能源审计,挖掘医院空调系统节能潜力

文章来源:磐之石苏醒2020-05-07 09:47

医院建筑作为典型的公共建筑,能耗是普通公共建筑的1.6-2倍[1],在医院的各用能系统中,空调系统能耗比例最大,节能潜力也非常巨大。2019年9月至11月期间,在联合国开发计划署全球环境基金小额赠款计划的支持下,由磐之石环境与能源研究中心与中国建筑节能协会绿色医院专业委员会联合执行的“医疗卫生机构空调系统能源审计和节能改造示范项目”委托,同济大学苏醒副教授团队以复旦大学附属华山医院为研究对象,对其空调系统进行专项能源审计,对空调系统运行能效进行评估,并提出了针对性的节能运行和改造建议。
 
复旦大学附属华山医院作为一所行业领先的,集医、教、研于一体的三级综合性医院,在医院节能方面起步较早,建立了能耗监管平台,实现了全院的电、水、天然气、冷热量、蒸汽用量实时监测,并对医院空调建立了专项监控系统,开展了节能灯具更换、锅炉烟气余热回收、节水器具更换及水平衡测试等节能节水工作,取得了较好的节能节水效果。
 
为了进一步挖掘节能潜力,审计团队首先依托医院的能耗监管平台提供的能耗数据,对近年来全院建筑分类分项能耗进行了详细统计分析,并参考上海市《市级医疗机构建筑合理用能指南(DB 31/T553-2012)》,对建筑用能指标进行对标分析,建筑综合能耗指标为31.78kgce/m2.a,满足医疗机构建筑合理用能指南规定的先进值要求(≤58 kgce/m2.a),在上海市同规模医院中处于领先水平。能源审计团队针对医院最常见的门急诊大楼和住院楼进行深度分析,采用多种数学模型对建筑能耗进行拆分对比,得到空调系统、照明插座、动力用电、特殊区域等分项能耗构成,空调系统能耗占比为35-40%之间,总能耗和空调系统能耗分别为1023tce折标煤量和499tce折标煤量,并且以此为能耗基线,为节能改造效果分析提供基础。
 
 
其次对两类建筑进行了室内环境和空调系统专项检测。建筑室内环境方面重点检测分析了不同区域、房间的温度和二氧化碳浓度数据,发现两个方面的主要问题:一是大部分区域的实际温度值比设计值低2-3℃左右,如果适当提高末端送风温度,有可能显著降低空调系统能耗。二是通过建筑内部典型位置的CO2浓度连续监测,发现CO2浓度空间分布极不均匀,部分区域如人员排队区、输液区等CO2浓度偏高且波动较大,部分区域如CT操作室、门诊室等CO2浓度长期维持在较低水平,初步判断如果将空调系统运行与人员流向结合起来,一方面可以改善人员密度较大区域的空气品质,另一方面也可以通过新风量的整体降低实现节能的目的。
 
空调系统专项检测方面,重点检测了空调箱和冷源系统设备相关的性能,根据ASHRAE(美国采暖、 制冷与空调工程师学会)推荐的高效机房指标体系,EER(能效比)大于5.0为高效机房最低标准,而实测的制冷机房性能系数均小于5.0,仍有较大的能效提升空间,同时还存在部分空调箱的实测风量和实测功率低于铭牌标示值。通过进一步调研,了解到目前医院空调系统的运行主要依靠操作人员经验来调节,特别是机组、水泵等设备主要靠经验来进行台数控制,缺乏针对医院空调负荷动态特征的控制策略指导。
 
针对以上两大方面的问题,审计团队提出三个主要建议:一是对空调风系统、水系统进行专业化调适,重点解决个别房间、区域的风量不足问题;二是将实现新风阀与CO2浓度的联动控制,解决大部分区域大部分时间新风量过高问题;三是对能耗监管平台进行深度数据挖掘,识别医院不同建筑空调负荷动态特征,结合数值仿真方法提出空调系统能效提升运行策略,指导空调系统节能运行。
 
此次能源审计发现的温度及CO2浓度区域分布不均匀、空调系统运行与人员流量关联不足等问题在医院建筑中普遍存在,其他医院在开展空调系统节能工作时可重点关注这些方面,但仍要具体问题具体分析,通过开展深度能源审计进一步分析问题并提出问题解决方案。
 
注释:
[1]田伟,李瑞杰,周志仁.上海医院建筑节能改造案例分析[J].建筑科学,2011,27( 4) : 109-114
 
作者:苏醒(同济大学)

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