上海某大型医院节能改造及评估.docx
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上海某大型医院节能改造及评估
上海某大型医院节能改造及评估
上海某大型医院节能改造及评估2
1、医院简介3
2、医院改造前用能概况3
3、医院改造前存在的主要问题3
4、节能改造模式4
5、实际改造系统4
5.1增设太阳能热水系统5
5.2变频控制系统6
5.3BAS升级7
5.4照明系统8
6、节能评估方法8
7、节能改造效果分析10
7.1节能效果10
7.2经济性分析11
8、结论11
上海某大型医院节能改造及评估
摘要我国医院建设发展迅猛,医疗成本不断提高,运行能耗日益增大,因此,降低医院能耗亟待解决。
上海某大型医院从2007年底开始改造,到2008年底完成并调试运行。
实际改造并运行的系统有:
增设太阳能热水系统、变频控制系统、BA升级和照明系统改进。
改造后评估发现,节电率为24.2%,柴油节省率为11.8%。
关键词：
医院;变频控制;太阳能热水系统;节能改造
医院建筑是所有建筑中使用功能最为复杂的。
随着医疗技术的不断进步,诊疗设备的不断完善,医院功能还将进一步增多。
尤其是随着人民生活水平的大幅度提升,医院提供的已经不仅仅是单纯的治疗服务。
患者对医院的就医环境和医护人员对工作环境舒适程度的要求也越来越受到重视。
随之带来的必定是医院的能耗也不断上升。
上海作为国际化大都市,其整体医疗技术水平处于我国先进水平,各级公立、民营等专业医疗机构众多。
进入21世纪,伴随着我国国民经济的高速发展,上海市多家医院的迁建、改建、扩建进入了一个新的高潮,新设备、新仪器等大批量投入使用,而一些医院在设计中引入发达国家的概念,追求外观漂亮,追求大跨度、大空间概念,就医环境和医疗条件等因此得到显著的改善。
但随之而来的则是整个上海市医疗建筑能耗大幅度增长。
医院类建筑是公共建筑中较特殊的,其能耗的高低与医院的规模和效益密切相关。
根据张建波等的调查:
绝大部分医院均设置了中央空调,医院类建筑中主要消耗能源为电、天然气,其中电占主导地位。
上海某医院（总部）改扩建工程于2006年竣工,随着一系列新设备、新仪器大批量的投入使用,整个医院能耗大幅度增长,运行成本也大幅度增加。
2007年底,该医院成为上海市医院第一批节能改造试点单位。
整个过程包括前期现场实际调查测试,完成节能改造报告,提出各种节能改造措施,直到各改造系统安装、调试完成并投入使用,最后对其改造效果进行评估。
1、医院简介
该医院位于上海市徐汇区,总建筑面积约为50738m2,其中新建建筑40618m2。
医院有职工约1000人,门诊最大就诊人数5000人次/日,有572个床位。
整个医院由6栋主要建筑组成,包括门急诊医技楼、病房楼、疾控教育楼、后勤楼与心理咨询楼、旧病房楼,其中前4栋于2006年前后建成投入使用,心理咨询楼建于上世纪80年代,旧病房楼建于上世纪60年代。
2、医院改造前用能概况
医院消耗的能源主要是电能、柴油、燃气和水。
以2006年能源消耗为例,全年耗电量3854370kWh,耗燃气量110257m3,耗柴油量322.8,t年耗能支出为534.1万元,单位建筑面积耗能支出为105元/（米2年）,其中电费312.5万元、燃气费19.3万元、水费34.9万元、柴油费167.4万元。
其中电费所占比例最大（58.51%）,其次是柴油费用（31.34%）,水费占6.53%,燃气费用占3.61%,如图1所示。
因此,节电和减少柴油消耗是医院节能降耗的关键所在。
图1、该医院2006年能耗费用比例
3、医院改造前存在的主要问题
改造前空调系统水泵的运行方式为开1台冷水机组对应开2台冷冻水泵和2台冷却水泵,且冷冻水泵和冷却水泵运行存在严重的操作错误,导致大量水流量旁通,既浪费了能源,又缩短了水泵的使用寿命。
对热水循环泵进行统计发现,最小温差仅为1度,而流量设计值偏大,即典型的大流量小温差现象。
2006年的运行数据也表明:
即使在最冷月份,分集水器的供回水平均温差也仅为5度左右。
这主要是由于水泵设计选型偏大,末端负荷随室外环境温度变化时,并不能进行变频调节,使得部分负荷时系统的水流量远大于设计温差所需的流量要求。
变压器的最大负荷率均低于50%,变压器运行不经济,无功损耗大,使得线路和设备上损耗降低。
大部分区域存在严重的过度照明,照度值远远超过国家标准相关规定,从而造成使用时的能源浪费;光源和灯具的选择不合理:
具体体现在利用光效较低的卤钨灯进行一般照明,使用灯具的配光不够理想,造成利用效率偏低。
大楼的控制管理系统不完善,缺乏空调、冷热源等系统的集中监视与控制,空调各系统和给排水系统的运行都采用手动控制,控制准确度不够,不能达到舒适、节能的目标,也不利于对这些设备进行综合运行管理;缺少对公共照明系统的监控:
照明灯具均为手动控制;缺少变配电参数的监控。
4、节能改造模式
本次改造按照“TD-SADCE”的既有建筑节能评估诊断改造模式,即:
测试&诊断——方案——评审——设计——施工——评估。
这种TD-SADCE模式不仅具有EPC项目的所有优点,而且较其他传统改造模式更具有可操作性,能够根据医院的实际情况最大程度地挖掘节能潜力,科学合理地降低改造费用。
并能够相对合理地缩短工期或通过调整工期以减少对建筑物正常运转的影响。
5、实际改造系统
从2007年开始,笔者对医院实际用能情况进行现场测试、诊断,提出改善措施。
2008年底,医院开始进行实际系统改造安装,改造的系统有:
增设太阳能热水系统和变频控制系统,BAS升级以及照明系统改进,各系统改造情况如表1所示。
表1、各系统改造情况
改造系统
安装完成时间
调试完成时间
运行时间
增设太阳能热水系统
2008年8月
2008年11月
2008年11月至今
增设变频控制系统
2008年3月
2008年7月
2008年7月至今
BAS升级
2008年6月
2008年8月
2008年8月至今
照明系统改进
2008年10月
2008年10月
2008年10月至今
5.1增设太阳能热水系统
原热源为燃油蒸汽锅炉,采用蒸汽通过容积式换热器间接加热冷水。
增设太阳能热水系统后,自来水经太阳能集热器预热后补给生活热水水箱,该水箱与原蒸汽换热器连接,为间接式系统,集热系统的传热工质为水+乙二醇混合溶液。
太阳能集热器安装在医院主病房楼和附楼屋顶上。
集热器和热水系统机房布置分别如图2和3所示。
5.2变频控制系统
医院历年空调运行记录表明,满负荷工作时间仅占28%,其余时间为部分负荷工作,水泵变频节能空间较大。
空调水系统泵变频控制,不仅有利于保障空调冷冻机正常运行,而且可以大大降低空调水泵的运行能耗和整个系统的综合能耗,从而降低建筑空调能源消耗和运营成本。
变频控制柜设置在工程部办公室,如图4所示。
图4变频控制柜现场设备
5.3BAS升级
楼宇自动化系统（BAS）又称建筑设备自动化系统,主要用于对建筑物内的空调系统、给排水系统、照明系统、变配电系统以及电梯等系统设备进行集中监视、控制与管理的综合系统,一般为集散结构,即分散控制、集中管理。
BAS通过及时调整大楼内设备的运行状况和数量,关闭不需要运行的设备,以节约能耗。
BAS升级后能够监控的系统有:
冰水系统、冷却水系统、热水系统、太阳能热水系统、新风系统、空调箱控制系统、门诊新风机控制系统、电表分项计量监控系统、温控器控制系统和变频控制系统等。
其中冷却水系统和热水系统监控界面如图5所示。
图5BAS升级后实际操作界面
5.4照明系统
从用电统计分类可以看出,照明电量占总用电量比例为14%左右,照明节电装置能够针对电网电压偏高和波动的现象实时在线调控并输出最佳的照明工作电压,减少由于电压过高将更多的能量转化为热量而电压过低影响照明效果的现象发生,从而达到提高电力质量、延长光源使用寿命、节约能耗的目标。
医院实施照明系统改造时对照明灯具进行更换,选择百分百T5节能荧光灯系列产品,型号为PT/YZ128E-T5-828W。
产品符合GB7000.1-2002,GB7000.10-1999,GB7000.12-1999要求,更换了约600根灯管。
灯具在正常使用条件下使用寿命可达10年以上。
6、节能评估方法
节能改造效果应采用节能量进行评估,改造后的节能量为改造前能耗减去改造后能耗再加上调整量,调整量主要为考虑天气、业务量、设备增加等情况的能耗量。
节能效果应首先收集改造前的能耗和运行数据,再收集改造后的能耗和运行数据,然后计算节能量并进行评估。
此次改造评估采用账单分析法,用电力公司或燃气公司的计量表或建筑内的分项计量表等对改造前后整栋大楼的能耗数据进行采集,通过分析账单和表计数据,计算得到改造前后整栋大楼的能耗,从而确定改造措施的节能量。
现代医院建筑具有综合性、复杂性、多样性及安全性等多重特征,使得医疗建筑的空间构造、用能状况、环境控制与一般公共建筑存在很大差异,难以套用公共建筑常规的节能措施与评价方法。
医院的最大用能系统为空调,占到医院总能耗的一半以上。
而医院建筑空调系统不同于一般公共建筑的舒适性空调。
其中手术室空调为功能性空调,需要24小时运行以保证突然手术的需要;医技楼的空调系统为工艺性空调,其设备发热量很大,与人员就诊密切相关;而住院部为舒适性空调,但每间病房内病人加上病人家属及医护人员在内,人员密度比一般公共建筑的舒适性空调系统的高。
因此,仅用单位建筑面积的空调能耗并不合理,且传统的单位建筑面积的总能耗水平无法反映医疗技术的进步、医疗条件的改善、门急诊量的增长、住院天数的缩短、治愈率的提高等关键因素。
要准确反映医院用能指标,应对不同功能建筑各自使用不同的用能指标,如住院楼用单位住院人员能耗量,医技楼采用单位门急诊人次能耗量,手术室采用单位手术量能耗量。
而实际上由于各功能用房可能并不为独立的用能系统,且不同功能楼并未单独计量,因此单独用不同指标来评价并不现实。
根据上海市卫生局《关于本市卫生系统2009年度节能减排重点工作的通知》中附件“单位医疗业务量能耗指标口径”中提出的2009年度单位医疗业务量能耗指标口径以医院的“床日能耗量”作为能耗指标,具体表述为：
床日能耗量=年能源总消耗量（标准煤）/（年床日数+年门急诊量/3）
因此该医院的评估是以“床日能耗量”作为改造前后节能量计算的依据。
当然,由于各医院的建筑面积、空调设施和用能方式等的不同,以及各医院医疗业务性质的不同,各医院的“床日能耗量”指标不作为横向比较指标。
7、节能改造效果分析
7.1节能效果
由于医院于2007年底开始进行改造,于2008年底完成并对各系统进行调试运行。
因此,设定2007年用能为改造前用能,而2009年用能为改造后用能。
医院改造的系统主要消耗能源为电和柴油,因此主要比较耗电和耗柴油量。
改造前后“床日耗电量“和“床日耗柴油量”对比分析如表2所示。
表2改造前后“床日耗电量”和“床日耗柴油量”
年份
年床日数
年门急
诊量
当量年
床日数
年耗电量/（kWh）
床日耗电量/
（千瓦时/床日）
年耗柴
油量/t
床日耗柴油量/（千克/床日）
2007
341640
307611
444177
4564020
10.3
388.8
0.88
2009
337625
386600
466492
3632997
7.8
360
0.77
通过表2对比可以得出,改造后年”床日耗电量”节省率为24.2%,而”床日耗油量”节省率为11.8%。
节能效果明显。
由于”床日能耗量”公式中的年能源总消耗量以标煤为比较依据,因此改造前后的能源消耗量换算对比如表3所示。
表3改造前后”床日能耗量”对比分析
年份
2007
2009
年耗电量/（kWh）
4564020
3632997
耗电当量标煤耗量/吨
1492.4
1188.0
年耗柴油量/吨
388.8
360
耗柴油当量标煤耗量/吨
566.5
524.6
总耗标煤量/吨
2058.9
1712.6
当量床日数
444177
466492
当量床日耗标煤量/（千克标煤/床日）
4.64
3.67
从表3对比分析得出,“床日能耗量”从改造前2007年的4.64（千克标煤/床日）减少为改造后2009年的3.67（千克标煤/床日）,节能率为20.8%,节能效果明显,达到并超过了2009年上海市卫生局提出的“单位医疗业务量能耗”下降2%的指标。
7.2经济性分析
根据上述分析,改造后年“床日耗电量”节省率为24.2%,而“床日耗油量”节省率为11.8%。
2007年总耗电量为4564020kWh,总耗柴油量为388.8吨,以商业电价平均0.7元/千瓦时,柴油价格5200元/吨计算,则2007年业务量情况下,以改造后的节能率计算得年节省费用（万元）为：
（4564020*24.2%*0.7+388.8*11.8%*5200）*10-4=101.2
本次节能改造医院总投资为420万元,由此得出投资回收期约为4.2年,节能效益明显。
8、结论
通过对比可以得出,改造后年“床日耗电量”节省率为24.2%,“床日耗油量”节省率为11.8%,节能效果明显。
医院单位“床日标煤耗量”节省率为20.8%。
投资回收期约为4.2年。
具体分析耗电量减少主要是因为照明系统改进、BAS升级,而耗柴油量减少主要是因为太阳能热水系统基本上全年运行,起到了预热生活热水的作用,因此对节省生活热水耗热量非常明显,从而减少柴油耗量。
此次医院节能改造后带来了明显的节能效果。
但由于没有对各改造系统安装分项计量装置,因此各系统的节能效果无法准确地单独评估。
为更好地节能降耗,对医院今后运行给出以下建议:
1）加强运行管理,避免跑冒滴漏情况,这样才能真正体现改造系统的节能潜力;
2）鉴于主病房楼和附楼的太阳能系统的节能效果较大,可在其他用热水量较大且有较大屋顶面积的楼加装太阳能热水系统;
3）自控厂家应对运行管理人员进行培训,使运行管理人员掌握BAS的控制策略,避免过多的人工手动控制,实现真正的自动控制,从而进一步提高BAS的节能效果;
4）可对锅炉排烟余热进行回收,制取热水用于锅炉补水,且由于医院锅炉排烟口不高,周围场地完全可以安装热回收装置,这样就可进一步有效地节约燃气用量。
致谢
本次调查与评估工作得到上海申康和医院的领导及各部门的大力支持与协助,在此表示衷心的感谢!
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