医院制冷空调系统节能研究

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　摘要：本文分析了医院制冷空调系统的特点、空调能耗与一般建筑的区别。依照《节能设计标准》和国家建筑节能目标，分析了医院能耗较大的主要原因，并针对医院特点总结归纳了一些行之有效的节能方法。

　　关键字：医院空调系统；节能；措施

　　引言

　　我国是能耗大国，能源利用率仅为33%，与世界先进水平相差20多个百分点，节能空间和潜力很大。有关专家预测，通过采取各种节能措施，到2020年我国可以节约能源8亿吨标准煤。在各种能耗中，建筑能耗占有很大的比重。目前我国房屋数量有400亿m2左右，房屋建筑规模已超过所有发达国家，仅2001年房屋竣工面积达19亿7千万m2，但在每年近20亿m2的竣工面积当中，只有5~6千万m2是节能建筑，仅占3％左右，也就是说有97％属于高耗能建筑。我国目前存在建筑耗能大、能效低、围护结构的保温隔热性能差等问题，并具有夏季空调用电量大、冬季采暖能耗高等特点。我国的建筑围护结构保温性能普遍较差，外墙和窗户的导热系数为发达国家的3~4倍，门窗空气渗透率要高出3~6倍，外墙的单位建筑面积耗能要多4~5倍。而医院、办公楼、商场等公共建筑由于室内环境要求相对较高，能耗更大，在节能上有更大的前景。医院在空调设计标准上，又有着很多不同的地方，比如医院手术室耗能为一般空调系统的5~10倍，而且其它不同等级的房间也比一般空调能耗要多。本文将就近几年国内医院建筑制冷空调系统的能耗进行分析、总结并提出相应的节能技术措施。

　　1、医院空调的特点

　　从医院空调系统的方案选择到设计都存在自身的特点，空调系统的节能和运行管理也有很多不同之处。首先从医院的性质来看，医院是治疗疾病的场所，所以用于医院的空调其积极的作用在于预防及治疗疾病，并避免医护人员受到病毒感染，因此对空气品质有特定要求。针对医院不同类型、等级和功能的房间，空调系统必须慎重分区。对室内空调的设计参数、设备布置、卫生要求、使用时间、空调负荷等进行详细调查研究，反复比较，才能进行合理的系统分区，以便能够确保各室要求的参数，减少不同区域间的不利影响，也便于管理和维护、降低运行费用。一般来说，高洁净要求或严重污染的房间，或者独立的自成体系的区域等最好单独成为一个系统。

　　其次，医院各房间通风空调运行时间也有不同的要求。门诊部（急诊除外）、诊疗中心、管理部门、洗衣房、厨房餐厅按作息时间运行；住院部、新生儿室、早产儿室、康复室、特别护理室夜间需要运行；紧急手术室、急救室、分娩室需要随时运行；值班室（医生、护士、药房、检查部门）要求独立运行；检查室（细菌）、X光室、同位素室、洁净病房、解剖室、太平间、动物房有阶段性运行的需要。

　　最后，医院空调系统的标准较高。手术室的空调系统要求控制室内温度、湿度、洁净度、细菌总数、有害气体浓度以及气流分布，保证室内人员所需的新风量。其中最为重要的是控制室内细菌总数，以防止在手术过程中对手术伤口的感染，提高手术成功率。与一般建筑物的空调要求相比，系统应该具有以下特点：

　　（1）空气的净化和除菌；

　　（2）控制各区域的气流和风速；

　　（3）保证不同区域之间合理的气流流向和压力分布；

　　（4）保证医疗上必要的温度及湿度；

　　（5）排出废气和有害气体，保证室内空气新鲜。

　　（6）对排出的废气进行处理，防止污染室外环境。良好的手术室空调系统不仅是指某个单项指标达到要求，而是全方位地实现“无菌环境保障体系”这个目的，在手术全过程中消除一切可能诱发术后感染的风险。

　　2、医院空调的主要能耗

　　医院空调系统的能耗比普通建筑的能耗要高，主要原因是室内各参数标准高、新风量大、空气处理要求高；运行时间较长；各房间功能要求不同，管理复杂。首先，医院房间的温湿度要求较高，手术室、特殊房间等因级别和用途不同对温湿度也有不同的要求。病房还应根据不同病人的要求易于调控温湿度范围。第二，医院空调系统要求较大的换气次数，以满足室内空气品质的要求，这部分的能耗占有较大比重。第三，对细菌总数，洁净度有一定的要求。在增大新风量的同时，必须依据不同要求装设高效、亚高效过滤器等设备，送风阻力增大，耗能也增加。第四，现代医院越来越先进，设备和室内条件越来越好，导致医院散热设备越来越多，而这些设备在一定程度上缺乏良好的节能管理，造成室内设备、照明等负荷增大。第五，医院大多数房间必须保证较好的采光度，而大多数医院围护结构的隔热性能并不好，窗户的太阳热辐射能耗较大，使医院建筑的围护结构热负荷比一般建筑相对要高。第六，医院由于空调系统管理复杂，人员流动性大，人员种类较多，由于管理上的漏洞，额外负荷也占有一定的比重。能源回收利用也做的不够好，能耗浪费较严重。

　　3、医院空调节能措施

　　3.1 洁净室节能

　　洁净室耗能为一般空调系统的5~10倍，因此有更大的节能空间。主要的技术措施有：

　　3.1.1 合理计算和利用新风量节能

　　确定合理的换气次数。大多数洁净室的换气次数都没有经过计算确定，一般都偏大，致使风口送风速度和室内风速太大，反而有扬尘的影响，而且送风能耗增加。医院是为人提供服务的场所，为了防治感染最佳的对策就是补给充足的外气量，但补充外气量将增加空调负载量。一般的空调设计均采用最多的人员与最激烈的活动情形来估算外气，但实际上却不需要用到那么多的外气量，因而造成大部分的时间空调设备都在高耗能情况下运转，所以较为有效的方式是装设二氧化碳监测装置，监控室内空气品质，以适度的调节外气补给量。洁净室需要大量新风的另一个重要原因是有局部排风，但局部排风并非全天运行，可以根据室内正压变化或者排风量变化，不断调节新风量，以维持既定的正压。工程实测表明，这样可以节电38％，节冷56％，节蒸汽83％。还可以采用节能型排风柜，减少系统和空调器的漏风量。目前国内空调风道的漏风量在1％～20%之间，而国外标准达到1％以下。风机轴功率与风量的3次方成正比，如果把风量从20

　　以采用节能型排风柜，减少系统和空调器的漏风量。目前国内空调风道的漏风量在1％～20%之间，而国外标准达到1％以下。风机轴功率与风量的3次方成正比，如果把风量从20％降到2％，则节省风机轴功率62.8％，还不计空气处理的能耗，所以节能效果很明显。综合利用洁净气流，是洁净室特有的节能途径。在不影响洁净度要求的前提下，串联和交叉使用洁净气流可以节省30％～40%的能耗。

　　3.1.2 采用节能消毒杀菌方式节约能量

　　采取臭氧消毒灭菌方式在具有空调净化系统（HVAC系统）控制的洁净环境中可以节省不少能量。因为装置过滤网将产生风管系统的压损，因此选用过滤网时应采用低压损型产品，另外由于过滤网经久使用后会产生集尘效果，虽然捕捉效率仍佳，但相对也造成压损增加，因此定时更换过滤网也是降低压损的方式。在很多情况下，可以采用低阻过滤器或者低阻亚高效过滤器的，就不用阻力高出3~4倍的高效过滤器，可以减少送风动力能耗。

　　3.1.3 减少和利用排风

　　病检科、核医科和实验室等场所的排气可分为毒性气体（结核菌、EO、放射性）、酸性气体及有机溶剂等废气，在作业环境中这些气体可控制在抽气柜内，按照不同种类的排气予以区分，经过处理达到环保标准后才能排放至大气。排气量与新鲜空气补给量由于有质量平衡的关系，因此合理控制减少排气量，除了可降低排气风机运转电力外，而且可降低外气所引入的空调负荷。

　　3.1.4 自动控制

　　对洁净间而言，空调系统实现自动化监控，可以在满足系统安全运行及保证系统的各种技术指标的同时，最大限度地实现节能控制，符合日益突出的节能和环保需要。有关资料表明，采用空调自控系统后，可节约空调系统设备年度运行费用的10%，更乐观的估计认为可达15%~30%，而空调自控产品的投资占整个医院总投资的0.5%左右，收回投资时间很短。同时，由于实现设备的自动控制和管理水平，减少突发事故的发生和设备损坏，从而带来潜在效益。可以使系统更安全地运行，并最大限度地提高舒适程度。

　　3.1.5 尽量减少能耗大的房间和设备的数量或者规格。

　　减小洁净空间体积，特别是减小高级洁净室体积是降低造价和能耗的一个重要途径。

　　3.2 其它节能方式

　　3.2.1 严格执行行业规范

　　国家对建筑节能的重视程度越来越高，先后出台了《节能设计标准》、《综合医院建筑设计规范》、《医院洁净手术部建筑技术规范》、《洁净室施工及验收规范》等。医院空调系统设计和施工中存在不少问题，只有严格执行相关行业规范，才能真正实现节能的目标。

　　3.2.2 加强管理和节能意识培养

　　医院属公共场所，人员流动性及差异性都很大，管理难度也大。例如空调温度的设定，有些患者特别怕冷，有些特别怕热，很难有一个共同标准，所以能源管理的难度甚高，但不能因为难度高就不加以管理。应选择耗能量大、易掌控的部分先执行，然后再逐步分段陆续推动，例如，医院因病人、访客流动性大，不易教育训练，而员工大部分为医技人员，不具理工背景，对节能较无概念及无切身感，成效亦不佳。因此除了定期举办讲习及张贴海报外，还可利用网络、电子看板等方法宣导。最佳的方法还是向员工宣导家庭节能知识和作法，让员工在家里做到节能（利己）并养成习惯，如此一来到医院就更容易仿效管理了（习惯成自然）。长远的节能意识培养，更是全社会实现总体节能目标的必要条件。

　　3.2.3 设计和系统、设备选择的节能

　　国内大多数医院过去常采用冷水机组集中式空调系统，根据各室的级别计算送风量，各室不能单独进行调节。这种方式在提供温度、湿度、空气净化、去除臭味等方面都可以达到满意的效果；由于机房和房间分开，可以较好地处理噪声。所以适用于恒温、恒湿、洁净、无噪声等要求的手术室场合。其缺点是风道占用空间大。对于全新风系统，国内常因为全热交换器投资较高、维护不易而不愿采用，系统能耗较大。而改用VAV、VRV等系统，可以降低能耗。另外，由于医院空调系统大风量，高阻力，系统中风机发热已成为主要负荷。减小风机型号就可减少用电量，而减少风机发热关键在于调节送风量和降低系统阻力。应根据实际情况计算出所需要的合理送风量，而不能根据推荐换气次数估算风量。设计风量一般是按系统过滤器终阻力的倍数来计算，而实际运行时由于过滤器尚未达到终阻力，使实际风量远远大于设计风量。因此，用变频风机调速运行来达到锁定风量运行具有很大的节能意义。

　　3.2.4 能量回收，重复利用。

　　例如，新风负荷是围护结构的负荷的10～30倍，如北京、上海，广州等地潜热负荷占夏季冷负荷80％以上可以用全热回收，所以利用排风对新风预热预冷是一项节能的措施。