空調余熱回收改造研究與應用

楊玉晶 何曉暉

【摘要】? ? 在我院放射科，CT機、核磁共振等機組的室外機都放置新門急診大樓-2樓機房內，機房內環境封閉、通風條件差，年平均溫度在40℃左右，夏季環境最高溫超過45℃，非常不利于機組外機的運行，導致設備運行效果差，機組工作效率低。從節能降耗的理念出發，為了改善設備運行環境，我院創新性的采用了設備余熱回用的技術手段，將我院放射科現有CT、核磁共振等機組工作時所產生的熱量，使用空氣源熱泵將其回收，最終將該熱量用于制取我院生活用水，達到能源回收的目的。該方法擁有運行成本低、易操作、利用率高、安全、綠色等多重優勢且在改造過程中無需復雜的配置，在達到能源回收利用的同時，又改善了放射科機組的工作環境，提高了機組工作效率，取得了顯著的效果。

【關鍵詞】? ? 節能改造? ? 中央空調? ? 設余熱回收

引言：

國家“十三五”節能減排綜合工作方案要求實施建筑節能 先進標準領跑行動，開展超低能耗及近零能耗建筑建設試點， 強化既有居住建筑節能改造，推進利用太陽能、淺層地熱能、 空氣熱能、工業余熱等解決建筑用能需求。

我院為省政府舉辦、省衛生計生委主管的集醫療、教學、科研、干部保健于一體的大型綜合性三級甲等醫院。在短短10多年的時間里，醫院實現跨越性發展，醫療用房面積由2002年的不足5萬平方米擴展到了近20萬余平方米。為加強醫院能源計量管理，提升醫院經營管理水平，降低能源消耗，我院于2013年6月成立了節能減排工作領導小組。

一、研究背景

在我院放射科，CT機、核磁共振等機組的室外機都放置新門急診大樓-2樓機房內，機房內環境封閉、通風條件差，年平均溫度在40℃左右，夏季環境最高溫超過45℃，非常不利于機組外機的運行，導致設備運行效果差，機組工作效率低，設備能耗較大，熱能流失嚴重。同時，我院放射科機房位于建筑結構負一層，受地域限制其專用空調外機放置于建筑結構負二層，空氣流通受限，導致設備工作環境溫度較高，機組工況降低，24小時運轉也不能滿足醫療設備降溫要求。

目前，我院外科樓及門急診大樓的供暖方式為蒸汽通過板式換熱器將空調系統水加熱到40--60度后輸送到各個用戶點進行制熱。在系統運行過程中，是通過人工巡查空調系統水溫來調節蒸汽的輸送流量，這種操作方式對于蒸汽的使用浪費較大。

2017.01-2017.6電力能耗統計

此調查對象為2017年3月至2017年8月機房溫度合格率，經驗證設備在34度以下（含34度）運行效率正常，故將34度作為合格溫度。統計得出機房溫度不合格率高達91.2%。

二、研究目的和方法

2.1原因分析

2.2問題統計

1.機房密閉，且缺少有效的降溫措施;

2.能耗流失嚴重，缺乏能耗循環利用的手段;

3.設備運行時間不合理;

4.設備放置分區有待改善;

5.管理機制不健全;

6.日常機房巡查流于形式，確實與設備使用單位有效溝通。

2.3對策擬定

針對設備運行時間不合理的問題，去設備使用科室溝通，盡量錯峰使用，并增加巡查人員，實時監控機房溫度;針對機房密閉、缺少降溫措施的問題，創新性采用余熱回收技術手段;針對熱循環利用手段的缺失問題，使用空氣源熱泵將多余熱量回收，最終將該熱量用于制取我院生活用水;針對使用設備未分區的問題，對機房內設備放置位置進行從新規劃，將高功率用能設備間距調大，并將空氣源熱泵（預熱回收設備）放置于用能設備上方，使熱能回收效率提高。

2.4研究目的

1）目標設定： 能耗降低及機房室溫改善。

2）根據前期調查情況及要因分析，設定目標值：能耗下降目標率50%，機房溫度目標達標率由10%升至90%。

三、研究過程與結果

3.1對策一：采用了設備余熱回用的技術手段

使用空氣源熱泵將院放射科現有CT、核磁共振等機組工作時所產生的熱量回收利用，根據設備運行參數，調整熱能回收設備各項運行指標，提高機房溫度合格率，并在此基礎上達到余熱回收的目的。設備各項指標調整到最佳狀態，持續改進，形成行程操作規范。

改造方案如下：

1.在板式換熱器前端的蒸汽管路上加裝電控比例調節蒸汽閥門;

2.在空調系統水給水出口段和回水段加裝溫度傳感器及閥門;

3.外置安裝系統控制模塊，將空調系統水給、回水溫度數據傳輸至控制模塊，控制模塊根據給水溫度并按照系統設定的系統水溫要求對電控比例調節閥進行實時調控蒸汽流量，同時控制模塊可根據給、回水溫度差值對系統水泵的轉速進行調節，從而達到雙重節能的效果。

4.在應急救援物資庫房門口獨立空調外機比較集中的位置新增安裝3--4臺熱水機組，采取余熱回收的方式對應急救援物資庫房周邊進行降溫同時生產熱水。

3.2對策二：與設備使用科室積極對接，增加巡查匯報機制，設備的錯峰使用。

增派人員實施設備機房巡查，并有溫度過高報警機制，并設專人負責與設備使用部門溝通。改進后，高功率設備錯峰運行，主管部門監測效果良好，形成制度化、標準化流程?？剖覍ρ膊闄C制和效果進行考核，保證巡查、設備報警溝通機制，確保各項措施可以長效推行。

3.3對策三：設備、環境管理

對機房內設。備放置位置進行從新規劃，將高功率用能設備間距調大，并將空氣源熱泵（預熱回收設備）放置于用能設備上方，使熱能回收效率提高。改進后效果良好，形成標準化。

四、研究結論

1.該方法擁有運行成本低、易操作、利用率高、安全、綠色等多重優勢且在改造過程中無需復雜的配置，在達到能源回收利用的同時，又改善了放射科機組的工作環境，提高了機組工作效率，取得了顯著的效果。

經過一系列有效措施，機房溫度合格率大幅度提高，并持續穩定。

2.改善后充分提高了機組的工作效率，各種低效問題出現頻率明顯降低。

3.經過一系列設備改造和人員設定，該方案取得了一定的成果，既能達到降低空調工作環境溫度，提高空調制冷效率。同時回收空調廢氣制取醫院需要的熱水。實現了能源循環利用。該項目每月節約電費10812元，每年節約電費129744元。

五、結束語

通過標準化、長效推進機制和持續改進，此方案可以為我院節約大量電費，降低運營成本，加強醫療技術和科研建設資金;同時，由于利用廢熱提供了所需的熱水，大大減少了供熱鍋爐向大氣排放的CO2氣體，起到保護環境的作用。

總而言之，這項技術不僅變廢為寶，還可以節約有限的能源，同時得到經濟效益，值得提倡。

參? 考? 文? 獻

[1]崔科，趙進良，付曉飛.數據中心空調冷卻及余熱回收系統技術分析[J].節能技術，2020，38（04）：379-384.

[2]謝昆，王智慧，朱林.基于余熱回收的電池室溫度補償研究與應用[J].通信電源技術，2020，37（11）：70-73+76.

[3]Ali Kemal Cakir; BahtiyarSansli.Conducting exergy analysis by utilizing condenser waste heat in commercial type split air conditioner： a case study[J]SN Applied SciencesVolume 2， Issue 6. 2020. PP 165-173.

[4]ChalearnBouted; ChavalitRatanatamskul.A novel prototype of integrated anaerobic filter-condenser （ANCO） system for application of waste heat from office building to improve performances of both air conditioner and wastewater treatment system.[J]Journal of Environmental ManagementVolume 231， 2019. PP 66-72

[5]汪洋.淺論機場航站樓空調系統節能改造[J].城市建設理論研究（電子版），2019（14）：74.

[6]汪林飛，陳均云，盧懷玉.中央空調節能質量的能效測試[J].科技展望，2016，26（16）：123.

[7]Win-Jet Luo; Hung-ChuanKuo; Jyun-Yi Wu; Dini Faridah.Development and analysis of a new multi-function heat recovery split air conditioner with parallel refrigerant pipe[J]Advances in Mechanical EngineeringVolume 8， Issue 10. 2016. PP 105-137.