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。

【關鍵詞】供暖系統(tǒng);氣候補償

隨著城市建設的發(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)輔設備設施多、人流量大等特點，導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)主要為燃氣蒸汽鍋爐，供應醫(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的供蒸汽流量來控制用戶側供水溫度。氣候補償裝置通過控制換熱器一次側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)對用戶側供水溫度的控制。當溫度傳感器檢測到的用戶側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，當室外溫度升高時，氣候補償裝置通過減小換熱器一次側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)用戶側供水溫度;反之室外溫度降低時，系統(tǒng)用戶側的供水溫度提升，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。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)進入換熱器一次側的蒸汽流量來改變二次側的供水溫度，調(diào)節(jié)輸送給二次側的供熱量，從而可以實現(xiàn)在換熱站進行集中供熱的預調(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。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)的一次側蒸汽流量范圍很小。這樣在鍋爐出力與末端負荷相差較大時，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%，達到預期的社會及經(jīng)濟效益。但同時，由于建筑類型及結構不同等因素的影響，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)進行相關的熱負荷計算。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)，將熱負荷計算系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)結合， 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)設計及分析[J].暖通空調(diào)，1999（06）：3-5.