某三甲醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方案

文_彭國(guó)斌 遠(yuǎn)大能源利用管理有限公司

1 項(xiàng)目概況

某三甲醫(yī)院綜合大樓總建筑面積為263853m2，實(shí)際運(yùn)行空調(diào)面積為230000m2，建筑高度為98.2m，是以醫(yī)療、門(mén)診、病房為主要使用功能的綜合性建筑。

空調(diào)機(jī)房位于綜合樓地下一層，主要有3 臺(tái)6978kW燃?xì)庵比紮C(jī)組，1 臺(tái)4650kW燃?xì)庵比紮C(jī)組，4650kW，2330kW 離心機(jī)組各1 臺(tái)，總裝機(jī)容量27866kW。最大制冷負(fù)荷時(shí)開(kāi)3 臺(tái)6978kW直燃機(jī)可滿足要求，制熱負(fù)荷最大2 臺(tái)6978kW直燃機(jī)可以滿足要求。

冷凍水系統(tǒng)為分區(qū)二次泵變頻系統(tǒng)，分病房、門(mén)診、裙房三個(gè)區(qū)域，一次泵為定流量運(yùn)行，與冷水機(jī)一一對(duì)應(yīng)，連鎖隨冷機(jī)連鎖啟停，直燃機(jī)一次泵設(shè)一備用泵；二次泵采用變頻控制，與各自的用戶端匹配，每個(gè)空調(diào)水回路均在最不利點(diǎn)設(shè)置壓力傳感器，來(lái)控制二次泵的運(yùn)行。每臺(tái)主機(jī)冷水出水管進(jìn)一次泵前安裝有計(jì)量表，二次泵出水總管進(jìn)分水器前安裝有計(jì)量表?？照{(diào)冷熱水系統(tǒng)補(bǔ)水分別采用膨脹水箱補(bǔ)水定壓，水箱位于B 棟屋頂水箱間。

機(jī)房水泵間布置了四組分集水器：裙房熱水分集水器、裙房冷水分集水器、病房分集水器、門(mén)診分集水器。

裙房區(qū)域全年有供冷需求，裙房區(qū)域的空調(diào)水系統(tǒng)采用四管制；病房區(qū)域的空調(diào)水系統(tǒng)采用二管制。病房采用豎向及水平同程式空調(diào)水系統(tǒng)；裙房采用異程、同程式空調(diào)水系統(tǒng)，且管路上安裝有差壓動(dòng)態(tài)平衡閥。

冷卻塔采用橫流式，位于裙樓Ⅰ段的五層屋面上，采用變頻控制。3 臺(tái)冷卻塔為一組，負(fù)責(zé)電冷機(jī)的冷卻；11 臺(tái)冷卻塔為一組，負(fù)責(zé)直燃機(jī)的冷卻。冷卻水泵位于空調(diào)機(jī)房，與主機(jī)一一對(duì)應(yīng)，采用變頻控制。

2 系統(tǒng)存在問(wèn)題

該醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行已有多年，在冷水系統(tǒng)運(yùn)行中，在制冷高峰期，存在以下問(wèn)題：

①冷水供應(yīng)采用分區(qū)冷水二級(jí)泵變流量系統(tǒng)，初級(jí)泵為定流量泵與冷水機(jī)組一一對(duì)應(yīng)，初級(jí)泵和總回水間設(shè)有平衡管，用于平衡初級(jí)泵和二次泵流量和壓力。由于安裝位置的原因造成一次泵出水和總回水產(chǎn)生旁通，造成6#主機(jī)電空調(diào)的制冷量無(wú)法送出去。

②醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)設(shè)計(jì)為4 管制運(yùn)行，全年都有進(jìn)行制冷、采暖運(yùn)行，同時(shí)由于系統(tǒng)與醫(yī)院的舒適性空調(diào)系統(tǒng)并聯(lián)在一起，造成舒適性空調(diào)系統(tǒng)溫度按凈化空調(diào)運(yùn)行，造成醫(yī)院整體能耗費(fèi)用升高。

③整體能源價(jià)格變化：天然氣供應(yīng)緊張及價(jià)格變化大、電力價(jià)格一直下降；造成醫(yī)院空調(diào)能源費(fèi)用居高不下。

3 系統(tǒng)檢測(cè)

3.1 二次泵運(yùn)行情況檢測(cè)

二次泵大部分時(shí)間全部運(yùn)行，利用超聲波流量計(jì)及功率計(jì)對(duì)每臺(tái)泵都進(jìn)行單獨(dú)的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，門(mén)診樓分支單臺(tái)水泵的額定流量只有額定流量的80%，其它分支單臺(tái)水泵大部分都能達(dá)到額定流量，甚至有的超額定流量。各個(gè)水泵在各自分支開(kāi)啟多臺(tái)水泵的情況下，流量都會(huì)有較大幅度的下降，大部分只有額定流量的73%，下降最嚴(yán)重的只有額定流量的53%。當(dāng)所有二次泵都開(kāi)啟的情況下，二次側(cè)總流量為2560m3/h，僅是水泵額定流量（所有二次泵額定流量總和）的64%，并且二次泵流量不受一次側(cè)流量的影響。一次水泵流量并聯(lián)運(yùn)行時(shí)影響小于二次水泵。一次泵流量為2865m3/h、二次泵全部開(kāi)啟時(shí)流量為2560m3/h。一次泵流量大于二次泵流量300m3/h。

3.2 手術(shù)室凈化空調(diào)實(shí)際運(yùn)行工況

4 月份制冷：4000kW；制熱：4000kW。1、2、3、11、12月份制冷量：2500kW，制熱與大系統(tǒng)同時(shí)供應(yīng)。5、6、7、8、9、10 月份制熱量：2500kW，制冷與大系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行。

4 原因分析

4.1 一次側(cè)與二次側(cè)流量不匹配

從檢測(cè)到的數(shù)據(jù)看出，一旦開(kāi)啟3 臺(tái)主機(jī)時(shí)候，一次側(cè)水泵的流量會(huì)超過(guò)二次泵正常運(yùn)行情況下的流量，造成在開(kāi)啟三臺(tái)或更多主機(jī)的時(shí)候回流現(xiàn)象比較的嚴(yán)重，造成6#主機(jī)的短路現(xiàn)象。

4.2 平衡管的安裝位置與設(shè)計(jì)不相符

平衡管起到平衡一次和二次水系統(tǒng)水量的作用。當(dāng)末端負(fù)荷增大時(shí)，回水經(jīng)旁通管流向供水總管；當(dāng)末端水流量減小時(shí)，供水經(jīng)旁通管流向回水總管。平衡管是水泵揚(yáng)程的分界線，由于一次泵和二次泵是串聯(lián)運(yùn)行，需要根據(jù)管道阻力確定各自的揚(yáng)程，平衡管二次泵變流量系統(tǒng)中具有較重要的位置。在機(jī)房平面布置圖上平衡管與6#主機(jī)進(jìn)口管的中心距離有1.2m，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)安裝的位置僅有0.4m，并且平衡管長(zhǎng)度稍有點(diǎn)偏短，造成6#主機(jī)容易短路。

4.3 二次泵輸送能力有待加強(qiáng)

從檢測(cè)結(jié)果不難看出，在二次泵都開(kāi)啟的情況下，各二次泵均在效率較低的情況下運(yùn)行，二次泵系統(tǒng)的實(shí)際流量遠(yuǎn)小于額定流量，造成主機(jī)的負(fù)荷無(wú)法送出去。

4.4 手術(shù)室凈化空調(diào)

根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2013 有關(guān)規(guī)定，手術(shù)室的空調(diào)一般設(shè)計(jì)1 套制冷系統(tǒng)、1 套制熱系統(tǒng)，末端系統(tǒng)采用四管制末端，通過(guò)自動(dòng)恒溫恒濕箱控制進(jìn)行控制，空調(diào)主機(jī)提供冷、熱源，那么手術(shù)室的空調(diào)必須具備同時(shí)制冷、制熱功能。

5 系統(tǒng)改造方案

5.1 方案一

調(diào)整一次側(cè)的流量，但流量應(yīng)控制在主機(jī)的承受能力范圍內(nèi)，不能過(guò)小，過(guò)小會(huì)容易造成主機(jī)事故。在調(diào)整一次泵流量的首先調(diào)整好主機(jī)靶流動(dòng)作值為7℃溫差的流量（860m3/h）的60%，再來(lái)調(diào)整一次側(cè)流量。

5.2 方案二

改善二次泵的輸送能力，從實(shí)測(cè)結(jié)果可以看出，其實(shí)在大部分分時(shí)間內(nèi)只需開(kāi)啟兩臺(tái)二次泵，沒(méi)有必要開(kāi)啟三臺(tái)二次泵，因?yàn)殚_(kāi)啟三臺(tái)二次泵與開(kāi)啟兩臺(tái)二次泵二次側(cè)的流量的變化不大，建議平常運(yùn)行的時(shí)候只開(kāi)啟兩臺(tái)二次泵。更換裙房及病房分支二次泵各一臺(tái)，更換后的流量為三臺(tái)二次泵額定流量的90%（也即流量為1350m3/h），揚(yáng)程由原來(lái)的16m 及24m 分別更換為24m及28m。

5.3 方案三

平衡管改小并且在系統(tǒng)總管無(wú)平衡管的另外一端增加平衡管道。通過(guò)與醫(yī)院的溝通、系統(tǒng)安全性及現(xiàn)場(chǎng)的情況分析：①由于調(diào)整閥門(mén)的方式不利于節(jié)能，同時(shí)調(diào)整困難；②改進(jìn)水泵投入大，且由于醫(yī)院的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，改造的時(shí)間無(wú)法滿足；③決定采用方案三的方式進(jìn)行改造。

滿足醫(yī)院手術(shù)室及ICU 病房4 管制凈化空調(diào)要求的前提下節(jié)能：

方案一：增加3 模塊式風(fēng)冷冷水/熱泵機(jī)組，滿足夏天的除濕再熱及冬天的發(fā)熱設(shè)備制冷要求，風(fēng)冷冷水/熱泵機(jī)組額定COP 為制冷：3.55、制熱：3.22；夏季利用其作為除濕再熱機(jī)組，冬季作為發(fā)熱設(shè)備制冷機(jī)組；手術(shù)室另一種工況由大系統(tǒng)進(jìn)行供應(yīng)。

方案二：改造一臺(tái)4650kW 燃?xì)庵比紮C(jī)組為熱泵冷卻水作為采暖系統(tǒng)，出力制冷量：2900kW、制熱量：4000kW，滿足同時(shí)制冷、采暖要求，綜合COP2.2。

方案三：燃?xì)庵比紮C(jī)組增加煙氣板式熱交換器回收排氣中的余熱，回收煙氣余熱加熱熱水作為采暖用；6978kW 燃?xì)庵比紮C(jī)組每小時(shí)能夠回收余熱折合天然氣18m3產(chǎn)生熱水4m3/臺(tái)。

方案四：冬天利用冷卻塔制冷減少開(kāi)機(jī)時(shí)間，按歷年開(kāi)機(jī)時(shí)間冬天利用冷卻塔制冷3 個(gè)月計(jì)算節(jié)約能耗576000kWh，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤232.7t。

6 節(jié)能效果

對(duì)醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)及主機(jī)改造后大大的改善醫(yī)院的手術(shù)室效果，同時(shí)整體降低了醫(yī)院的空調(diào)系統(tǒng)的能耗。經(jīng)過(guò)綜合評(píng)估，在醫(yī)院門(mén)診及住院人數(shù)不斷增加的情況下，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2143t。