能源審計，挖掘醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力

醫(yī)院建筑作為典型的公共建筑，能耗是普通公共建筑的1.6-2倍[1]，在醫(yī)院的各用能系統(tǒng)中，空調(diào)系統(tǒng)能耗比例最大，節(jié)能潛力也非常巨大。2019年9月至11月期間，在聯(lián)合國開發(fā)計劃署全球環(huán)境基金小額贈款計劃的支持下，由磐之石環(huán)境與能源研究中心與中國建筑節(jié)能協(xié)會綠色醫(yī)院專業(yè)委員會聯(lián)合執(zhí)行的“醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)空調(diào)系統(tǒng)能源審計和節(jié)能改造示范項目”委托，同濟(jì)大學(xué)蘇醒副教授團(tuán)隊以復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院為研究對象，對其空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行專項能源審計，對空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能效進(jìn)行評估，并提出了針對性的節(jié)能運(yùn)行和改造建議。

 

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院作為一所行業(yè)領(lǐng)先的，集醫(yī)、教、研于一體的三級綜合性醫(yī)院，在醫(yī)院節(jié)能方面起步較早，建立了能耗監(jiān)管平臺，實(shí)現(xiàn)了全院的電、水、天然氣、冷熱量、蒸汽用量實(shí)時監(jiān)測，并對醫(yī)院空調(diào)建立了專項監(jiān)控系統(tǒng)，開展了節(jié)能燈具更換、鍋爐煙氣余熱回收、節(jié)水器具更換及水平衡測試等節(jié)能節(jié)水工作，取得了較好的節(jié)能節(jié)水效果。

 

為了進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，審計團(tuán)隊首先依托醫(yī)院的能耗監(jiān)管平臺提供的能耗數(shù)據(jù)，對近年來全院建筑分類分項能耗進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計分析，并參考上海市《市級醫(yī)療機(jī)構(gòu)建筑合理用能指南（DB 31/T553-2012）》，對建筑用能指標(biāo)進(jìn)行對標(biāo)分析，建筑綜合能耗指標(biāo)為31.78kgce/m2.a，滿足醫(yī)療機(jī)構(gòu)建筑合理用能指南規(guī)定的先進(jìn)值要求（≤58 kgce/m2.a），在上海市同規(guī)模醫(yī)院中處于領(lǐng)先水平。能源審計團(tuán)隊針對醫(yī)院最常見的門急診大樓和住院樓進(jìn)行深度分析，采用多種數(shù)學(xué)模型對建筑能耗進(jìn)行拆分對比，得到空調(diào)系統(tǒng)、照明插座、動力用電、特殊區(qū)域等分項能耗構(gòu)成，空調(diào)系統(tǒng)能耗占比為35-40%之間，總能耗和空調(diào)系統(tǒng)能耗分別為1023tce折標(biāo)煤量和499tce折標(biāo)煤量，并且以此為能耗基線，為節(jié)能改造效果分析提供基礎(chǔ)。

 

 

其次對兩類建筑進(jìn)行了室內(nèi)環(huán)境和空調(diào)系統(tǒng)專項檢測。建筑室內(nèi)環(huán)境方面重點(diǎn)檢測分析了不同區(qū)域、房間的溫度和二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩個方面的主要問題：一是大部分區(qū)域的實(shí)際溫度值比設(shè)計值低2-3℃左右，如果適當(dāng)提高末端送風(fēng)溫度，有可能顯著降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。二是通過建筑內(nèi)部典型位置的CO2濃度連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)CO2濃度空間分布極不均勻，部分區(qū)域如人員排隊區(qū)、輸液區(qū)等CO2濃度偏高且波動較大，部分區(qū)域如CT操作室、門診室等CO2濃度長期維持在較低水平，初步判斷如果將空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行與人員流向結(jié)合起來，一方面可以改善人員密度較大區(qū)域的空氣品質(zhì)，另一方面也可以通過新風(fēng)量的整體降低實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

 

空調(diào)系統(tǒng)專項檢測方面，重點(diǎn)檢測了空調(diào)箱和冷源系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)的性能，根據(jù)ASHRAE（美國采暖、 制冷與空調(diào)工程師學(xué)會）推薦的高效機(jī)房指標(biāo)體系，EER（能效比）大于5.0為高效機(jī)房最低標(biāo)準(zhǔn)，而實(shí)測的制冷機(jī)房性能系數(shù)均小于5.0，仍有較大的能效提升空間，同時還存在部分空調(diào)箱的實(shí)測風(fēng)量和實(shí)測功率低于銘牌標(biāo)示值。通過進(jìn)一步調(diào)研，了解到目前醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行主要依靠操作人員經(jīng)驗來調(diào)節(jié)，特別是機(jī)組、水泵等設(shè)備主要靠經(jīng)驗來進(jìn)行臺數(shù)控制，缺乏針對醫(yī)院空調(diào)負(fù)荷動態(tài)特征的控制策略指導(dǎo)。

 

針對以上兩大方面的問題，審計團(tuán)隊提出三個主要建議：一是對空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)化調(diào)適，重點(diǎn)解決個別房間、區(qū)域的風(fēng)量不足問題；二是將實(shí)現(xiàn)新風(fēng)閥與CO2濃度的聯(lián)動控制，解決大部分區(qū)域大部分時間新風(fēng)量過高問題；三是對能耗監(jiān)管平臺進(jìn)行深度數(shù)據(jù)挖掘，識別醫(yī)院不同建筑空調(diào)負(fù)荷動態(tài)特征，結(jié)合數(shù)值仿真方法提出空調(diào)系統(tǒng)能效提升運(yùn)行策略，指導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行。

 

此次能源審計發(fā)現(xiàn)的溫度及CO2濃度區(qū)域分布不均勻、空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行與人員流量關(guān)聯(lián)不足等問題在醫(yī)院建筑中普遍存在，其他醫(yī)院在開展空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能工作時可重點(diǎn)關(guān)注這些方面，但仍要具體問題具體分析，通過開展深度能源審計進(jìn)一步分析問題并提出問題解決方案。

 

注釋：

[1]田偉，李瑞杰，周志仁．上海醫(yī)院建筑節(jié)能改造案例分析［J］．建筑科學(xué)，2011，27( 4) : 109－114

 

作者：蘇醒（同濟(jì)大學(xué)）