醫(yī)院供暖系統(tǒng)優(yōu)化分析

田思源

【摘要】醫(yī)院作為大型綜合建筑，能耗比一般公共建筑高。單就供暖而言，存在能源不合理利用問題，造成了巨大的能源浪費。作者所在醫(yī)院對供暖系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，使供熱質(zhì)量得到改善并針對改造后的系統(tǒng)運行工況進行分析總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】供暖系統(tǒng);氣候補償

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，建筑能耗也在日益增加，其中冬季供暖能耗占建筑總能耗中的56%～58%[1]。醫(yī)院作為大型綜合建筑，具有建筑類型的多樣性和特殊性、醫(yī)輔設(shè)備設(shè)施多、人流量大等特點，導(dǎo)致其能耗比一般公共建筑高。單就供暖而言，存在能源不合理利用問題，仍處于“看天燒火”的狀態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)出力大于實際需求，造成了巨大的能源浪費。

1、優(yōu)化前供熱系統(tǒng)存在的問題

醫(yī)院供暖系統(tǒng)主要為燃?xì)庹羝仩t，供應(yīng)醫(yī)院全部的消毒滅菌、洗衣、制藥、生活熱水以及冬季供暖等蒸汽需求。系統(tǒng)優(yōu)化前，循環(huán)泵控制柜有變頻器但完全是手動調(diào)節(jié)，缺少應(yīng)有的節(jié)能手段;系統(tǒng)在供暖季出力幾乎是一成不變的，導(dǎo)致出現(xiàn)室內(nèi)溫度會隨著室外溫度的變化而變化，有時候室外溫度升高，室內(nèi)需要開窗降溫，這樣既浪費能源，又不利于住院患者的身體健康。

2、氣候補償工作原理

氣候補償裝置的工作原理是根據(jù)室外溫度調(diào)節(jié)熱源出力，從而將系統(tǒng)供水溫度控制在一個合理范圍內(nèi)，以滿足末端的負(fù)荷需求，實現(xiàn)系統(tǒng)熱量的供需平衡[2]。

3、供暖系統(tǒng)優(yōu)化方案

本次供暖系統(tǒng)的優(yōu)化方案主要包括：高區(qū)采暖系統(tǒng)的2臺循環(huán)泵加裝變頻系統(tǒng);更換蒸汽調(diào)節(jié)閥;高、低區(qū)采暖系統(tǒng)新安裝熱計量表，加裝室內(nèi)、外溫濕度監(jiān)測點，室外光照監(jiān)測點，蒸汽溫度監(jiān)測點，冷凝水溫度監(jiān)測點，暖氣供回水溫度監(jiān)測點。

在系統(tǒng)中，氣候補償裝置通過控制進入換熱器一次側(cè)的供蒸汽流量來控制用戶側(cè)供水溫度。氣候補償裝置通過控制換熱器一次側(cè)蒸汽進汽管道上的電磁閥開度來調(diào)節(jié)換熱器的蒸汽進氣量，從而實現(xiàn)對用戶側(cè)供水溫度的控制。當(dāng)溫度傳感器檢測到的用戶側(cè)供水溫度值在計算溫度允許波動范圍之內(nèi)時，氣候補償器控制旁通閥門不動作;當(dāng)供水溫度值高于計算溫度允許的上限值時，氣候補償裝置控制電磁閥開度減小，減少系統(tǒng)的換熱量，在二次側(cè)循環(huán)水流量不變的情況下，其供水溫度會降低;反之， 將電磁閥開大，增加系統(tǒng)的換熱量，從而提高二次側(cè)的供水溫度。

4、優(yōu)化效果分析

通過測試氣候補償裝置安裝于換熱站后供熱系統(tǒng)的實際運行狀況，分析所測得的試驗數(shù)據(jù)，可以總結(jié)出供暖系統(tǒng)優(yōu)化后的實際調(diào)節(jié)運行效果。

4.1室外空氣溫度的變化

通過查閱北京歷史期限溫度可知，2019-2020供暖季與2018-2019供暖季期間相比，前者的室外最高溫度及最低溫度均低于后者，氣候條件的變化也會對供暖季熱負(fù)荷的需求以及機組的性能造成影響。

4.2調(diào)控作用

選擇2019年12月4日-2019年12月1 日的室外溫度及高區(qū)供回水溫度變化作為研究對象，如圖1所示，通過系統(tǒng)記錄的高區(qū)供水溫度是隨室外溫度的變化而變化，當(dāng)室外溫度升高時，氣候補償裝置通過減小換熱器一次側(cè)蒸汽進汽管道上的電磁閥的開度來降低換熱器的蒸汽進氣量， 從而降低對系統(tǒng)用戶側(cè)供水溫度;反之室外溫度降低時，系統(tǒng)用戶側(cè)的供水溫度提升，供回水溫度差在3.7℃左右，變化幅度不大，運行比較穩(wěn)定。

4.3節(jié)能分析

對經(jīng)優(yōu)化后的供暖系統(tǒng)進行節(jié)能分析，以節(jié)能率作為衡量指標(biāo)。節(jié)能率計算公式如下：

式中ε為節(jié)能率;E1為2018年采暖季的耗能量;E2為2019年采暖季的耗能量。其中耗能量包括蒸汽消耗量和電耗兩個方面，耗能量的單位為標(biāo)煤。

經(jīng)計算優(yōu)化后供暖系統(tǒng)綜合節(jié)能率 7.67%。通過在換熱站安裝使用氣候補償裝置，根據(jù)室外空氣溫度的變化調(diào)節(jié)進入換熱器一次側(cè)的蒸汽流量來改變二次側(cè)的供水溫度，調(diào)節(jié)輸送給二次側(cè)的供熱量，從而可以實現(xiàn)在換熱站進行集中供熱的預(yù)調(diào)節(jié)，減少供給用戶的熱量，避免供熱系統(tǒng)熱用戶的過熱，以實現(xiàn)節(jié)能。

存在的問題

系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化后，室內(nèi)溫度均高于 20℃，達到了改造初始的目標(biāo)。但是也存在各房間室內(nèi)溫度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。經(jīng)分析，導(dǎo)致上述問題原因如下：

氣候補償裝置控制的電動調(diào)節(jié)閥能夠調(diào)節(jié)的一次側(cè)蒸汽流量范圍很小。這樣在鍋爐出力與末端負(fù)荷相差較大時，就不可能將系統(tǒng)的供水溫度控制在計算溫度允許范圍內(nèi);醫(yī)院建筑類型不同，且修建的時間跨度較大，導(dǎo)致各樓宇的保溫能力不同，但多個樓宇的暖氣熱水均來自于同一個換熱器的供水管路，為了保證保溫性能最差的樓宇內(nèi)的溫度達到要求，從而導(dǎo)致部分樓宇的供熱量是大于實際所需熱量，引起過熱現(xiàn)象。

結(jié)語：

綜上，對醫(yī)院供暖系統(tǒng)進行全面優(yōu)化改造后，系統(tǒng)的自動化程度明顯上升，提升了系統(tǒng)的管理水平，減輕了工作人員的勞動強度綜合節(jié)能率達到7.67%，達到預(yù)期的社會及經(jīng)濟效益。但同時，由于建筑類型及結(jié)構(gòu)不同等因素的影響，系統(tǒng)還是會存在供熱不均的現(xiàn)象。因此，集中供暖節(jié)能是一個復(fù)雜的過程，節(jié)能可以從系統(tǒng)的各個方面入手，但并意味著是單純的節(jié)能技術(shù)的堆積疊加，必須要全面考慮才能取得良好的節(jié)能效果。供暖系統(tǒng)必須要在實現(xiàn)節(jié)能目的的同時滿足用戶的用熱需求，因此需要對系統(tǒng)進行相關(guān)的熱負(fù)荷計算。接下來，會針對于不同用途的建筑物進一步實行分時分區(qū)及氣候補償。今后集中供暖系統(tǒng)節(jié)能可以從系統(tǒng)整體出發(fā)，將熱負(fù)荷計算系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合， 實現(xiàn)供暖的系統(tǒng)化，進一步提高系統(tǒng)的節(jié)能率，并實現(xiàn)系統(tǒng)的最有效控制。

參考文獻：

[1]張艷玲，宋永明.居住建筑用戶室內(nèi)溫度和熱負(fù)荷模擬[J].煤氣與熱力，2014，34（07）：11-14.

[2]肖常磊，付林，鄭忠海，狄洪發(fā).供暖系統(tǒng)中氣候補償器應(yīng)用探討[J].暖通空調(diào)，2007（11）：136-140.

[3]萬水娥，曹越.北京新康小區(qū)供暖系統(tǒng)設(shè)計及分析[J].暖通空調(diào)，1999（06）：3-5.