德国医院节能改造技术

发布时间：2024-11-25 04:06

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医院建筑节能改造应从节能潜力大，操作性强，适合大面积推广且具有良好投资效益的技术入手。根据行业对医疗建筑用能特点的研究，在医院全年能耗中，约40%~50%消耗于空调制冷与采暖系统，约10%~20%用于照明，约15%~20%用于生活热水及医用、厨房蒸汽。实践表明，对于医院建筑空调系统的节能改造具有周期短、收效快、易实现的特点，因此，本文着重就医院建筑空调系统节能改造的相关技术进行总结和梳理。

一、

医院建筑总能耗现状

依据上海市发布的DB31/T553-2012《市级医疗机构建筑合理用能指南》，目前市级综合医院的单位建筑面积综合能耗指标合理值及先进值如下表所示。

表1.综合医院建筑面积综合能耗指标合理值及先进值

类型

单位能耗

[kgce/(m2·a)]

合理值

先进值

单位面积床位≥100 m2/床，单位面积门急诊人次＜20人次/ m2

≤71

≤58

单位面积床位≥100 m2/床，单位面积门急诊人次≥20人次/ m2

≤76

≤59

单位床位面积＜100 m2/床，单位面积门急诊人次＜20人次/ m2

≤77

≤60

单位床位面积＜100 m2/床，单位面积门急诊人次≥20人次/ m2

≤81

≤62

对比上海市星级饭店、大型商业建筑、市级机关办公建筑、高校建筑合理用能指南，仅大型商业建筑的综合能耗指标高于医院建筑，其他类型建筑的综合能耗指标均低于医院建筑，可见医院建筑存在很大的节能潜力。

二、

医院建筑分项能耗现状

医院建筑的用能系统种类相对其他类型建筑而言更为全面，涵盖了空调供冷及供热、生活热水、照明、医用蒸汽、动力、食堂炊事、医疗设备、办公设备等，基于30家以上综合性医院的节能改造及节能诊断工作，大致梳理出了目前上海市综合性医院的分项能耗现状，如下饼图所示。

上海市综合性医院分项能耗现状饼图

从以上分项能耗饼图可以看到，在医院总能耗中，空调系统能耗（包括空调冷源、热源、水系统、末端）约占42%；其次为生活热水系统和照明系统能耗，约各占12%；另外，蒸汽系统能耗也占到8%；剩余的医疗设备、办公、动力等系统占全院能耗约23%。从中也可以得到，对于医院建筑的节能改造重点主要是空调系统、生活热水系统、照明及医用蒸汽系统。以下就医院建筑各用能系统存在的问题及相应改造技术进行展开。

三、

医院建筑用能存在的问题分析

医院不同于其他公共建筑，通常均是一个建筑群，包含的建筑类型及功能，如住院楼、门急诊楼、医技楼、行政楼、后勤楼、食堂、宿舍等等，不同建筑的能耗状况各不相同，对医院内不同类型建筑能耗状况进行调查，掌握不同类型建筑的能耗特点，了解各类型建筑用能存在的问题及节能潜力，是有效开展节能改造工作的前提。近年来开展的大量医院建筑的节能改造及节能诊断工作，积累了较多难得的医院建筑用能情况的第一手信息资料，现将医院建筑用能存在的主要问题总结如下。

◆◆◆

1、医院建筑在冷、热源方面问题

（1）冷水机组、锅炉选型偏大，既增加初投资又提高日常运行成本；

（2）冷水机组的冷冻水进出口温差小，很多项目实际仅2~3℃左右；

（3）冷水机组运行策略不合理，包括：

①“大马拉小车”的运行方式降低了冷水机组能效比（COP）。

②冷水机组出口温度设定不合理。

此外，污垢热阻导致冷水机组蒸发器和冷凝器传热系数下降，机组性能系数降低。

◆◆◆

2、医院建筑在输配系统方面存在的问题

（1）冷冻、冷却、采暖水泵选型偏大，水泵处于大流量、小温差工作状态；

（2）采暖空调水系统水力不平衡；

（3）采暖空调水泵定流量运行，输送系数（单位水流量的水泵能耗）高于标准规定。

◆◆◆

3、医院建筑在末端系统方面存在的问题

（1）存在盲目提高室内温度要求的现象；

（2）新风系统基本不可调，无热回收装置；部分新风系统存在新风口堵塞现象，不能满足新风要求；

（3）风机盘管水系统未设置电动两通阀；

（4）风机功耗过大，无变频措施。

◆◆◆

4、医院建筑电气、照明及办公设备存在问题

（1）变压器负荷率偏低；

（2）空调控制系统不完善；

（3）未使用高效节能灯具；

（4）建筑的楼宇智能化水平较低，大部分仍只是局限于安防、门禁系统，而对于建筑内其他机电设备（空调、照明、给排水等）基本无有效智能控制系统或控制系统处于瘫痪状态。

◆◆◆

5、医院建筑在围护结构哦方面存在的问题

（1）围护结构保温隔热性能差，大部分建筑采用普通单层玻璃，双层玻璃和镀膜玻璃只占较少一部分；

（2）公共建筑为追求外立面效果，建筑师采用大比例的透明玻璃幕墙；

（3）外窗外遮阳技术应用少；

（4）较多公共建筑的窗框为普通铝合金窗框，未采取断热措施。

◆◆◆

6、医院建筑在管理环节方面存在的问题

（1）未根据不同功能房间使用时间对空调系统进行分区、分时管理；

（2）部分冷冻水经未开启的冷水机组旁通；

（3）个别辅助房间（库房、卫生间等）温度设置标准偏高，造成能源浪费；

（4）办公人员行为节能意识不强。

四、

德国医院建筑节能改造技术

对于德国医院来说，尽管电力消耗只占医院总能耗的20%左右，但高昂的电价却使医院的电力费用占到了总能源费用的50%。鉴于高昂的电价，他们的应对之道是充分发掘供电方面的所有优化潜力，降低能源费用。

针对电力供应，德国医院常采取的有效措施有：

审核购电条件，必要时更换电力供应商；

引进自动用电负荷管理系统；

优化设备运行方式（设定室内最高温度，

根据需求调控通风设备并设置关闭时间，为泵和风机安装变频器，合理调节转速和风量）；

使用带自动开关程序的高效照明设备（声控装置，电子镇流器，高效灯管，降低建筑物中某些区域的照明强度）；

将一些能耗较高的工作进行外包（比如洗衣房）；

将大型厨房中的电力烹饪改为燃气；

用高效的新设备替换陈旧设备；

对相关使用者进行培训；

采用热电联产技术；

安装光伏设备。

◆◆◆

在德国的医院中，供热能耗占总能耗的比例高达70%~80%。因此，在当前能源价格飞涨，高能效设备迭出的情况下，挖掘供热领域的节能潜力具有十分重要的经济价值。

医院中的热需求主要由室内采暖、热水以及蒸汽需求组成，以上三项都有巨大的节能潜力。

采取的有效措施包括：

将陈旧的锅炉更换高效锅炉（低温锅炉或者冷凝锅炉）；

安装热电联产机组；

安装光热设备；

用分散型小设备制备生活热水，调整热水存储容量；

采用变频泵；

安装带热回收装置的通风系统，如锅炉尾气，预热锅炉补给水，或利用废水余热预热生活用水；

流量调节；

使用变频器；

对管道和热存储器进行保温处理；

调低平均室温；

利用地热。

◆◆◆

目前医院制冷电耗已占总电耗的14%，相当于5.8%的一次能源。因此，医院制冷方面的节能潜力也很大。

在德国的气候条件之下，很多医院仍需要制冷，特别是在手术室和重症监护室。近年来，病房和办公室的制冷需求也越来越大，使得用于制冷和空调的能耗大幅增加。除了使用现代的制冷设备之外，优化现有设备的安装位置、运行方式和调控方式也能极大地节约能源，提高能源利用效率，从而减少运营费用。

采取的具体措施包括：

更换陈旧老化的空调机；

优化供暖和制冷系统的水力平衡；

为空调和通风设备安装流量调节器；

使用热回收装置；

采用带通风功能的空调设备；

优化设备安装位置；

使用热力和太阳能制冷设备；

用余热、太阳能或者热电联产机组热能作为热力制冷机的驱动能源；

使用自然冷却技术；

独立分布的吸收制冷机；

安装中央制冷系统。

◆◆◆

照明设备的能效和质量与多种因素相关，若要取得最佳效果，需统筹考虑多种因素。

采用的措施包括：

将现有的灯具替换成能效更高的灯具，比如卤素灯或者节能灯（最多可节省 80%）；

安装电子镇流器；

按需求开启或关闭，比如通过日光导向型开关；

优化光导和反射装置；

通过定时器、声控感应器优化灯具开关时间；

新建建筑可考虑利用自然光（可通过南北朝向及采光屋顶实现）；

有策略的照明设计。

◆◆◆

对于德国医院来说，采暖、通风和空调所需能耗费用占整个医院能耗费用的 40%~60%。建筑物的能源消耗与外围护热损和得热紧密相关，热损和得热多取决于外围护的热传导，通过不同的外围护保温措施可有效减少建筑物的热损失。

除了建筑围护保温以外，还需注意最大限度地利用太阳得热，通过南向墙面开放式的设计和透明保温层可实现这一目标。

采取的措施有：

使用隔热玻璃或者保温玻璃；

对屋顶进行隔热处理（比如铺设砂砾或者绿化）；

给外墙安装高效的薄抹灰保温隔热系统，即穿上“热外套”（新建建筑和改造项目均适用）。

◆◆◆

光热技术是一种将太阳辐射能转换成可利用的热能的技术。与光电技术不同，光热技术将太阳能集热器中的媒介（比如水）加热。

采取的措施包括：

安装太阳能光热装置，实现热水的制备；

通过空气预热和水温提升方式来制备生活用水和供暖、对病房洗浴室或医院游泳池新风进行加热；

通过热回收装置回收外排热废水中的余热，用来为生活热水加温；

将光热设备作为屋面保护层。

本文资料来源于周聪文章和《中国医院建筑与装备》杂志，上海可昆编辑整理，转载请注明。

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