Renovation and Evaluation of Central Air-conditioning system of A Hospital in Chongqing

刘一隆，吕刚（重庆旅舟科技有限公司，重庆　400000）



重庆某医院中央空调系统改造及评估

Renovation and Evaluation of Central Air-conditioning system of A Hospital in Chongqing

刘一隆，吕刚
（重庆旅舟科技有限公司，重庆400000）

摘要：该文以重庆市某医院为对象，对医院进行用能设备统计和能源审计，得到该建筑单位面积能耗为136.82kWh/㎡·a，计算建筑分类能源占比及逐月用电量，分析存在的问题，锁定该建筑的主要节能改造目标在中央空调系统，结合测试数据计算空调系统各部分能耗值及比例，确定改造手段为主机加装智能控制装置、水泵变频、冷却塔自控进行改造，医院改造后空调系统节能率达39.85％，占建筑总用电量的8.96％，相当于节省40.73万元的经济效益。

关键词：医院建筑；空调系统；智能控制；水泵变频；节能率

Abstract:Taking a hospital in Chongqing as a case study, the energy-consuming equipment are counted with energy audited, it's obtained that the energy consumption per unit area is 136.82kW·h/㎡·a, and the classified building energy proportion and monthly electricity consumption are calculated to analyze the existing problems. The major renovation goal, thus, for the building energy saving is central air-conditioning system. Combined with the test statistics, the energy consumption value and proportion of each part of the air-conditioning system are calculated, so as to determine the right renovation scheme to install the intelligent trip device, water pump frequency conversion and cooling tower automation. The renovated air-conditioning system has the energy efficiency of 39.85％, a proportion of 8.96％ in total electricity consumption of the building, saving up to 407,300 yuan for economic benefit.

Keywords:hospital building; air-conditioning system; intelligent control; water pump frequency conversion; energy saving rate

1　工作背景

1.1政策背景

2011年重庆市申请成为国家首批公共建筑节能改造重点示范城市，大力推进建筑节能工作，医院建筑作为耗能大户，伴随着患者对就医环境的舒适程度要求的提高，医院能耗持续上升[1]，医院建筑节能减排工作刻不容缓。

1.2建筑背景

本次进行改造的医院位于重庆市主城区，建造年代为2009年，建筑总面积逾50000㎡，其中空调面积为36245㎡，主要建筑功能有住院楼、综合楼、门诊楼等。前期对该项目进行能源审计提出节能改造建议，改造完成之后进行环境实测，计算改造前后能耗情况，对其改造效果进行评估。

2　医院改造前用能概括

2.1医院分类能耗现状

调研得知医院主要能源形式为电力、天然气和水，收集医院2014年能耗账单数据、住院人数、建筑面积，得到医院改造前资源消费情况如表1所示。

表1　建筑2014年能耗数据分析表

通过对医院能耗消费种类分析，主要能耗种类为电力和天然气，其中电力消耗比重较大，达到建筑总能耗的74％，天然气仅占26％，由此可见，该医院建筑节能重点在电力消耗上，本文也主要对用电量进行探讨[2]。

2.2医院逐月用电量现状

为进一步分析建筑电力消耗详情及节能潜力，收集建筑分月电力账单，结果如2表所示。

表2　医院逐月耗电量

分析逐月电量图看出，建筑全年用电量波动较大，夏季峰值出现在7月、8月、9月三个月份，冬季峰值出现在1月，其它月份无较大波动。重庆地处夏热冬冷地区，夏季7月、8月、9月三个月有绝对的供冷需求，冬季1月、2月属于采暖季，外界环境造成空调需求较大，因此耗电量急剧增加（图1）。

图1　医院逐月耗电量图

根据医院全年用电量折线图上看，医院在非制冷季月用电量平均为30万kWh左右，但制冷季的用电量迅速增加至70万kWh左右，空调系统制冷季用电量占建筑总用电量50％以上，该建筑空调系统具有巨大的节能潜力[3]。

2.3医院空调用电现状

医院采用中央空调系统进行制冷采暖，空调末端采用风机盘管加独立新风系统，冷热源系统机组选用4台开利螺杆式冷水机组，水系统分别配用4台卧式离心泵作为冷冻水泵和冷却水泵，配用4组方形横流式冷却塔，通过现场调研收集设备运行记录进行整理，具体参数及运行时间如表3-表5所示。

表3　空调系统主机配置清单

表4　空调系统水泵配置清单

表5　空调系统冷却塔配置清单

为对空调系统各部分用电情况做进一步统计，改造前，对空调系统相关参数进行了测试，通过查阅运行记录，医院空调系统开启时间为06：00-18：00，全年制冷95d，采暖65d，全年开启时间约5740h，根据测试功率数据和运行记录对空调各部分设备能耗值进行计算，结果如表6所示。

表6　空调系统各部分用电统计

通过空调系统各部分能耗拆分饼图（图2)中可以看出，在空调系统中，冷水机组用电占到了空调总用电的61％，水泵占34％，冷却塔占5％，从数据可以看出，空调系统的节能重点应该在冷水机组和水泵上。

图2　空调系统各部分能耗所占比例

3　存在的问题及改造手段

3.1建筑现存问题

为进一步探索医院空调系统运行所存在的问题，笔者对建筑进行了详细的调研，全面了解建筑空调系统的运行情况，发现存在以下几个问题。

（1）建筑运行过程中，并无专业的物管人员进行详细的空调系统运行记录，系统运行过程中，工作人员有对系统进行定期的检修，但是并没有进行检修记录；

（2）系统运行没有智能的监控检测设备，仅靠一个设备人员根据人员需求或者外界环境温度对设备进行手动控制，往往不能真实的满足需求；

（3）所有的设备，均是随主机一开全开，水泵运行为全速全负荷开启，在整个运行过程中无变频，耗能较大[4，5]。

3.2空调系统改造手段

医院中央空调系统在设计之初通常都是以极端天气情况按最大负载并增加一定余量设计的，但实际情况是一年中，满负载下运行最多只有十来天甚至不足，绝大部分都是在负载60％～70％情况下运行，部分主机可随气温变化自动调节负载，但冷冻/冷却水泵却不能自动调节，长期满负载下运行，造成能量的极大浪费。因此，笔者建议，针对该建筑空调系统的现状，主要采取以下两种措施进行节能改造：

3.2.1主机运行策略优化

在对机组进行全面清洗、维保的基础上，增加中控系统调整主机实际运行状态，控制主机开启关闭运行时间，进行智能化集中管理运行，以减少空调运行以及空调辅助设备运行的不合理性。

3.2.2空调泵组的节能改造

增设变频泵组控制系统，结合实际使用运行流量对泵组实行智能化变频开启，对该空调系统安装智能控制装置。

3.2.3冷却塔系统节能改造

改造前系统运行时期冷却塔运行无记录，全靠人工开启关闭，采用加装自控系统对该系统进行节能改造。

通过与医院管理方沟通，最后对该医院空调系统进行了以下几部分的改造，对空调系统加装了一套中央空调智能化与节能系统控制软件，对系统进行优化控制；空调冷冻水泵以及冷却水泵加装变频控制器，依据大楼整体空调负荷变化，实现变频控制运行，达到降低能耗的目的；冷却塔加装自控系统，根据冷却塔出回水温差控制冷却塔风机启停，利用自然风冷却，并根据实际负荷联动，开启两台冷却塔运行时，一台冷却塔风机能满足运行时，另一台自控关闭，实现较好的节能效果。

4　改造效果分析

4.1节能量效果分析

建筑节能改造施工完成之后，笔者依据国家相关检测方法对建筑进行了改造后数据实测，包括设备改造前后的电流、功率值等，计算设备改造前后的运行能耗计算其节能量，评估节能改造效果[6]。

4.1.1空调主机部分节能量计算

开启空调系统的智能控制装置，测试系统改造后智能控制状态下系统运行的实际情况，测试记录表格如表7所示。

表7　空调主机改造后测试数据

通过测试所得实际平均运行功率为92.506kW、运行记录中可得设备全年运行时间为5740h，核算出改造后空调主机的运行能耗约为530986kW·h，前文计算知改造前空调主机的运行能耗值为735700kW·h，通过对空调主机加装智能控制设备，节能量为204714kW·h，空调主机单项节能率占本项用电量的27.83％。

4.1.2空调系统水泵节能量计算

针对改造后冷冻/冷却水泵分别进行了现场实测，测试数据如表8所示。

表8　冷冻水泵改造后测试数据

表9　冷却水泵改造后测试数据

通过测试可得空调冷冻水泵实际平均运行功率为12.39kW,冷却水泵平均运行功率为14.36kW,运行记录中可得水泵全年运行时间为5740h，核算出改造后空调水泵的运行能耗为71118.6+82426.4=153545kW·h，前文计算知改造前空调水泵的运行能耗值为409267kW·h，则通过对空调水泵加装变频控制装置，节能量为255722kW·h，空调水泵单项节能率占本项用电量的62.48％。

4.1.3冷却塔系统节能量计算

医院冷却塔系统改造手段为加装自控系统，对所有的冷却塔风机的电源统一安装了计量表，对每天的冷却塔风机用电量进行了记录，冷却塔与冷却水泵是对应运行，改造前冷却塔风机能耗为4kW×806h+11kW×2328h+11kW×1619h+11kW× 987h=57498kW·h,改造后冷却塔用电量均有计量表记录，读表知冷却塔能耗为38798kW，可知冷却塔系统节能量为57498-38798=18700kW·h，冷却塔单项节能率占本项用电量的35.52％。

综上，空调系统总节能量=204714+255722+18700= 479136kWh，空调系统单项节能率占本项用电量的39.85％，占建筑总用电量8.96％。

4.2经济环境效益分析

经过对中央空调系统的综合节能改造，医院可产生479136 kWh的电量，节约费用40.73万元/年，158.12t标煤/年，减少二氧化碳排放量477.71t二氧化碳，在不影响医院室内舒适度的情况下，缓解医院能耗偏高的现状，中央空调系统的节能改造，不失为一个好的选择。

6　结论

通过对重庆市某医院进行能耗统计、能源审计、节能改造和测试工作，建筑面临使用人数多、设备运行周期长、建筑能耗大等问题，行为节能潜力较低，空调能耗在建筑中占比较大，空调系统节能重点在设备的运行过程中的节能，通过智能控制装置调节设备运行状态可以达到节能目的。通过对空调水泵进行变频可降低60％的能耗，对于医院建筑中央空调系统可考虑变频这种改造手段，整个改造周期仅为建筑采暖期前30d左右，不会影响建筑功能的正常使用。

参考文献：

[1]姜海勇，陈宇.医院节能技术的案例分析[J].建筑节能，2008（2）：77.

[2]张建波，孙克春.重庆市医院类建筑能耗调研与分析[J].福建建设科技，2008（3）：17.

[3]黄伟.大型医院建筑节能改造范例[J].建设科技，2008 （2）：82-83.

[4]朱萌.浅析医院节能减排工作[J].中医药管理杂志，2010，18（9）.

[5]李玲.关于医院建筑整体节能技术的探讨[J].建筑施工，2009，31（2）.

[6]中华人民共和国建设部.JGJ176-2009公共建筑节能改造技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

责任编辑：孙苏

信息快读

住建部：成立全国老楼危楼安全排查整治工作领导小组

近日，为贯彻落实国务院领导批示和全国老楼危楼安全排查电视电话会议精神，全面迅速开展全国老楼危楼安全大排查、大整治工作，住房城乡建设部成立了易军副部长任组长、相关司局参加的全国老楼危楼安全排查整治工作领导小组，并制定了详细的工作方案。这项工作已经成为部里的重点工作，受到各方面的关注，能否圆满完成这项工作是对我部工作能力、对全国住建系统工作能力的一次重大考验。部内各司局要高度重视，把这项工作摆在重要位置来抓，消除侥幸、懈怠心理，切实做好各项工作，确保排查整治工作取得实效。

老楼危楼安全排查整治工作需要部内各司局协调合作、群策群力、共同推进，要做到分工不分家。领导小组各成员单位要积极配合，严格落实工作方案和各项部署，充分发挥工作的主观能动性，认真履行主体责任，对分配的任务特别是一些应急任务，绝不能推诿、拖沓，要指定专人负责，按要求保质保量完成。

要加强督查巡查，加大对地方工作的指导和督促力度，建立包干巡查机制，在开展保障房巡查的同时，要增加老楼危楼安全排查整治工作巡查内容，督促地方切实采取有效措施，开展排查整治工作。要建立月报制度，及时了解地方工作开展情况，定期进行全国通报并向国务院汇报。对工作开展有力、成效明显的地区，要进行表扬，对工作不力的地区要通报批评，必要时部里要约谈。可适时召开现场会，总结交流经验，推广各地好的经验和做法，更好地指导地方开展工作。

要进一步健全制度，在做好排查工作的同时，注重加强制度和标准体系建设，结合棚户区改造、老旧小区改造等工作，加快研究制定老楼危楼整治工作有关指导意见，给予地方政策、资金等方面的支持，确保安全隐患整治到位。此外，要加快研究房屋安全管理的相关法律法规，全面落实房屋产权人、使用人、物业、社区、街道、主管部门等各方责任，督促地方健全完善房屋安全管理工作机制，加强日常管理工作，强化检查排查，加快建立房屋安全管理档案，提高房屋安全管理水平。

（住建部门户网）

作者简介：刘一隆（1988-），男，浙江温州人，研究生，助理工程师，主要从事建筑节能设计工作。

收稿日期：2015-12-21

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.01.009

中图分类号：TU201.5

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）01-0009-04