（1.广东省自动化研究所；2.广州医科大学附属第五医院，广东 广州 510000）

医院节能措施的实践

莫少民1蔡刚2卢化冰2张进博2邢海涛2冯炳恩2

（1.广东省自动化研究所；2.广州医科大学附属第五医院，广东 广州 510000）

论述了医院耗能关键点的节能技术突破，以及多项热量平衡利用管理，使医院耗能大幅减少。

节能减排；潜热过渡冷却；余热回收；可再生能源覆叠热泵

医院环境对用水、空气质量要求较高，也是用能较高的单位。若能采用合理的节能措施，不但能降低能耗，还可减少环境污染。

1.中央空调采用潜热过渡冷却技术

潜热过渡冷却节能装置是一种可提高风冷式空调的冷媒与空气的热交换效率的装置，不但能使其能效比得到较大幅度的提高，还可减少废热排放，达到节能目的。

图1 潜热过渡冷却节能装置实施原理图

潜热过渡冷却节能装置原理如图1所示，设置在风冷式空调的外侧，通过布水管6不间断的将水均匀地洒在蒸发湿帘7上，使外界热空气与蒸发湿帘7的水粒子充分进行热交换，水分子蒸发吸热，经实验证明可使热空气降低6℃。潜热将空气中点热量带走后，由加压风机5送空气进入风区14并经空调主机的冷凝器冷却。

如图2所示，安装潜热过渡冷却节能装置前，制冷设备逆卡诺循环在压焓图上表示为：1→2→3→4→1。其中1→2是压缩段，2→3是冷凝段，3→4是节流膨胀段，4→1是蒸发段。

图2 潜热过渡冷却节能装置节能原理图

安装潜热过渡冷却节能装置后，改善了冷凝器的冷却环境，冷媒的工作点发生变化，其逆卡诺循环在压焓图上表示为：1→2′→3′→4′→1，2下移至2′，压缩机转入轻载运行，电机轴功率降低，电流下降，耗功W变小；3下移到3′，冷媒的过冷度增加了，焓差从h4扩大到h4′，进入蒸发器单位质量冷媒的产冷量Q0提高了。总体而言，制冷设备的能效比（ε=Q0/ W）提高了，在相同的冷负荷情况下，设备有效地节能运行。

实施“潜热过渡冷却节能装置”的效果是：冷凝器的进风温度每降低1℃，相应主机的电流会降低2%，产冷量提高1%，综合计算可节能3%。“冷凝器潜热过渡冷却节能装置”使进风温度比环境温度降低6～12℃后，再进入冷凝器，可以使空调机节能18%～36%。机组排放的废热相应减少、机组能效比提高0.1的系数，有效提高了风冷式空调主机能效比，节约用电并且减少了废热的排放，具有环保性好的优点。

仅我医院现时运行的643kW的空调系统，系统改造后，在夏季供冷运行时，能耗下降约30%。

2.中央空调余热回收技术的应用

3级热回收节能装置是一种对空调机组余热多级回收的技术，可将空调主机的废热充分回收并能提供较高温度的热水。

如图3所示，空调主机3级热回收装置由压缩机2、冷凝器、节流阀3和蒸发器1组成，在节流阀3前端设有第1级换热器4，该换热器一端接补水管11，另一端接低温水箱6。冷凝器外侧设有第2级换热器9，该换热器通过循环管连接低温水箱6。循环管上设有循环水泵5。压缩机2的出口上设有第3级换热器8，该换热器的两端通过循环管连接高温水箱7。高温水箱7与低温水箱6之间连接有水管。在水箱6、7内分别设有紫外线管10。

图3 空调主机三级热回收装置原理图

工作时，补水管11中的水经过第1级换热器4被加热后进入低温水箱6，低温水箱6内的水通过循环管在第2级换热器9内再次加热，可以得到45℃左右的热水。低温水箱6内的热水通过水管进入高温水箱7。高温水箱7内的水通过循环管在第3级换热器8内再次加热，可以得到60℃的热水。由于空调主机冷媒在节流后的温度有所降低，保证了各级换热器内的水温和冷媒温度相差较小，可以有效延长设备的寿命。

空调主机3级热回收装置的效果如下：空调主机所排放的废热可以被充分利用；提供较高温度的热水；空调主机冷却效果提高，节能运行；有效延长设备寿命；减少热量排放有利环保。

改造后，中央空调热力系可免费提供医院每天所需23.5t、66℃的卫生热水，每天可节省约1 129kW热量所需的能耗费用。

3.太阳能热泵技术的应用

数码捕热式太阳能覆合热泵热水生产装置，一种热超导管吸收太阳能辐射热、结合多种工质作多种运行工况的热泵，制取60～90℃的工艺热水或生活卫生热水的高效节能装置。其吸取95%的太阳曝辐射量制取热水，昼夜自动切换空气源热力系，继续生产热水。当环境温度较低且阳光不足的节令，高温工质的水/水热泵自动启动，其蒸发器与空气源热泵热力系的冷凝器作覆叠热交换，使热水系统全年全天候可用太阳能结合的覆合热泵生产设定目标温度的热水。

如图4所示，“数码捕热式太阳能覆合热泵热水生产装置”有3种选择模式和1种自动执行模式。

（1）点击PLC触屏的“进水”，a4、b4导通，A、B工作水罐同时进水，当水量到达设定水位a4、b4自动关闭，装置进入待启动状态，触屏显示三种选择模式。

图4 数码捕热式太阳能覆合热泵热水生产装置

（2）当选择点击“执行模式1”，“装置”采用太阳能单一热源为整水体加热模式运行。具体运行过程如下：阀门a1、a5导通→循环水泵13启动，A工作罐水体与12数码式太阳能捕热器作热力循环运行，当A工作罐水位到达设定温度，a1阀门关闭，a2导通，A罐生产的热水流向C罐（水流完毕a4自动执行进水模式）。同时b1阀门导通，轮换B工作罐水体与12数码式太阳能捕热器作热力循环运行。2个工作罐执行同样模式不断地轮换工作向C罐提供热水。当C罐水位到达设定值，a5阀门关闭，15循环水泵启动→19覆合热泵8压机启动，对C罐水温与设定值的温差作补偿加热，当水温到达设定值，热泵系统关闭→其它设备关闭（除a4自动执行进水模式），当C罐水位降低到设定值，装置重新“执行模式1”运行。

（3）当选择点击“执行模式2”，“装置”采用太阳能加热水体的低温段（可调整），采用空气源热泵加热水体的高温段的模式运行。具体的运行过程如下：当水体低温段时“装置”的运行模式与“执行模式1”相同模式运行。当A工作罐水温未达到设定温度，12数码式太阳能捕热器的进出水温差≤5℃时，13循环水泵关闭，a1阀门关闭，同时a3导通，循环水泵14启动，覆合热泵1压机及5风机启动，A生产水罐水体继续与空气源热泵作热力循环。当水到达设定温度，a3关闭、a2导通，A罐生产的热水流向C罐（水流完毕a4自动执行进水模式），同时b1阀门导通，轮换B工作罐水体与12数码式太阳能捕热器作热力循环运行。2个工作罐执行同样模式不断地轮换工作向C罐提供热水。对C罐温差补偿加热运行与执行模式1相同，当C罐水位降低到设定值，装置重新“执行模式2”运行。

（4）当选择点击“执行模式3”，热水罐C水体的热量由19覆合热泵的水/水热泵热力系吸取数码捕热式太阳能与覆合热泵空气源热力系的热量所运行的模式，与“执行模式2”基本相同，只是工作罐的目标温度设定值约40℃（可调整），并且循环水泵15启动时，阀门D导通，实现环境低温下的运行模式。

实施“数码捕热式太阳能覆合热泵热水生产装置”的效果是：第一，充分利用太阳能，吸收95%以上曝辐射量。第二，可在零下20℃的环境温度下，正常地制备工艺热水或生活用卫生热水。第三，节能指数高，在同等的环境工况下，比现时的热泵节能约40%。第四，全年全天候制备的热水温度范围广，可在60～90℃范围内设定运行。第五，数码捕热式太阳能生产热水装置重量轻，厚度只有约35mm，可广范安装在楼顶、墙壁面上，对建筑结构的负重和外立面的影响较小。

系统改造前医院冬季每天生产卫生热水的能耗约548kW·h，系统改造后太阳能覆叠热泵只需要约274kW·h的加热耗电量。

[1]工位捕热装置发明专利技术[P].专利号：201010033740.7.

[2]潜热过渡冷却节能装置专利技术[P].专利号：200720170306.7.

[3]空调主机三级热回收装置专利技术[P].专利号：200620149091.6.

[4]数码捕热式太阳能覆合热泵热水生产装置[P].专利号：201210156045.9.

TK01+9

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1671-0711（2014）11-0023-03

2014-10-15）