基于實測數據的上海某醫院綜合節能改造案例分析

0 引言

醫院是公共建筑中能耗較大的建筑，不僅整體能耗高，單位能耗亦很高

，占醫院總能耗的27%，達運行費用的10%以上

。醫院主要能耗為天然氣和電，能耗高的原因是設計之初有效節能措施較少

。本文以上海某醫院為典型案例，通過對鍋爐供暖系統、生活熱水系統、蒸汽系統及中央空調制冷系統等綜合節能改造和數據的詳細分析，提出了節能量核定方法，確定了節能量及節能率，為既有醫院建筑節能改造工作提供了借鑒及參考。

1 醫院建筑及能源系統概況

該醫院位于上海浦東新區，是一所集醫療、教學、科研于一體的三級綜合醫院，總建筑面積24.76萬m

，本次改造涉及8.04 萬m

，包括門急診綜合樓、病房樓、行政科研樓等。

由于經濟等因素的影響，使得建筑施工行業的招投標過程存在一些問題，導致建筑行業的秩序不穩定。每個行業都或多或少的存在一些行業保護現象，建筑行業也不例外。在建筑工程招投標過程中經常會出現“串標”、“關系標”以及“虛假投標”等違法亂紀現象，究其原因，還是因為招標企業自身實力不足。具體體現在企業的自身資歷尚淺、施工人員職業素養低以及管理人員的危機意識不足等，這樣一來，建筑工程的質量自然得不到保障，嚴重的可能會使建筑項目在使用過程中出現質量問題，影響建筑工程的正常使用。

該醫院包括中央空調制冷系統、采暖系統、生活熱水系統及蒸汽系統。集中冷源由2臺單臺制冷量為2 110 kW 離心式冷水機組和1 臺制冷量為1 118 kW 螺桿式冷水機組組成，冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔均無變頻，以定流量運行。

集中熱源包括3 臺額定蒸發量為6 260 kg/h、額定蒸汽壓力0.8 MPa的燃氣蒸汽鍋爐，兩用一備，非采暖季1臺運行即可滿足需求。燃氣蒸汽鍋爐及分汽缸現場照片見圖1。

在高中語文教學的課堂中，教師要發揮引導者的作用，要激發學生的學習興趣。以引導的方式來促進學生的思維拓展，并通過閱讀不同的題材和不同的作品，提高自身的審美水平，從而在這些基礎上提高自己的語文文化素養和核心素養。

燃氣蒸汽鍋爐制取的蒸汽除為員工餐廳及干保樓加濕設備提供蒸汽外，還與門急診綜合樓、病房樓、員工餐廳地下室換熱機房的汽水換熱器換熱，得到采暖熱水及生活熱水。本次改造范圍內汽水換熱器現場照片見圖2。

2 醫院建筑用能分析

2.1 總能耗分析

醫院能耗主要包括天然氣和電。根據2015- 2017 年能源費用數據統計，改造范圍內近三年電量及天然氣用量見表1（電力折標煤系數取0.288 kgce/kWh，天然氣折標煤系數取1.299 71 kgce/m

）。

2.2 用能系統能耗拆分分析

根據醫院后勤智能化管理平臺對各蒸汽支管的實時數據分析，得到門急診綜合樓、病房樓、行政樓及員工餐廳的年蒸汽用量拆分結果，見圖3。

由圖3 可知，病房樓生活熱水使用的蒸汽量最多，達32%，行政樓及餐廳生活熱水用蒸汽量最少，只有7%。

根據以上結果，對病房樓生活熱水換熱站及用熱水習慣進行了排摸，發現以下幾個問題：

1）病房樓生活熱水汽水換熱器無保溫，器壁表面溫度達到80 ℃以上，散熱損失較大；

2）病房樓生活熱水無回收，當末端無負荷時，70 ℃的冷凝水被直接排放；

3）病房樓生活熱水24 h提供；

4）病房樓生活熱水換熱站位于8號樓干保樓地下2 層，距離鍋爐房500 m，輸送損失嚴重，末端熱量有效利用率太低。

此外，根據醫院中央空調機房2017年5-10月份冷水機組運行記錄，得出空調水系統設備（冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔）年運行能耗為35.5萬kWh，3臺冷水機組71.9萬kWh。

3 鍋爐供熱系統性能檢測

核 定 期取2020 年6 月-2021 年5 月 時，E

＝(337.1×1 457+303.2×1 213+128×164+99.1×2 622.6)-773 231＝366 596.96 kWh≈105.58 tce。

測試方法：開啟#2 和#3 燃氣蒸汽鍋爐和對應的水泵；開啟病房樓殼管式熱交換器后的循環熱水泵，水流量測點裝在管徑222 mm、壁厚6 mm的供水直管段上；開啟門急診綜合樓熱交換器后的循環熱水泵，水流量測點裝在管徑270 mm、壁厚5 mm的供水直管段上。

綜上所述，核定期取2019年2月-2020年1月時，本 項 目 的 節 能 量Es＝1 129.24+108.11=1 237.35 tce。

(2) 深入開展CFRP基礎性研究。軌道車輛對材料的力學性能、環保性能、防火性能、抗沖擊性能、耐極端環境性能、耐老化性能、隔音隔熱性能、減振阻尼性能、電磁兼容性、生命周期環境友好性以及安全可靠性等都有特殊要求，開展滿足軌道車輛應用的材料性能研究，解決目前復合材料存在的防火、隔聲隔熱、抗沖擊性能局限性，可大大提高復合材料的應用廣度。

根據實際檢測結果，本項目改造前蒸汽鍋爐供熱水系統效率為38.1%，供蒸汽系統效率為38.1%÷0.8=47.6%，系統效率較低，有較大的節能潛力。

吃東西時，不管端到眼前來的是什么，都立刻“敬禮”似的在上面澆一圈醬油。有時，嫌不夠味，還抓一撮鹽拌進醬油里。

真空熱水機組是利用水在低壓低溫下沸騰產生蒸汽，通過汽水凝結換熱方式將熱量輸出。機組內部是密閉的真空腔，燃燒使熱媒水在真空腔中沸騰汽化產生負壓水蒸氣，蒸汽在換熱器管外凝結，將管內冷水加熱并通至用戶，水蒸氣凝結后形成的水滴再流回熱媒水重新加熱汽化，完成整個循環，熱效率達94%以上。蒸汽發生器平均排煙溫度僅110 ℃，比常規蒸汽鍋爐的250 ℃低140 ℃，熱量流失更少，效率更高，達92%以上。

采用真空熱水機組及蒸汽發生器的組合替代集中燃氣蒸汽鍋爐，系統效率提升明顯，節能效果顯著。

4 節能改造方案及效果分析

綜上分析，本文提出了一套綜合節能改造方案，同時跟蹤改造后運行數據，提出了節能量核定方法以驗證改造效果。

4.1 綜合節能改造方案

p

——基準期空調冷源系統各設備每小時運行能耗（kWh）；

病房樓、體檢中心的空調熱源及生活熱水系統，行政樓、科研實驗室及員工餐廳的生活熱水系統采用2 臺制熱量為933 kW 的室外型超低氮冷凝真空熱水機組替代原有集中燃氣蒸汽鍋爐+容積式換熱器進行供暖與生活熱水，系統原理圖見圖5。

動物世界中也有偏側優勢的現象嗎？有，沒準你家的貓咪就是常喜歡用左前爪的左撇子呢。來自英國的研究人員以42只家貓為研究對象，讓它們完成一項復雜的取食任務——從一個窄口罐子中取出金槍魚肉。結果發現，在十幾次的取食測試中，21只母貓有20只都使用右爪。而21只公貓中有20只習慣用左爪……研究人員說，家貓對左右爪的使用偏好只有在完成一些較復雜的任務時才十分明顯。這就好比對人來說，打開一扇門用左右手都可以輕松搞定，但涉及用筷子或寫字這樣的復雜行為時，就開始體現出左手或右手使用偏好。

病房樓、體檢中心的空調加濕及員工餐廳蒸汽廚具系統采用2臺額定蒸發量為0.5 t/h的室外型蒸汽發生器替代原有集中燃氣蒸汽鍋爐供蒸汽。

區域的位置決定著空間使用的效果，讀者學習空間與交流空間既要隔離又要相對連貫。但在現有圖書館空間設計上，圖書館此兩類空間往往采用玻璃墻進行分隔，隔音效果普遍較差，使得在交流空間舉行研討或小型講座等活動時，對周邊需要安靜的讀者學習產生不同程度的干擾。

同時對門急診綜合樓空調冷源系統的冷水機組、配套水泵、冷卻塔等設備安裝集中群控系統；冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔加裝自動變頻裝置，根據進出水溫度實時調節水泵電機頻率，改變轉速，調節水流量，達到節能效果。

4.2 節能效果分析

節能改造完成后，跟蹤實時運行數據，提出了節能量核定方法，以驗證改造效果。

本項目改造時間為2018 年7 月- 2019 年1月，基準期取2017 年1 月- 2017 年12 月，再分別計算2019 年2 月- 2020 年1 月與2020 年6 月-2021 年5 月核定期的節能量，取較小值為最終結果。 基準期與核定期的能耗數據來源于天然氣賬單及電費賬單。

項目改造涉及空調采暖、生活熱水、蒸汽系統、空調冷源系統等，能耗產生的主要因素有建筑使用量、運行時間、功能區域變化、室外溫度。相比基準期，兩個核定期門診總人次變化率分別為2.1%和5.9%，急診總人次變化率為3.2%和0.5%。門、急診人次的變化率小于12%，建筑使用量不進行修正。基準期和核定期內運行時間無變化，運行時間不進行修正。基準期和核定期內建筑面積及使用功能無變化，功能區域不進行修正。對空調系統能耗的影響采取度日數進行對比，空調度日數CDD26的變化率絕對值為38.4%和30.1%，供暖度日數HDD18的變化率絕對值為7.2%和9.6%，小于60%和25%，故室外溫度不進行修正

。

核定期取2020 年6 月- 2021 年5 月時段，E

＝2 103.90-958.70＝1 145.20 tce。

天然氣系統節能量計算公式：

其中，E

——天然氣系統改造的節能量（tce）；

E

——基準期天然氣系統的能耗（tce）；

E

——核定期天然氣系統的能耗（tce）。

行動計劃敦促雙方組建工作組，研究在下述領域開展合作的可行性：用于空間探索的放射性同位素、核反應堆技術、先進燃料、燃料循環技術、先進模擬和仿真以及使能技術。

核定期取2019 年2 月- 2020 年1 月時段，E

＝2 103.90-974.66＝1 129.24 tce。

2.5 重金屬來源分析 元素間相關性顯著和極顯著，說明元素間一般具有同源關系或是復合污染，否則來源可能不止一個[14]。通常相關性強的被認為是同一來源，而較弱的相關性則暗示與其他元素來源不一致。為了解礦區周邊土壤重金屬Mn、Cd、Zn、Pb、Cu、Cr、Ni的污染特征，運用SPSS軟件，對土壤中各重金屬總量進行相關性分析。由表5 可知，各重金屬之間存在不同程度的相關性，Pb和Zn之間相關系數為0.825，Cd和Ni之間相關系數為0.695，達到顯著相關水平，可見Pb和Zn、Cd和Ni之間存在一定的伴生關系，可能屬于同源污染物。

1）改造后節能量計算

門急診綜合樓空調冷源系統集中群控改造節能量計算公式：

其中，E

——空調冷源系統集中群控改造節能量（tce）；

門急診綜合樓采用2 臺制熱量為1 745 kW 的室外型超低氮冷凝真空熱水機組替代原有集中燃氣蒸汽鍋爐+容積式換熱器進行空調采暖，系統原理圖見圖4。

核定期取2019 年2 月- 2020 年1 月時段，E

＝(337.1×2 500+303.2×1 143+128×143+99.1×3 292.2)-1 158 485＝375 383.62 kWh≈108.11 tce；

P

——核定期空調冷源系統各設備用電量之和（kWh）。

胎架制作→H型鋼梁的定位拼裝→校正→檢驗→對接焊縫焊接→焊后校正→方鋼管上弦桿和腹桿的拼裝→焊縫焊接→焊后校正→監理工程師檢查驗收→涂裝→檢驗合格。

t

——核定期空調冷源系統各設備運行小時數（h）；

鮮牦牛肉：符合GB 18393—2001《牛羊屠宰產品品質檢驗規程》，實驗當天購自四川省甘孜州白玉縣綜合農貿市場。實驗室自制40目炒青稞全粉，由甘孜州農科所八美農場提供的康青8號(2016，2017年產)。小西瓜白砂糖：北京廚大媽食品集團有限公司；綠色生態鹽：四川久大制鹽有限公司；窩窩醪糟：成都巨龍生物科技有限公司；干辣椒、辣椒粉、花椒粉、生姜、大蔥、蒜、八角粉：購于成都市龍泉驛區平安菜市。

基于醫院統計的實際能耗，對鍋爐供熱系統進行了性能測試。測試期間食堂停蒸汽，病房樓停生活熱水，制取的蒸汽僅用于病房樓和門急診大樓的采暖。2018 年3 月16 日13∶00 至15∶00，17 日0∶00 至4∶00 對燃氣蒸汽鍋爐采暖效率進行了測試，性能數據見表2。

醫院殼管式換熱器使用時間較長，運行過程中換熱器泄漏、堵塞、結垢、水泵壓頭變化都會改變換熱性能。水側污垢熱阻的常規設計傳熱系數K 值取0.85（這是考慮污垢熱阻時最簡便的一種經驗方法

），但K值會隨時間和污垢而變化，并逐漸穩定

，為此本項目傳熱系數按0.80取值。

核定期取2020年6月-2021年5月時，本項目的節 能 量Es＝1 145.20+105.58=1 250.78 tce。最終節能量取較小值，為1 237.35 tce。

2）節能率計算

本項目節能率計算公式：

其中，e

——節能率（%）；

修正項ΔE和ΔE?為零；

Es——節能量（tce）；

E

——基準期改造范圍內的建筑總能耗（tce）。

E

包含基準期（2017 年1 月-2017 年12 月）改造范圍內建筑天然氣用量及用電量，天然氣用量為2 103.90 tce。基準期改造范圍內各建筑未安裝電力分項計量表具，無法獨立計量用電量，故用以下方法估算基準期用電量。

2017 年 該 醫 院 總 建 筑 面 積 為20.93 萬m

，2018 年新建一棟樓（在本項目邊界范圍外），面積為3.84 萬m

，該樓2019 年投入使用，目前該醫院總建筑面積為24.77 萬m

。本項目改造范圍內的建筑面積為8.04 萬m

，占全院總面積的32.5%，占基準期全院總面積的38.4%。2021 年3 月起，改造范圍內的建筑加裝了分項計量表具，截止到2021 年11 月，改造范圍內建筑總用電占醫院總用電比例見圖6。

有許多人認為生病、手術后身體很虛，就買燕窩和冬蟲夏草等保健品進行大補，但其實不然，營養學家對此表示，病人在身體恢復階段各部分機能都沒有步入正軌，過量服用補品反而不利于身體康復，還可能產生副作用。患者入院治療，醫生就會制定符合病人情況的飲食計劃，合理地進行營養搭配，病人在恢復期間不能也沒必要盲目進補，在有進補的計劃之前，最好能請教醫生，防止病上加“病”。

圖6給出了改造范圍內建筑用電量占全院總用電量的比例，每個月用電量及均值用電量與醫院總用電量占比都小于改造范圍內建筑面積占目前全院總面積比例的32.5%，故可用改造范圍內建筑面積占基準期全院總面積的比例來代替基準期改造范圍內建筑用電量占全院總用電量的比例來近似計算。基準期用電折標煤總量9 650.52 tce，乘以38.4%，得出用電折標煤量3 705.8 tce。故基準期改造范圍內建筑總能耗

E

=2 103.90+3 705.8=5 809.7 tce。

本項目年節約標煤量1 237.35 tce。

年綜合節能率e

＝E

/E

×100%＝1 237.35/5 810.65×100%＝21.3%。

5 結論

1）醫院節能改造采用真空熱水機組替代傳統燃氣蒸汽鍋爐供應熱水，蒸汽發生器替代燃氣蒸汽鍋爐供應蒸汽，同時對中央空調冷源系統進行群控改造，節能效果顯著，改造后年節約標煤量1 237.35 tce，年綜合節能率21.3%。

2）目前大型綜合醫院鍋爐蒸汽系統普遍存在大馬拉小車、蒸汽輸送距離遠、換熱損失大、效率低等問題，采暖及生活熱水由蒸汽直接改為熱水供應后，節能效果明顯，可為同類型綜合醫院的節能改造提供借鑒參考。

第一，古村古鎮群完全可以通過科學方法有效地謀劃，切實地實施，形成和諧共生的發展格局。“識別共性，確定整體性；分析個性，尋求獨特性；謀劃路徑，形成共生性”的古村古鎮群旅游共生發展的“三步驟”路徑，在我國相關區域的古村古鎮群的旅游業共生發展的決策中，可以起到決策支持作用。同時，也可以在進一步實證的基礎上，推廣到相關具有同質屬性的旅游景區群的發展決策工作中，作為參考性依據。

高壓電網中，線路有功潮流間具有比較好的線性關系，方便建立預想故障前后有功潮流間的聯系。通過對設備進行分組，將并聯運行的線路或者并列運行的主變劃分為一個組。對于同一組內的設備，只需根據載流量限值與分支系數之間的比值選擇一個設備進行監視即可，從而進一步減少約束條件的個數。

3）針對綜合醫院對部分建筑節能改造，但又無獨立能源分項計量系統，本文提出的節能量“面積拆分法”，對節能量的核定較為準確，可為同類型改造項目節能量的核定提供借鑒參考。

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［5］林春光.基于溫壓信號的換熱器結垢性能監測［D］.哈爾濱工業大學，2014.

［6］上海市住房和城鄉建設管理委員會.上海市建筑改造項目節能量核定標準：DG/TJ08-2244-2017［S］.2018.