搜索
-1-北京医院建筑用能状况分析与节能诊断北京建筑工程学院刘玲玲李霄李德英摘要本文通过对调研统计数据和实际测试结果的分析，总结了北京医院类建筑的能耗现状及用能特点，并结合供暖系统、空调系统及生活热水系统的实际测试结果，对北京医院建筑存在的问题进行节能诊断及分析，提出了医院建筑的主要节能策略。关键词医院建筑能耗节能AnalysisonenergyconsumptionstatusanddiagnosisofenergyefficiencyofhospitalbuildingsinBeijingAbstract:Throughanalyzingthesurveydataandactualtestresultsofenergyconsumptionandsystemoperation,summarizestheenergyconsumptionstatusandenergyusecharacteristicsofhospitalbuildingsinBeijing.Accordingtotheactualtestresultsofheatingsystems,air-conditioningsystem,andhotwatersystem,diagnosesandanalysestheproblemsexistedinBeijinghospitalbuildings,andputsforwardthemainenergysavingmeasures.Keywords:hospitalbuilding,energyconsumption,energyefficiency1概述医院建筑的能耗主要由供暖、空调、生活热水、照明、动力、办公设备、医疗设备、食堂及其它用能九部分构成，其能源形式包括冷、热、电、水、蒸汽、燃气、燃油、燃煤及各种医用气体等。医院建筑的能耗构成复杂、能源形式多样，从而导致医院建筑能耗普遍偏大，有关资料表明，我国医院建筑能耗是一般公共建筑的1.6～2倍[1-3]。本文依据北京医院建筑的能耗统计数据，对医院建筑的能耗特点进行了分析，并结合供暖系统、空调系统、生活热水系统的测试结果及诊断分析，提出了北京医院类建筑相关的节能策略。2建筑能耗分析2.1医院总能耗分析北京医院建筑主要的能源形式包括电力、市政热力、燃气、燃油、燃煤等，对北京21个医院的能耗调查结果见表1。从表1可以看出，医院的能耗主要集中在耗电和耗燃气方面，占医院总能耗的86.9%（由图1得到），因此，节电和减少燃气消耗是医院节能的重点。各医院能耗差异较大，年单位建筑面积能耗为27.5～155.7㎏标煤/（㎡·a），能耗高的医院约为能耗低的医院的5.5倍。上述差异表明北京医院建筑存在着巨大的节能潜力。2.2医院能耗特点以9、16号医院为例，其能耗主要是电能、燃气和水。对医院2007年的能耗逐月进行统计和分析，得到如下结果：1）医院耗电主要集中在6～9月，占总耗电量的53.8%（由图2得到）。因此，夏季是耗电的主要月份，即使在夏初和夏末时，耗电量仍高于其他季节，说明夏季运行节能潜力较大。2）医院消耗燃气主要集中在冬季的11月到次年的三月之间，占总耗气量的73.7%（由图3得到）。因基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目(2006BAJ03A06-05)-2-表121家医院能源资源消耗情况医院编号建筑面积电力热力燃气燃油燃煤折合标煤年用电量折标煤热力消耗折标煤燃气量折标煤燃油量折标煤燃煤量折标煤单位面积能耗m2万kWh吨m2吨m3吨t吨t吨吨kg/㎡11490002013658321845262905948863.72710007172345766871047182500243363451.2375066757247622011702928540472475000138945435362900713311676155.7592106671219561804843292000388342737.26928991020333416512552196553059.57800008802877240682432016694617377.28109473649212326313663500562351.4953886339111012790831701281152.2107478720065510540031402205727.51134662400130714880001979328694.81268685443144828073043734518175.413127982118538741056031441200000266558143.61454354533174454354742290363934252946.515273752036658158191085175063.916302431906209037621202182260.2174599363820864638002171426392.718578082789103400004520.3040002286364863.11961152530173361152835508230676324453207700028793840002286322441.9211330011537513000177400005360645.51471771134374394037259950852637777835082731051180067439095561.8热力消耗5085吨标准煤5.6%燃气消耗35082吨标准煤38.6%电能消耗43940吨标准煤48.3%燃油消耗105吨标准煤0.1%燃煤消耗6743吨标准煤7.4%图1能源消耗及比例3此冬季是消耗燃气的主要月份。3）医院生活热水用量每月变化基本不大（如图4所示）。经计算得：全年人均热水用量约为50m³/p，全年面均热水用量约为1.5m3/㎡。医院生活热水用量主要同医院病房床位使用率和使用习惯有关[4]。1月6%2月5%3月5%4月4%5月5%6月13%7月16%8月15%9月10%10月9%11月6%12月6%1月21%2月8%3月13%4月6%5月3%6月3%7月3%8月3%9月3%10月5%11月13%12月19%图2逐月电耗比例图3逐月燃气消耗比例050010001500200025003000350040001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月份水量（m³）图4逐月消耗的生活热水量2.3医院高能耗的原因根据医院实际能耗测量数据，可以看出部分医院存在运行能耗较高的问题，其原因是多方面的。第一，对于综合医院，大型医疗设备数量多且设备安装功率较大，虽然设备自身用电时间短，但其保障系统的能耗较高，为了医疗设备短短几秒钟的正常运行使用，保障系统要长时间处于待电状态，使得其能耗远远高于医疗设备本身的能耗；各科室供暖时间不同步，供暖时间较长；内区大、污洁要求分区、手术部面积大且洁净级别高，使空调、通风负荷较大[5]。第二，在医院建筑设计方面，没有采取减少建筑运营能耗的措施或采取的有效节能措施较少，所以造成医院建筑整体能耗较高。以上表明，医院建筑节能潜力还有待挖掘。3节能诊断及分析43.1锅炉效率在医院锅炉房中，热水锅炉主要提供医院采暖，而蒸汽锅炉主要用来提供生活热水和医院消毒。蒸汽锅炉的燃气消耗量逐月变化不大（如图5所示），不作为主要的节能对象考虑，故在此只考虑热水锅炉的效率。02000400060008000100001200014000160001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月份燃气量（m³）图5蒸汽锅炉逐月消耗的燃气量热水锅炉单日总供热量Q1=G·R(MJ)(1)式中：G——锅炉日平均耗气量，m³。R——燃气低位热值，MJ。热水锅炉单日总释放热量Q2=L·H·△t·c(MJ)(2)式中：L——系统循环水量，m³/h。H——锅炉运行时间，h。△t——供回水平均温差，℃。c——水的比热，J/(g·℃)。热水锅炉效率η＝Q2/Q1(3)根据以上公式，计算得到15号医院的锅炉平均效率为80.3%，与节能标准关于燃气热水锅炉额定效率89%相比，效率偏低；16号医院的锅炉平均效率为90%，相对比较理想，但由于锅炉是间歇运行，充分利用了余热，延长了传热时间，所以锅炉瞬时效率还是低于额定值。3.2水泵效率水泵的有效功率Pe=ρgQH(W)(4)式中：ρ——泵输送液体的密度，kg/m3。g——重力加速度，m/s2。Q——水泵的流量，m3/s。H——水泵的扬程，mH2O。5水泵的效率η=Pe/P（5）式中：P——轴功率，W。根据以上公式，对2、9、15、16号医院的水泵效率进行了测试及计算，由测算结果得：水泵的实际流量低于（高于）额定流量，水泵的实际扬程高于（低于）额定扬程，水泵的实际工况点偏离水泵的最佳工况点。3.3系统水力失调度通过对典型房间和不同支路回水管的温度监测，得出：医院采暖管网系统普遍存在水力失调的问题。3.4冷冻水、冷却水供回水温度统计分析通过对16号医院全年冷冻水、冷却水供回水温度及温差的统计分析，得出：冷冻水进出水温差过小，基本维持在0.5～1.5℃之间；冷却水进出水温差略小，基本维持在1.5～3.5℃之间；冷冻水实际流量偏大。3.5生活热水运行策略分析生活热水由蒸汽锅炉或市政热力提供，其运行策略多采用定出水温度，在一次侧蒸汽管道或一次侧回水管道上设有温控阀或电动调节阀。系统给水多依靠市政压力，基本无加压设备。4节能策略医院建筑节能涉及的环节多、方面广，问题较复杂。本文分别从供暖系统、空调系统和生活热水系统进行分析研究，并结合以上的节能诊断及分析，提出可行性的节能策略。4.1气候补偿器在供暖系统中，根据室外温度的变化及用户设定的不同时间内对室内温度的要求，能按照设定补偿曲线求出恰当的供水温度，通过连续调节蒸汽电动阀开度，调节蒸汽流量，实现供热系统供水温度--室外温度的自动气候补偿，避免产生室温过高而造成能源浪费，对于不同系统采用气候补偿器后系统节能率可达5%～10%。4.2水泵加装变频装置针对采暖及空调循环泵效率偏低的情况，加装变频装置，通过采用变频技术可以降低循环水泵的电力消耗，保守估计可节能30%。4.3供暖系统外网进行水力平衡调节在关键位置加装或更换静态平衡阀，根据管道所带的供暖面积所需的循环水量调节静态平衡阀门的开度，使各支管之间保持大致的平衡，解决局部房间偏冷问题。通过对系统管网水力平衡调试，降低了近端过热房间采暖量，同时避免了远端个别房间偏冷的现象，因此在减少热能浪费的同时又提高了舒适度。对于不同系统采用水力平衡调试后节能率为3%-5%。4.4烟气冷凝回收器6利用以往直接排放掉的高温烟气与较低温度的锅炉回水进行热交换，提高锅炉回水温度，降低燃气消耗，通过安装烟气冷凝回收器可节约燃气量4%-6%。4.5冷冻水系统加装变频装置冷冻水供回水温差过小，流量偏大，可加装变频控制装置。对于末端为风机盘管（on/off控制）的系统，变频控制信号应以供回水温差为依据。5结论医院作为公共建筑有其共同点，普遍存在较大的节能潜力，但由于医院功能和环境控制的要求又有其特殊性，常用的一些节能技术或措施不一定能用到医院。特别是一些特殊功能的医疗科室，首先要了解其通风空调的特点及技术措施，尤其是无菌环境控制的手段，最后有针对性的提出可行性的节能策略。参考文献[1]刘慧敏.医院建筑节能设计探讨[J].中国医院，2006，10（10）.[2]路宾，曹勇等.上海医院建筑用能状况分析与节能诊断[J].暖通空调，2009，39（4）：61-64.[3]王江标，涂光备，光俊杰等.医院空调系统的节能措施[J].煤气与热力，2006，26（3）：69-72.[4]周丽萍，刘志新，高建.上海某大型医院建筑能耗审计和节能措施的分析[J].工业建筑，2008，38（6）：9-11.[5]李著萱，吕访桐.浅谈医院建筑空调设计与节能[J].暖通空调，2009，39（4）：21-23.