空壓機(jī)余熱利用在醫(yī)院病房熱水系統(tǒng)中的應(yīng)用

何德慶

江門(mén)市人民醫(yī)院后勤管理中心，廣東江門(mén) 529000

空壓機(jī)余熱利用在醫(yī)院病房熱水系統(tǒng)中的應(yīng)用

何德慶

江門(mén)市人民醫(yī)院后勤管理中心，廣東江門(mén) 529000

隨著能源的日益短缺，空壓機(jī)余熱回收利用越來(lái)越廣泛。該研究以醫(yī)院裝備的醫(yī)用空壓機(jī)利用其余熱制取病房生活用熱水的節(jié)能改造項(xiàng)目為例，分析醫(yī)院利用空壓機(jī)余熱制取熱水項(xiàng)目的節(jié)能改造效果。醫(yī)用空壓機(jī)的余熱利用項(xiàng)目不僅降低了醫(yī)院的運(yùn)行成本，也響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召。

醫(yī)用空壓機(jī)余熱利用；病房熱水；節(jié)能減排

隨著全球能源的日益短缺，節(jié)能減排成為全球的重要議題。我國(guó)出臺(tái)的“十二五”規(guī)劃節(jié)能減排號(hào)召，成為各行各業(yè)發(fā)展節(jié)能減排的指導(dǎo)精神。對(duì)于醫(yī)院而言，醫(yī)療設(shè)備的節(jié)能減排不僅是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，也是醫(yī)院降低運(yùn)營(yíng)成本的一項(xiàng)必要措施[1]。

醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)、集中供氧系統(tǒng)和中心吸引系統(tǒng)組成的醫(yī)用供氣系統(tǒng)是現(xiàn)代化醫(yī)院必備的醫(yī)用氣體項(xiàng)目[2]。醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)用制氧、正壓用途等各個(gè)臨床科室，是醫(yī)療臨床重要的技術(shù)保障支撐。醫(yī)用空壓機(jī)從環(huán)境中吸取常壓的空氣，經(jīng)過(guò)壓縮后排出高壓的壓縮空氣與后續(xù)的一系列處理設(shè)備組成醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)。整個(gè)制備醫(yī)用壓縮空氣的過(guò)程中電能轉(zhuǎn)換為空氣勢(shì)能（即壓縮空氣）和大量熱能。醫(yī)用空壓機(jī)系統(tǒng)在醫(yī)院的設(shè)備中屬于能耗大戶，其節(jié)能減排對(duì)醫(yī)院降低運(yùn)營(yíng)成本具有一定的作用。因此醫(yī)用空壓機(jī)的能耗被充分利用也逐步得到了重視。

目前醫(yī)用的壓縮空氣系統(tǒng)大多采用螺桿空壓機(jī)供氣。螺桿空壓機(jī)由于自身的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理的限制，其輸入的能量只有30%左右轉(zhuǎn)換成壓縮空氣，而70%的能量轉(zhuǎn)化成了壓縮熱（余熱）。空壓機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的余熱，如果不交換掉，可引起電機(jī)高溫及排氣高溫，不但影響空壓機(jī)的使用壽命，更影響壓縮空氣的質(zhì)量；如果由冷卻系統(tǒng)將熱量排放，不但浪費(fèi)了能源，更會(huì)造成熱污染。因此將此部分熱量回收利用是對(duì)能源利用的深度挖掘，對(duì)于壓縮機(jī)的節(jié)能降耗具有重大意義[3]。圖1為醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)工作原理圖。

圖1 醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)工作原理圖

在醫(yī)院病房的供水系統(tǒng)中有冷水和熱水兩套系統(tǒng)。病房熱水系統(tǒng)為患者的住院期間提供生活用熱水，對(duì)于患者護(hù)理康復(fù)和身心健康具有重要的作用。目前該院采用空氣能熱泵的方式供應(yīng)熱水，每年設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和電能的消耗是一筆不小的費(fèi)用。利用空壓機(jī)余熱制取熱水是在不改變螺桿空壓機(jī)原有工作狀態(tài)的前提下合理充分利用空壓機(jī)的方法[3]。通過(guò)循環(huán)水泵把醫(yī)用空壓機(jī)的余熱經(jīng)過(guò)熱量回收裝置轉(zhuǎn)化為醫(yī)院病房必需的生活熱水供患者生活使用。項(xiàng)目以極低的運(yùn)行成本（主要使水泵的少量運(yùn)行成本）得到大量的生活熱水。同時(shí)又能優(yōu)化醫(yī)用螺桿空壓機(jī)的運(yùn)行工況,實(shí)現(xiàn)醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的24 h無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)和節(jié)能減排任務(wù)。

表1 兩種制取熱水的比較

1 空壓機(jī)余熱利用制取熱水項(xiàng)目介紹

其原理圖見(jiàn)圖2。

圖2 空壓機(jī)余熱利用制取熱水原理圖

在醫(yī)用空壓機(jī)內(nèi)部安裝熱量回收模塊后，常溫自來(lái)水通過(guò)泵A（循環(huán)泵）進(jìn)行持續(xù)的循環(huán)供水與高溫的空壓機(jī)進(jìn)行換熱將循環(huán)水箱中的冷水逐步加熱成65℃的熱水，此時(shí)熱水回收控制器啟動(dòng)泵B（熱水增壓泵）將65℃的熱水泵入住院部樓頂?shù)谋厮渲袃?chǔ)存起來(lái)，供病房熱水洗澡和護(hù)理用途。泵B在循環(huán)水箱水量到達(dá)低水位時(shí)自動(dòng)停止，此時(shí)循環(huán)水箱的自動(dòng)補(bǔ)水電磁閥開(kāi)始為循環(huán)水箱自動(dòng)補(bǔ)充低溫的自來(lái)水，當(dāng)循環(huán)水箱水位達(dá)到設(shè)定的高水位時(shí)，控制器關(guān)閉補(bǔ)水電磁閥。泵A啟動(dòng)再將循環(huán)水箱的冷水進(jìn)行加熱。當(dāng)住院部樓頂水箱儲(chǔ)滿熱水時(shí),水位控制傳感器給予熱回收控制器停止供應(yīng)熱水信號(hào),停止泵B工作，此時(shí)熱水將不在向樓頂補(bǔ)充。當(dāng)病房使用熱水保溫水箱水位下降后，泵B將再次向住院部樓頂保溫水箱補(bǔ)充熱水。

醫(yī)用空壓機(jī)在醫(yī)院的所有醫(yī)療設(shè)備中屬于24 h常年開(kāi)機(jī)的重要設(shè)備，通過(guò)余熱制取熱水應(yīng)用于病房熱水供應(yīng)系統(tǒng)具有良好的適用性，可以在不增加運(yùn)營(yíng)成本的前提下24 h不間斷向病房供應(yīng)足量的生活熱水。

2 醫(yī)用空壓機(jī)余熱利用制取熱水項(xiàng)目的節(jié)能量及經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1節(jié)能量分析

該院裝備兩臺(tái)ES30螺桿空壓機(jī)，裝機(jī)總功率：60 kw。以下對(duì)該項(xiàng)目產(chǎn)生的節(jié)能量進(jìn)行分析。

2.2 余熱回收利用熱水量計(jì)算

按照余熱回收能量為裝機(jī)額定功率的70%計(jì)算，電力的熱值為3600 kJ/(kw·h)[4],醫(yī)用空壓機(jī)可回收的能量：

Q1=60×70%×3 600=151 200 kJ/h。

按設(shè)備每天滿負(fù)載運(yùn)行18 h，每天可回收的熱量：

151 200×18=2 721 600 kJ/d

根據(jù)熱量計(jì)算公式：Q=C×M×△t

Q：功率，單位為：kJ； M：水量 單位：kg

△t：溫升（按照平均進(jìn)水溫度20℃，出水溫度65℃即△t:45）

C：比熱容，水的比熱容：4.2 kJ/(kg.k)

每天可回收的熱水量：

M=Q÷（△t×C）=2 721 600÷（45×4.2）=14 400 kg/d

即通過(guò)安裝空壓機(jī)余熱利用系統(tǒng)每天可得到65℃熱水14.4噸。

按照住院部病房每名患者每天使用熱水60 L計(jì)算，該院在醫(yī)用空壓機(jī)上安裝了空壓機(jī)余熱利用制取熱水的系統(tǒng)后可以基本零費(fèi)用的解決240名患者的生活用熱水問(wèn)題。

2.3 多種制取病房生活用熱水的費(fèi)用比較

該院實(shí)施利用空壓機(jī)余熱制取熱水項(xiàng)目前，住院部病房采用的是空氣能熱泵方式制取病房生活用熱水。見(jiàn)表1。

按照240名患者每天的病房生活用熱水費(fèi)用計(jì)算：

采用空壓機(jī)余熱利用制取熱水：

每天需要的電費(fèi)：0.4×14.4=5.76元

每年需要的電費(fèi)：5.76×365=2 102.40元

采用空氣能熱泵熱水系統(tǒng)制取熱水：

每天需要的電費(fèi)：10.8×14.4=155.52元

每年需要的電費(fèi)：155.52×365=56 764.80元

通過(guò)以上計(jì)算可以看出，在醫(yī)用空壓機(jī)安裝余熱利用系統(tǒng)制取生活用熱水每年可以為醫(yī)院節(jié)約五萬(wàn)余元的運(yùn)行成本。如考慮空氣能熱泵的維護(hù)成本，此項(xiàng)目的效益更為可觀。

3 結(jié)語(yǔ)

空壓機(jī)的余熱利用具有巨大的節(jié)能潛力和經(jīng)濟(jì)效益[5]。醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)用制氧、正壓用途等各個(gè)臨床科室，是為醫(yī)療臨床重要的技術(shù)保障和支撐。醫(yī)用空壓機(jī)余熱利用制取病房生活用熱水項(xiàng)目具有以下優(yōu)勢(shì)：①綠色環(huán)保，循環(huán)再生，節(jié)能降耗，沒(méi)有排放；②可24 h不間斷為醫(yī)院病房提供基本無(wú)成本的熱水滿足使用，提高患者的生活水平利于患者的身體康復(fù)和護(hù)理需要；③降低醫(yī)用空壓機(jī)的運(yùn)行溫度，降低醫(yī)用空壓機(jī)的運(yùn)行故障率，更好的滿足醫(yī)療臨床支撐保障；④節(jié)約病房生活熱水的制取成本，不僅降低了醫(yī)院的運(yùn)作成本，也響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排的政策，具有良好的社會(huì)效益。

[1]許奎瑞.醫(yī)療設(shè)備節(jié)能降耗的分析及措施[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2013(12): 22-23.

[2]蔣丹.醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)及應(yīng)用[J].醫(yī)療設(shè)備，2012，25(12):32-33.

[3]孫鐵源，蔡茂林.壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀與節(jié)能改造[J].機(jī)床與液壓，2010（13）：108-110，43.

[4]陳鵬高,高安華，任延榮，等.空壓機(jī)的節(jié)能改造[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2013 (4):99-104.

[5]周震賢.絕熱效率角度淺析空壓機(jī)能效潛力[J].2014(80):41-45.

App lication of air Com pressor W aste heat Utilization in Hospital wards in the hotW ater System

HE De-qing
The Logistics Management Center，Jiangmen City People's Hospital，Jiangmen，Guangdong Province，529000 China

With the growing shortage of energy,the air compressor waste heat recovery and utilization ofmore and more widely.In this paper,themedical air compressor equipmentby the heat from the hospitalward life with the energy saving projectof hotwater for example,energy-saving effect of the air compressor waste heat heating water project by analysis of hospital.Medicalwaste heat of air compressor using the project notonly reduces the costof running the hospital,also in response to the national call for energy saving and emission reduction.

Themedical use of air compressorwaste heat；The hotwater unit；Energy-saving and emission reduction

R197.38

A

1672-5654(2015)04(c)-0111-02

2015-01-02）

何德慶（1981.1-），男，廣東江門(mén)人，本科，電器工程師，研究方向：醫(yī)用電器設(shè)備管理、維護(hù)、技改。