大型医院建筑暖通空调系统节能改造方案及效果评价

2019年8月

建筑节能Building Energy Conservation建筑技术开发Building Technology Development大型医院建筑暖通空调系统节能

改造方案及效果评价黄晶（重庆市公共卫生医疗救治中心，重庆 400036 ）［摘 要］近年来，节能减排是生态文明建设的重点，大型医院建筑用能较为密集，相关调查数据显示，大型医院建筑空调 系统全年能耗量是普通办公建筑的1.6-2.0倍，由此可见，暖通空调系统节能改造迫在眉睫。以西南某市公共卫生中心为例，分 析建筑暖通空调系统不同耗能类型，并从暖通空调的热网、冷热源、末端入手，针对医院建筑实际情况提出节能改造方案，并 对方案进行评价。［关键词］医院建筑；暖通空调系统；节能改造［中图分类号］TU83 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X (2019) 15-0144-03Energy-saving Renovation Scheme and Effect Evaluation of

HVAC System in Large Hospital BuildingsHuang Jing［Abstract ］ In recent years, energy conservation and emission reduction are the focus of ecological civilization construction. Energy consumption of large hospital buildings is relatively intensive. Relevant survey data show that the annual energy consumption of air-conditioning system in large hospital buildings is 1.6~2.0 times that of ordinary office buildings, which shows that energy-saving transformation of HVAC system is imminent. Taking a public health center in southwest China as an example, this paper analyses the different energy consumption types of building HVAC system. Starting from the heat network, cold and heat sources, and the end of HVAC system, this paper puts forward the energy-saving renovation scheme according to the actual situation of hospital buildings, and evaluates the scheme.［Keywords ］ hospital building ； HVAC system ； energy-saving renovation1大型医院建筑暖通空调系统能耗分析医院建筑自身的特殊功能属性，使其对能耗具有较高的 要求。大型医院建筑能耗高不仅指整体能耗，其单位能耗亦 远高于普通办公建筑。从节能改造的视角出发，先要梳理出大型医院建筑能耗 的分类，然后指出哪部分能耗较高，是大型医疗设备还是建 筑暖通空调系统，然后有针对性地进行能耗分析，才能进行 针对性的节能改造。从当前大型医院能耗现状调查分析来看，医院建筑能耗 主要可分为用电、用水、用热及其他能源。从能耗占比的统计结果来看，暖通空调系统、办公照明、 电梯及蒸汽热水等占据前几位，由此可见，暖通空调系统在 大型医院建筑能耗中占比最大。一套完整的暖通空调系统一般包括冷热源、输送系统、空 调末端等。医院建筑年代不同，其暖通系统己存在差异，新 建建筑多釆用多联机系统，或者中央空调系统，其中系统末 端一般是新风机组与风机盘管。暖通空调系统在大型医院建筑能耗中占比远超过30%, 约占比40%~50%,是大型医院建筑中能耗最大的部分。调查 统计结果显示，医院建筑规模越大，暖通空调系统能耗越高, 其冷热源形式越多元，能耗越低。对大型医院建筑暖通空调 系统的节能改造，需要从其效益、经济和技术3个层面进行综 合考虑，并结合具体情况具体实施。室洁净空调通风、病房舒适性空调、诊室与办公室一般舒适 性空调、防排烟等。空调通风系统的运行时间为制冷季（5月至9月），供暖系 统运行时间为供暖季（11月至次年2月）。该中心建筑暖通空 调系统的冷热源如下。（1） 集中冷源，设备为离心式冷水机组，包括常用机组 和备用机组，制冷机房设在地下1层，冷却水循环使用，冷冻 水供回水温度7-12-C,冷却水温度32~37°C。（2） 热源，釆用燃气热水锅炉供热，板式换热器进行水 水换热，其中手术室、检验科等釆用独立空调，普通病房、门 诊部、综合楼等釆用集中供暖，生活水换热面积2.8H?每台， 空调水换热面积&5 n?每台。从该医院建筑暖通空调系统的冷热源环节来看，由于存在 客观条件的限制，改造难度较大，因此从输送系统和空调末端 两个环节重点分析研究。2.1输送效率及输送系统2.1.1提高输送能源效率提高输送能源效率，即提高风机和水泵轴功率，计算公 式为：2暖通空调系统能耗构成与节能改造方案以西南某市公共卫生中心综合大楼建筑暖通空调系统为 例进行研究分析，医院建筑暖通空调系统设计范围包括手术收稿日期：2019-03-11作者简介：黄晶（1983—），男，广西贺州人，工程师，主要研兒方向为

医院后勤工程设备管理工作。

式中：L为流量；P为系统阻力；\"为风机或水泵效率。因此，可从减小流量、降低流速、釆用比热更高的介质

3方面入手。（1）减少流量，改造的思路是提高温度差，降低送风量 和水流量。针对该医院建筑暖通空调系统而言，将目前普通 空调冷却水与冷冻水5°C的温差，调整到8°C,送风温差增加 至10°C,大温差系统送风温差14-209。此外，在暖通空调 系统设计时，结合医院实际需要，适当采用小管径的风管或 水管。• 144 •建筑技术开发Building Technology Development建筑节能Building Energy Conservation第46卷第15期2019年8月(2) 降低流速，即在满足医院建筑室内空气质量要求的 前提下，对介质流速进行适当调整，在安全参数内适当降低， 这也有利于系统的稳定。(3) 考虑到该中心釆用锅炉供热和集中冷源，结合集中 冷热源的原理，条件允许下多采用水为输送介质，尽可能将 机房冷冻水输送到不同空调分区，通过风机盘管等末端设备 对空气的处理，实现降低能耗的目的。为配合输送环节的节能改造，在中央空调机房引入一套 “以模糊控制论为基础的智能节能控制系统”，对冷却水、冷 冻水循环的流量进行智能控制，根据该中心建筑暖通空调系 统收集的末端数据，并结合设定的参数进行智能调整，使输 送效率最大化。2.1.2变流量空调水系统从该中心建筑暖通空调系统运行来，由于未兼顾手术室、 检验科等相对比较封闭的科室区域对温度和适度的特殊要求， 导致暖通空调系统在日常运行中，无法满足该区域“除湿、 用冷降温时间较早”的需求。但对于该区域特殊需求，就要 求制冷机组提前运行，这就使得整个暖通空调系统运行中能 耗变大。对于医院建筑内的放射科、检验科等医技科室，其医疗 设备自身的属性对室内制冷降温的需求较大，这也要求这部 分区域的降温制冷保持全年运行。此外，对于定流量的水系统而言，通常系统实际运行负 荷小于设计负荷，表现出“系统供回水温差与设计温差相比 差很多”的问题，对于输送系统而言，这会造成能源浪费。针对以上问题，结合该中心实际情况，将水系统改造设计 为2部分，即负荷侧和冷热源侧，冷热源侧使用普通定流量泵， 而在负荷侧，则根据实际需要，比如手术室、检验科、放射 科等区域，采用多台普通水泵，或者变频泵实现系统的变流量。从当前该中心分区明确的情况下，在手术室、检验科都 能增设适当的风冷冷(热)水模块机组，提供过渡季节的供 冷供热功能。在设备选择时，选用自动化程度较高的设备，运行时间 可根据需求而灵活设定。在信息设备机房、ICU设备机房等区 域新增多联机组，提供制冷制热功能，设备全年运行。2.2空调末端节能分析该中心釆用的空调水系统为当前我国医院领域最常见的 “空气-水”系统，也就是风机盘管加新风系统。2.2.1风机盘管加新风系统对于医院建筑暖通空调系统而言，新风机组适用空间的 设计、新风系统大小的核定等，需要结合医院建筑对空调系 统实际需求来确定，房间各种负荷由风机盘管与新风机组共 同负担。在风机盘管加新风系统的节能改造核定中，需先确定风 机盘管系统承担湿负荷与冷负荷。在湿负荷与冷负荷模式下， 风机盘管全热制冷量a与显热制冷量&为：编码联网，主要提出以下几点要求。(1) 公共建筑与办公区域，依据季节特点，空调温度冬 季不高于20'C,夏季不低于26°Co(2) 门诊主要部门的等候区，通过监控就医人员数量来 及时调整空调温度。(3) 门诊与病房各楼层，单独控制区域新风送风量。(4) 高层病房区域以楼层为单位设置空调末端控制，由 各层值班护士依据病房人数、病人要求等，人工控制温度。(5) 手术室、ICU、设备层等特殊功能区域，设立单独空 调系统，并重点监控。2.3空调系统节能改造策略2.3.1增加单台冷机的制冷面积从该地区的气候特点来看，7月、8月份室外温度最高， 结合医院特殊功能需求，5月至9月，均需启用空调系统的制 冷机组。对该中心的调研发现，7月、8月份住院病房3~7层 机组负荷率80%左右，效率较高，5月、9月份，该区域冷水 机组负荷率不足50%«考虑到离心式制冷机组COP在负荷率50%以下时，单位 冷量耗电较高，而且机组COP值降低，影响机组正常运行。 因此对该区域空调系统进行节能改造，即用DN250管道井连 接该区域空调系统的集水器、分水器，当最热的7月、8月份， 住院病房3~5层与6~7层独立制冷系统各自供冷，5月、6月、 9月份，住院病房3层至7层共用大楼内的制冷机组。节能改造完成后，通过计算冷水机组负荷率79.98%和主 机效能6.58,结果显示该中心增加单台冷机制冷面积取得良好 效果。2.3.2制冷主机清洗对该中心冷水机组蒸发器、空调制冷主机冷凝器的趋近 温度进行分析可知，机组蒸发器运行良好，但冷凝器换热效 果不好，造成冷水机组运行效率下降。通过调研分析与判断，决定每年对制冷主机和冷却塔进 行清洗，检修并更换填料片。经主机清洗后的调查，制冷机 组冷凝器趋近温度为1.4-1.7°C,换热器的换热效果很高，冷 凝器运行状况改善，很大程度上完成了节能减耗的目的。 2.3.3增设气候补偿器该中心供暖系统釆用燃气热水锅炉集中供暖方式，供暖 季为11月至次年2月，考虑到不同月份室外气温存在较大的温 差，而且季节性因素对医院就医人数的影响，需要在医院换 热站中安装气候补偿器，以通过感应外界温度来及时改变供 回水混合比例、流速等，实现换热站供热量的动态调节。经过时间运行，该中心采暖系统中的气候补偿器系统，大 部分时间能够实现二次供水温度与室外温度的负相关，而且 运行效果良好，达到了调节供热量和流量以节能降耗的目的。3 A医院建筑暖通空调系统节能改造效果评价(1)从供暖季来看，通过对比节能改造前后供暖年耗热量， 对节能改造效果进行评价，具体计算公式为：(1+几+02)qcQP(1+01+02)2cs2.=240(净N式中：2为设计热负荷；心为室外计算温度；$为改造 前釆暖室外平均温度;心为供暖室外计算温度；N为供暖天数。折算后供暖年耗热量0爲为：式中：2为房间设计的全冷热负荷；2\"为房间设计的显 热冷负荷；几为热传导影响的附加率，夏季、冬季与冬夏分别 取值10%, 15%, 20% ；角为风机盘管间歇使用时的附加率，取 值 20%。风机盘管输出制冷量(显热)必须满足冷负荷(显热) 的要去，且制冷量(全热)与制冷量(显热)同时满足要求， 相对湿度符合设计的舒适度标准。2.2.2风机盘管群控系统。针对该中心暖通空调系统的实际需要，设计风机盘管群 控系统来实现统一管理，对不同空调分区的温度控制器进行

式中：如为改造后釆暖室外平均温度。经计算，改造后的节能率达到6.57%,节能效果良好。(2)从经济效益的评价来看，通过计算节能改造项目的 年效益、静态回收期、净现值和内部收益率等结果，表明该• 145 •第46卷第15期

地基与基础

建筑技术开发2019年8 月

Foundation and Basement

Building Technology Development水利工程建设中不良地基基础处理

方法研究杜建伟，王连超(河南省河川工程监理有限公司，郑州450016)［摘 要］水利水电工程建设工程中，施工质量很容易受到地基基础的影响，不同的地质条件会出现不一样的地基基础。面 对不同的地基基础，水利水电工程应该做好相应的处理，不断提高地基基础强度，为提高水利水电的建设稳固性打好基础，主 要结合水利工程建设中不良地基基础处理方法进行研究分析。［关键词］水利工程；不良地基基础；处理方法［中图分类号］TV551.4 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X (2019) 15-0146-02Study on Treatment Method of Unfavorable Foundation in

Water Conservancy Project ConstructionDu Jian-wei, Wang Lian-chao［Abstract ］ In the construction project of water conservancy and hydropower projects, the construction quality is easily affected by the foundation of the foundation, and different geological conditions will have difFerent foundations. Faced with different foundations, water conservancy and hydropower projects should be treated accordingly, continuously improve the strength of foundations, lay a good foundation for improving the stability of water conservancy and hydropower construction, and mainly combine the research and analysis of poor foundation treatment methods in the construction of water conservancy projects.［Keywords ］ hydraulic engineering ； bad foundation ； treatment method1水利水电工程建筑的作用和地位

总体而言，水利水电施工技术的应用效果和质量对于水当前形势下，我国的整体经济形势日趋稳健，在长期的 利水电工程的建设质量具有十分重要的影响。历史发展过程中，水利资源发挥着重要作用，但是由于社会 2不良地基对建筑物的影响的进步和发展，现阶段的水利工程难以满足实际的社会发展 总体来说，产生不良地基原因有很多，一般来说，可能 需要，尤其是在水利水电工程建设急剧增长的情况下，应该 会由于地理位置和地质条件的差异，导致地质土壤存在软粘 做好对水利水电这一清洁能源的有效使用。土、冲填土、杂填土、膨胀土、湿陷性黄土、饱和松散砂土、 利用水利水电工程进行社会发展，对于社会的良好发展 岩溶、山区地基土、含有机土和泥炭土等，这些因素都会影 具有重要意义，水利水电工程的建设施工中，施工技术对于 响到实际的工程建设质量，当然，建筑工程建设过程中，不 水利水电工程的建设施工具有重要作用。良地基是较为常见的一种影响，对于水利水电工程的建设产 良好的水利水电施工技术对其建设安全和稳固性具有重 生十分重大的影响，影响建设质量和实际效果。要意义，尤其是在庞大的水利水电工程建设过程中，施工技 术的质量和应用效果直接影响到水利水电工程的建设质量和 2.1基础的沉陷量过大水利水电工程的建设过程中，可能会由于不良地基的出 后续的工程效用打好，施工技术是水利水电工程的重要组成 现导致工程建设稳定性下降。这主要是由于岩层本身的承载 部分，当然要做好积极的重视和管理，只有做好施工技术的 能力不够，在其上面进行建筑工程建设势必会导致地基稳定 管理和应用才能够为水利工程的建设和管理工作作出贡献, 性急剧下降。另外，还有部分原因是由于地基基础岩层强度 从而从实质上对水利水电工程施建设起到质量提升作用，为 不一，在地面下分布不均匀，再加上实际的岩石地基中有软 水利水电工程的经济效益和社会效益提升打好基础。弱破碎带分布，在受到建筑工程的压力之下，势必会导致整 收稿日期：201404-15

个地基的稳定性大量下降。作者简介：杜建伟(1967-),男，河南栾川人，高级工程师，主要研究

2.2地质条件差方向为水利工程施工监理。水利水电工程建设可能会受到地质条件差的影响，由于中心建筑暖通空调系统经过输送系统与空调末端系统的节能 参考文献改造，能够取得良好的直接经济效益。从间接收益来看，技 [1] 崔俊奎，秦颖颖，李维，等.北京某医院暖通空调系统节能改造与运行 能改造后能耗的降低直接减少温室气体二氧化碳的排放，进 评价[J].建筑技术，48 (7)： 745-747.而对改善环境起到优化作用，为节能减排工作做出了较大的 [2] 邹大康.既有暖通空调系统中节能改造的方案分析[JJ.科技资讯，2017 贡献。(11) : 93.对该中心节能改造项目的综合能耗指标进行评价，釆用 [3] 施培琰.围护结构节能改造与履通空调系统生命周期评价方法的探讨 单位面积能耗指标与单位住院人次能耗指标进行评价，结果 [J].中国新技术新产品，2015 (5)： 160.显示：改造前后能耗总量减少4.63%,单位面积综合能耗量降 [4] 郭钦利.大型公共建筑暖通空调系统节能优化措施[J].设备骨理与维修， 低5.32%,单位住院人数能耗量降低3.79%。结果说明，该公 2017 (11) : 10.共卫生中心建筑暖通空调系统节能改造后，综合能耗指标评 [5] 牟萌，杜强，张宏文等.医院暖通空调系统与建筑功能配合初探[JJ.中 价中效果显著，无论是总能耗还是单位能耗，均显著降低。国医院建筑与装备，2016, 17 (11)： 94：.

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