(biāo)識(shí)字體，也全部更換為L(zhǎng)ED燈珠。7)建立能耗檢測(cè)平臺(tái)可以對(duì)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能。我院對(duì)制冷換熱系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等進(jìn)行了遠(yuǎn)程監(jiān)控改造，改造內(nèi)容涉及冷水主機(jī)15臺(tái)、冷卻塔20臺(tái)、空調(diào)機(jī)組34臺(tái)、新風(fēng)機(jī)組95臺(tái)、送排風(fēng)機(jī)78臺(tái)、污水坑(單泵)93個(gè)、污水坑(雙泵)32個(gè)?？蓪?shí)現(xiàn)以下功能：制冷換熱系統(tǒng)中對(duì)整個(gè)冷凍水、冷卻水系統(tǒng)的供/回水溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)里分別設(shè)有各個(gè)水溫、水壓、水流量的高限和底限設(shè)定值，當(dāng)水溫、水壓、水流量超過或低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并分析原因及提醒檢修；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)啟?？刂啤⑺惋L(fēng)溫度控制、冬季機(jī)組防凍控制，工作時(shí)間內(nèi)，送回風(fēng)溫度高于或低于控制范圍，盤管表面溫度低于設(shè)定值，均可反饋至監(jiān)控平臺(tái)，方便值班人員第一時(shí)間進(jìn)行對(duì)應(yīng)處置，大大減少了能源的浪費(fèi)；集水坑實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、運(yùn)行狀態(tài)、手/自動(dòng)狀態(tài)、超高液位進(jìn)行監(jiān)控，有效避免了溢水事故的發(fā)生。通過此次動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的建立，對(duì)醫(yī)院整個(gè)能耗系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了日常監(jiān)控和分析，不僅用信息化手段保障了各設(shè)施系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，更節(jié)約了管理成本和人力成本，對(duì)后勤管理水平也有了大的提升。

4 結(jié)語

醫(yī)院能耗管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，做好開源節(jié)流是工作的關(guān)鍵，科學(xué)合理評(píng)估，選擇適合醫(yī)院自身發(fā)展的節(jié)能項(xiàng)目是必要手段，通過科學(xué)管理、反復(fù)實(shí)踐，從點(diǎn)滴做起，管理節(jié)能和技術(shù)改造節(jié)能同時(shí)開展，更能有效降低醫(yī)院能耗。