節能改造、優化中央空調運行模式降低能源消耗的體會

張福海

新疆維吾爾自治區喀什地區第二人民醫院 新疆喀什 844000

眾所周知，一般情況下，建筑物中央空調在設計時會考慮留有制冷余量，余量大小和設計師本人對空調及建筑物類型、參數的把握有關，經驗豐富的設計師可能對空調設計參數“拿捏”得比較貼切，在實際使用中能耗損失較小，同時能夠滿足建筑物的供暖制冷需求。改造之前，我們單位就存在中央空調能耗損失較大的問題。建筑物一部分區域冬天室內溫度高(25～27℃)，夏季溫度較低(19～22℃)；建筑物一部分區域冬天室內溫度底(15～16℃)，夏季溫度較高(28～30℃)。本文就我們單位2017—2018年實施中央空調節能改造，經過近幾年對改造效果觀察、記錄、分析數據，改造效果與同行分享交流。

一、基本情況

(一)基本概況

筆者主要是負責醫院動力設備運營，其中包括節能降耗工作。醫院占地面積40235.3m，醫療區建筑面積93675.25m，現注冊床位1200張，職工人數1371人，2018年11月1日至2019年11月30日門診就診人數420177人，2018年10月1日至2019年10月30日出院人數43113人。

(二)能源結構及使用情況

(1)醫療區有5棟樓，分別是1、2、3、6、7號樓。其中，6號樓(建筑面積49943.28m)冬季供暖期(前一年11月1日—次年3月15日)由醫院天然氣鍋爐提供熱源，通過中央空調冷凍水系統向各部門供暖，夏季制冷時段(5月—9月)由6號樓中央空調制冷機提供冷源進行制冷。

(2)2號樓(建筑面積8973.16m)冬季由熱力公司提供熱源，通過中央空調冷凍水系統向各部門供暖，夏季由2號樓中央空調制冷機提供冷源進行制冷。

(3)其余各樓(34758.81m)冬季由熱力公司集中供暖，夏季由249臺分體式空調進行制冷。

(三)2015—2020年能源資源消耗水平

醫院目前建筑面積93675.25平方米，其中，6號樓(建筑面積49943.28m)冬季由自己鍋爐供熱，2號樓(建筑面積8973.16m)冬季由熱力公司提供熱源，2、6號樓夏季由中央空調制冷，能源資源消耗情況見喀什地區第二人民醫院2015—2020年(相同負荷)能耗折算表數據統計表。

喀什地區第二人民醫院2015—2020年(相同負荷)能耗折算表數據統計2015年用能人數：4127人，2016年用能人數：4627人，2017年用能人數：4624人，2018年用能人數：4202人，2019年用能人數：4973人，2020年用能人數：4218人。

我院2015年—2020年電耗情況如下圖：

二、節能推進措施

(一)節能改造前中央空調使用狀況

改造前，由于6號樓設計不合理，冷凍水循環系統水力不平衡，局部區域(B超檢查室、檢驗科主任辦公室、心電起搏組醫生辦公室、ICU醫生辦公室等水系統末尾區域)冷熱水不循環，冬季冷(15～16℃)、夏季熱(28～30℃)。冬季，每層電梯大廳西側溫度普遍比東側高2～3℃，增加一臺循環水泵運行依然不能有效解決以上問題，同時4臺37kW冷凍循環水泵及5臺45kW冷卻循環水泵電機運行溫度達到60℃，循環水泵電路開關及主線路溫度燙手，電機隨時可能燒毀，水泵控制柜因線路溫度過高，易導致連接點氧化接觸不良，進一步提升控制柜電器及線路溫度。

(二)節能改造，提高水泵、系統運行能效，消除安全隱患

經過前期對6號樓中央空調系統運行數據分析，發現中央空調冷凍水循環泵進出口壓差大于循環水泵標定揚程，說明冷凍水流速過大導致水系統供回水壓差過大，可以在滿足6號樓供暖、制冷的情況下，適當降低水泵轉速降低電機電流，從而降低電機溫度并降低能耗。分別在2017年6月、7月對6號樓中央空調4臺37kW冷凍循環泵及5臺45kW冷卻循環水泵控制柜安裝變頻器，經過反復試驗，最終將循環水泵電機運行頻率由工頻50Hz降為35Hz運行，在滿足6號樓正常供暖、制冷的情況下，電機溫度由改造前60℃降為45℃，循環水泵控制柜電器及線路溫度原來摸上去燙手，現在35～36℃。改造前水泵噪聲很大，兩人離得很近需要大聲講話才能聽清，現在只有一點水泵風扇轉動的聲音，和辦公室一樣，正常狀態講話都可以聽得清楚。水泵維修次數大幅降低，原來每年需要維修2～3次，現在兩年維修一次即可。改造后每天由中央空調運行人員對水泵電表進行記錄，經過一個完整的供暖、制冷周期運行，通過對水泵電表記錄統計分析計算，該項改造每年為醫院節約電量23.6萬千瓦時，節電率在48%～50%，按照當時電價0.58元/千瓦時計算，每年節約電費13.6萬元，而改造投入僅為19800元(醫院自己改造)，當年收回投入還有盈余。通過此次改造，使我們對中央空調設備、循環水泵、水系統有了更加深入的了解和體會，積累了一些改造經驗，2018年我們又對2號樓中央空調進行了相應改造，同樣取得了良好的效果。我院2017年被評為自治區級節能降耗創建示范單位，2018年被評為國家級節能降耗創建示范單位。下面就改造后運行調試中央空調注意事項及如何處理空調水系統水力不平衡的一些經驗，節能措施與大家分享。

(1)改造前制冷機開機運行45～60分鐘，冷卻水供回水溫差從最高值8～12℃降至3～5℃，達到制冷機冷卻水溫差定額(最佳溫差值)，如果此時水泵電機仍然以50Hz運行，將導致冷卻水溫差過小，惡化壓縮機運行工況，降低制冷機產出能效和使用壽命，所以，變頻器運行參數設置為PLC程序分段控制模式，逐漸降低電機運行頻率，以維持冷卻水系統供回水溫差在3～5℃，同時大大節約了電能。同時，保持制冷機運行工況在出廠要求的運行參數范圍之內，延長制冷機使用壽命，如果遇到酷暑、極寒等極端天氣，可以適當提高水泵運行頻率，極寒天氣可以調升鍋爐供回水溫度，保障正常供暖。

(2)因中央空調系統設計不合理，大樓東西兩大片區(以電梯大廳為界)有2～3℃溫差，即東側水流量欠缺，西側水流量過多。另外，大樓低區(1～5層)溫度偏低(19～20℃)，中區(6～8層)溫度適中(21～23℃)，高區(8～12層)溫度偏高(23～26℃)。根據這一情況，調小西側8～12層每層空調系統主控閥門，相應東側閥門開到最大，縮小東西兩側水力不平衡度，提高東側供暖溫度。在此基礎之上進一步調整，減少高區8～12層閥門開度，將低區1～5層閥門開到最大，調整后，東側溫度整體上升1℃，低區整體提高1℃。該項措施實施后，有效避免因大樓部分區域溫度偏低，延長鍋爐及中央空調運行時間，達到節能降耗的目的。

(3)針對個別房間(空調系統末端)的水不循環的問題，采取增加微型循環泵強制循環，改造后房間溫度均能達到21～23℃，達到預期效果，避免鍋爐及中央空調因個別房間溫度低不能按照運行計劃停機的情況，達到節能降耗的目的。

(4)如果建筑大樓設計不存在水力不平衡情況，鍋爐水循環系統可以采用高溫小溫差方式運行，這樣做的好處是鍋爐及循環水泵可以根據建筑室內溫度是否滿足需求，運行時間可以縮短，在保障建筑室內溫度始終達到18～20℃以上的情況下節電降耗。

另一種情況是在中央空調水系統水力不平衡情況下，建筑部分區域或個別幾間房間溫度一直較低，冬季鍋爐及空調循環水泵需要延長運行時間以滿足整體供暖質量，必定會增加電能消耗，此種情況下，為了減少電耗，鍋爐水循環系統可以采用低溫大溫差循環方式降低電耗。

(5)把節能降耗列入醫院各部門績效考核項目，醫院每月派人員到各科室進行檢查打分，年底統計各科室節能考核分數，與科室主任總體考評、能級評定掛鉤，從而提高所有員工的節能意識，達到節能的目的。

三、成果效益

通過每月對各科室進行節能工作考核，進一步增強了職工節能降耗意識，牢固樹立了“節約光榮、浪費可恥”的思想意識，逐步養成了事事、處處節能的好習慣。

2017年對6號樓中央空調改造后，每年可為醫院節電近13.6萬千瓦時，大大降低了設備的損壞率和維修成本。又相繼對6號樓高區供水泵及5噸鍋爐循環水泵進行改造，分別年節約用電量7.5萬千瓦時、4.5萬千瓦時。2018年對2號樓中央空調進行改造，改造后一年節約電量合計4.3萬千瓦時，2019年對手術室中央空調及凈化空調循環水泵進行改造，改造后一年節約電量合計2.2萬千瓦時。

四、節能降耗經驗總結

醫院雖然在近幾年的節能工作方面做了一些工作，能耗有所降低，但我們認為還有很多工作沒有做到位，工作中仍然存在一些問題：一是個別科室、職工對節能降耗工作重要性認識不到位，節約資源意識、保護環境意識不夠強。二是醫院部分區域需要增加水表、電表，以便能夠及時有效分析水電增減的原因所在。在節能工作實踐過程中，有以下幾方面體會。

醫院和一般的公共機構用能特點不同，尤其是三甲醫院，主要體現在如下幾方面。

(1)醫療環境要求標準高，耗能量較大，重點做好大型設備的節能改造、節能運行工作。例如，手術室除了要求溫度保持在22～24℃以外，對環境潔凈度、噪聲、濕度等方面有較高的要求，所以需要配置空氣凈化系統，包括消毒供應室蒸汽消毒手術包、制氧站提供氧源，以上三項用電量占全院總用電量近三分之一，中央空調用電量占全院總用電量40%左右，也就是說手術室、消毒供應室、制氧站、中央空調用電量占全院近70%的用電量，如果做好這幾個部門的節能工作，可以起到事半功倍的作用。例如，在滿足潔凈手術室正負壓的情況下，調整空氣處理機送風機的運行頻率為最低狀態，以節約電能。

(2)在制氧站壓縮機及中央空調壓縮機選型時，選帶有壓力或溫度智能控制進氣(水)閥開度的設備，能夠根據氧氣壓力或制冷回水溫度自動調節壓縮機進氣(水)閥開度，適時降低電機輸出功率，達到節電目的。

(3)大型醫療設備(CT、核磁、檢驗設備)散熱量大，每年3～5月、9～10月中央空調停止運行時段，CT、核磁、檢驗設備環境溫度達到29～30℃，超過設備廠家要求的25℃，需要對大型醫療設備配置專用制冷設備，如此，可以避免大樓中央空調專門為個別科室制冷，浪費電能的情況，從而達到節約電能的目的。另外，在設計時要考慮在散熱量大的設備間安裝自然通風裝置，在入口處加裝初、中、高效過濾器凈化空氣，能夠大幅降低專用空調的運行時間，降低制冷電耗。

(4)在北方設計大樓時，要考慮1、2層暖氣管道、暖氣輸出設備參數系數適當放大。大樓一般一層有玻璃幕墻，另外有出入口，冬季有大量冷風從入口處進入，醫院人流量大，進入大樓的冷風量更多，降低了1、2層整體環境溫度，所以，各部門冬季會采用電加熱器輔助取暖，如果適當放大1、2層暖氣輸出設備設計參數，同時在一層大廳安裝地暖設施，能夠杜絕輔助電加熱器的使用，減少因1、2層溫度較低而延長中央空調運行的時間，從而降低電能消耗。

(5)中央空調系統終端加裝回風風道。我們醫院中央空調使用過程中，發現空調系統終端風機盤管進風口與回風口沒有風道，風機直接從吊頂上方不斷吸進冷風，迅速降低盤管溫度，空調系統熱量大量浪費。很多房間加裝風道后，溫度提高1～2℃，提高能源使用效率。