上海某綜合醫院節能量審核與分析

余婉璇

上海眾材工程檢測有限公司

0 引言

為推進上海市建筑節能和綠色建筑的發展，2020年上海市住房城鄉建設管理委員會、發展改革委員會和財政局發布了《上海市建筑節能和綠色建筑示范項目專項扶持辦法》[1]。該辦法規定對于既有建筑節能改造示范項目，公共建筑單位建筑面積能耗下降20%及以上的，每平方米受益面積補貼25 元下降不低于15%（按標煤折算）。公共建筑單位建筑面積能耗下降15%（含）至20%的，每平方米受益面積補貼15 元。對于申報既有公共建筑節能改造示范項目的，應由第三方機構進行節能量審核。

對于公共建筑節能示范項目，科學計算節能改造前后建筑節能率是推動上海市既有建筑節能改造有效落實的關鍵。本文以上海市某綜合醫院為例，介紹了節能量審核具體計算過程，對于重要影響因素應進行修正。

1 項目概況

該醫院是一所二級甲等綜合性醫院。總建筑面積為32350 m2，核定床位325 張。醫院能源類型為電和天然氣。

經節能診斷，該醫院供暖與生活熱水系統由于采用燃氣熱水鍋爐作為熱源，效率低，存在較大節能空間。照明系統主要采用傳統光源，能耗高，改造成LED燈可以節省大部分照明能耗。空調機房為人工控制，增加智能控制系統可以實現空調采暖系統節能運行。

2017 年5 月至2018 年3 月，該醫院進行了綜合改造，改造內容涉及空調采暖系統、生活熱水系統、照明系統、BA 控制系統和能耗監測系統五個方面。

1）空調供暖系統改造。改造前，空調冷源為3 臺冷水機組，配套4 臺冷凍水泵、4 臺冷卻水泵。空調熱源為2 臺燃氣熱水鍋爐，配套4 臺熱水循環泵。對原有的鍋爐系統進行節能改造。將原有2 臺燃氣熱水鍋爐更換為15 臺渦旋式風冷熱泵機組，但仍保留原有的冷熱源設備。冷水機組和渦旋式風冷熱泵機組協同制冷，根據夏季末端負荷調整運行策略。燃氣熱水鍋爐保留作為冬季極端天氣的備用熱源。

2）生活熱水系統改造。改造前，生活熱水系統與供暖系統為同一個熱源，均由燃氣熱水鍋爐供應。將原有2 臺燃氣熱水鍋爐更換為3 臺高溫熱水型熱泵機組。原燃氣熱水鍋爐保留作為極端天氣備用。

3）照明系統改造。改造前，醫院照明主要采用格柵熒光燈、嵌入式節能筒燈以及部分熒光燈帶、白熾燈等傳統光源，傳統光源在發光的同時會產生大量的熱量，在消耗大量電量的同時也給空調系統帶來了額外的冷負荷需求。將醫院所有照明燈具改造為LED 燈具，共計5700 套。

4）BA 控制系統改造。改造前，機房無群控，且水泵以工頻方式運行，冷熱源系統無法根據用戶側的需求情況進行負荷調節。本次改造新增了一套機房群控系統和機房全變頻系統。通過利用現有設備，制作新的冷熱源智能控制系統，實現了中央空調冷熱源群控的信息化、自動化和智能化。

5）能耗監測系統改造。為了更好進行能耗監測和管理，在醫院原有能耗監測系統的基礎上進行了完善。根據本次節能改造項目的增量，同時兼顧運營需要，新增風冷熱泵、水泵等主要耗能設備的電力計量。

2 節能量審核

本項目為綜合改造項目，依據上海市《建筑改造項目節能量核定標準》[2]（DG/TJ 08-2244-2017），本項目采用賬單法進行節能量審核。基準期為2015 年11月至2016 年10 月，核定期為2019 年2 月至2020 年1 月。主要能耗數據基于醫院電費賬單，天然氣賬單和分項計量數據。表1、表2 分別為基準期能耗核定期的能耗。

表1 基準期能耗

表2 核定期能耗

2.1 能耗數據修正

節能量審核首先應確定醫院改造前后經營業態、物理環境等是否發生變化。經分析，建筑門診人次增長19%，大于《建筑改造項目節能量核定標準》規定的12%限值，應對基準期能耗進行擬合修正。核定期內，由于新增了部分大型用能設備，該部分新增設備應進行非擬合修正。

2.1.1 門診人次變化引起的能耗修正

使用基準期能耗數據建立能耗模型，數據見表3。

表3 能耗模型數據

根據以上統計數據，使用Excel 軟件進行回歸分析，得到以月門診人次和室外月平均溫度為自變量的該月建筑總能耗的回歸模型：

式中：Ebi為第i 月根據該月門診人次、月室外月平均溫度擬合得出的建筑該月的總能耗，tce；x1i為第i 月門診人次，人；x2i為第i 月室外月平均溫度，℃。

該二次多項式回歸模型的復相關系數R2=0.85，滿足《建筑改造項目節能量核定標準》（DG/TJ 08-2244-2017）中R2＞0.8 的要求。

根據上述回歸模型，將核定期的運行工況參數代入回歸模型，對基準期能耗進行擬合修正，基準期的擬合修正結果如表4 所示。

表4 基準期能耗擬合修正數據

2.2.2 新增用能設備引起的能耗修正

2017 年11 月醫院改造期間新增大型醫療設備磁共振成像系統和CT 機，根據醫院分項計量數據，磁共振成像系統和CT 機修正電量為185505 kWh。

改造期間醫院CT 室新增兩臺精密空調（表5），由于這兩臺空調由于未單獨安裝電表，請具有資質的第三方檢測機構于2020 年11 月4 日上午10 點對該設備進行了現場檢測，實測功率數據為10.817 kW，檢測時處于冬季，空調處于低負載狀態，取該數據作為全年平均負載，全年運行時間為8760 h，年修正電量為94756.92 kWh。

表5 新增精密空調參數

2.2 節能量計算

節能量按式（2）計算，節能率按式（3）計算：

式中：ES為節能量，kgce；es為節能率，%；Eb為基準期能耗，kgce；Er為核定期能耗，kgce；ΔE 為基準期擬合能耗修正量，kgce；ΔE'為基準期非擬合能耗修正量，kgce。

按照上述公式計算得到，各參數計算的結果具體為：ΔE=54.73 kgce，ΔE'=80.72 kgce，ES=257.91 kgce，es=15.99%。

3 結論

該醫院綜合節能改造項目改造面積為32350 m2，項目節能量257.19 tce，綜合節能率為15.99%，達到上海市節能示范項目的要求。

參考上海市《市級醫療機構建筑合理用能指南》[3]（DB31/T553-2012）對該醫院進行用能指標對標。改造后醫院單位建筑年綜合能耗為41.88 kgce/(m2·a)，達到先進值。

對于新增大型用能設備，對該部分能耗應進行非擬合修正。本文案例中新增精密空調由于未安裝電表，采用第三方檢測數據進行保守修正。對于此類非擬合修正，建議安裝獨立計量電表，確保計量數據來源的客觀性和有效性，在合同能源管理項目進行節能效益分享時也能得到保障。