大型医院的节能改造
2024-10-18
来源:威能网
热泵技术与应用 大型医院的节能改造 康奈尔(上海)能源技术有限公司 王志毅邹新红邹国良张向阳 摘 要:通过对上海某大型三甲医院应用康奈尔整体节能技术,验证了节能方案,比较了节能方案的 优劣,发现了在方案的实施过程中的问题。系统检测时间为5月中旬至10月上旬,采用一些技术性的处 理;对于新系统与原系统的匹配问题,难以保证节能量,对比过程中的环境一致性等问题。基本达到了一个 比较客观的对比结果。对我国医院的节能诊断和改造有一定的指导和借鉴意义。 关键词:节能改造 医院 控制整体节能 Application of Energy—SaVing RefOrm Of a Shanghai Third Grade First-Class Hospital Wang Zhiyi,Zou Xinhong.Zou Guoliang&Zhang Xiangyang A bstract:By the energy saving reform to a Shanghai thi rd grade fi rst-class hospita1. Analyze the energy-saving p rog ram.Comparing the energy-saving solution and to find the nOrmal problem du ring the processes of testing time frOm May to October.Matching the former system and new system,difficulty to ensure the consistence of comparing the energy— saving capacity with the envi ronment are solved.We have taken some technical means to the problem during ou r research processes.Finally,Better results are obtained.It has some meaning for the energy—saving refOrm of the hospital in our country. Keywords:energy—saving reform;hospital;control;integrated energy—saVing technology. 1引言 于照明、电梯、空调和通风等设备。其次,医院还以 燃气、重油等作为主要能源,用于供应蒸汽、热水、 消毒、洗涤、厨房以及冬季供暖等。因此,康奈尔整 体节能技术在上海某三甲医院的应用也是从这几 个方面入手,采用最新的节能技术对空调及照明系 从改善病人就诊环境、提高医院内部管理技术 手段考虑,许多新建的医院建筑对空调、供热设备 的自控管理、安保及计算机网络等诸多方面都提出 了要求,医院设计有宾馆化的趋势。医院建筑是所 有建筑中使用功能最为复杂的之一。随着人民生活 统进行整改,利用空调热泵技术提供生活热水,大 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人们的重 大降低了一次能源的能耗[1_3]。 2改造前的能耗状况 视,因此医院的能耗也不断上升。以一家传统型综 合医院为例,其日常能耗中,电力消耗最大,主要用 据不完全数据统计和分析测算,该医院能源 费用每年约818万元,详细分布如图1所示(电力 【作者简介】王志毅:(1970一)男,博士后,高级工程师,总工程师。 ±海节能 一一R VA TSHANGHAI ENERGY。O NSE。。。。 IO N 9 热泵技术与应用 52%、热能36%、水12%),平均每年用电约561万 kWh,年耗重油710t;年用水量37万m。,平均每天 用水量1O00m。。 (1)增加1台30HXC200A螺杆式水冷冷水机 组(制冷量为696kW,输入功率138kW),满负荷时 能效比5.0,部分负荷B,I ̄E效比更高,替代水冷活 塞式冷水机组运行。 该医院能源流程图如图2。 (2)增加1套智能控制系统,对螺杆式水冷冷 水机组、水冷活塞式冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵 以及冷却塔进行集中控制,该智能控制系统具有强 大的安全保护、智能控制、通讯、故障预测、自适应 等功能 。 (3)水系统管路优化,减少管路阻力,采用效率 高的水泵替换原先效率低的水泵。 2)节能效益分析。 图1医院能耗费用分布示意图 从新老系统的空调效果分析,原来医院6月份 及7月初全开活塞机组及模块机组空调效果基本可 以满足使用,实际运行中7、8月份由于机器年久没 有清洗的原因,导致冷凝压力偏高0.2MPa左右,功 圈 耗很大,且冷量衰减也大,空调效果较差。从往年的 运行记录来看,原系统在5个月的制冷季节中,机器 平均运行负荷基本在85%左右,系统能耗为: 1 67x0.85+88x0 85+1 00=31 7kW 全年耗电为: 317x24x150=1 14 1万kWh 图2医院能源流程图 耗电费用: 1 14.1x0.825=94.1万元 3节能改造分析 改造工程分为三部分:老病房楼、新病房楼及 新建综合楼。各部分改造 方案及经济性分析如下。 3.1老病房楼 设备名称 节能系统运行至今,除7、8月份有部分时间 表1老病房楼空调设备使用情况 规格 数量 出厂日期 性能状态 水冷活塞式冷水机组 制冷量600kW 1台 1994年 制冷能效比为3 6左右 模块式冷水机组 制冷量350kW 1台 老病房楼高7层,原 中央空调采用水冷活塞式 冷冻水泵 冷水机组(制冷量为50万 流量10Omr3/h 3台 1989年 运行效率低 扬程20m 功率1 1kW 流量200m3/h 2台 1989年 冷却水泵流量过大达冷水 ,大卡)1台和模块式冷水机 组(制冷量为30万大卡)1 冷却水泵 台,机组使用情况如表1: 扬程32m 功率30kW 机组设计流量的200%,运 行效率低,电能浪费严重。 2 1)康奈尔整体节能 技术应用。 冷却塔 流量120 m3/h 功率14kW 海带鹫 20 S…HA…NGH… &I ENEF ̄'GY CQNSER, TION J1蟛 一 § 热泵技术与应用 运行负荷在70%以上运行,大部分时间在50%左 (1)、增加1套智能控制系统,对离心式冷水机 右运行,平均运行负荷在60%左右,采用冷冻冷却 组、水冷螺杆式冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵以及 水泵变频等节能手段,系统能耗为: 冷却塔进行集中控制。 138x0.6+100x0.85=168kW (2)、原生活热水设计由重油蒸汽锅炉产生蒸 全年能耗为: 汽,蒸汽加热自来水提供生活热水。现采用1套热 1 68x24x 1 50=60.5万kWh 回收系统,包括新增1套水水热泵系统(热回收量 耗电费用: 498 kW,输入功率139 kW)。在制冷季节(5~10 60.5x0.825=50万元 月)制冷同时热回收产生60℃生活热水,并且在非 系统节能额:94.1—50=44.1万元/年 制冷季节的4月份及11月份采用冷却塔吸取大 3l2新病房楼 新的病房楼高16层, 中央空调采用19XL450离 心式冷水机组(制冷量为 1583kW。输入功率31 1 kW)1台和KCHUW一 245005水冷螺杆式冷水机 组(制冷量为1580 kW,输 入功率336 kW)1台。其中 1 9XL450离心式冷水机组 作为基载主机,KCHUW一 245005水冷螺杆式冷水机 图3热水系统原理图 组作为备用机组基本不运 行,新病房楼空调主机使用情况如表2。 气的热量制取60℃生活热水,已替代燃油锅炉。热 1)康奈尔整体节能技术内容。 水系统原理图如图3。 2)节能经济性分析。 表2新病房楼空调设备使用情况 根据往年的运行记录,此空调 设备名称 规格 数量 出厂日期 性能状态 系统设计冷量偏大,机组常年平均 离心式 制冷量1583kW 1台 99年 正常 负荷在60%左右,系统能耗为: 冷水机组 功率为302 kW 380x0l7+200=466kW 水冷螺杆式 制冷量1580kW 1台 99年 全年能耗为: 冷水机组 功率330 kW 466x24x150=167.8万kWh 冷冻水泵一 流量400m3/h 2 06在 制冷季节全部运行, 耗电费用: 扬程32m 变频控制,至少使用 167.8x0.825=138 4万元 功率55kW 2台 节能系统运行至今,除7、8 流量138m3/h 1 93年 基本不用 月份有部分时间在70%以上负荷 冷冻水泵二 扬程37m 运行,因热水机组加入系统冷量 功率22kW 导致原机组大部分时间在50%左 SHANGHAi c 毒 21 热泵技术与应用 右负荷运行,平均运行负荷在60%左右,优化冷冻 冷却水泵变频等节能手段,系统能耗为: 380x0.6+200x0.85=398kW 冷冷水机。 (2)节能经济分析。原来医院6月份需要开3台 风冷热泵机组(耗电高,只能开2/3负荷,每台耗电 100~130kW左右,总电耗在300~360kW)。7月份 机组试运行期间,使用新增的节能系统后,系统耗电 在145kW左右,每天可节约用电3720~5160kWh, 每年以150天制冷运行计算,共可节电66.6万 kWh,节约50.6万元;制热运行估算为节约15万 全年能耗为: 398x24x150=143.3万kWh 耗电费用为: 143.3x0.825=1 18万元 空调系统节能额: 1 38.4—1 1 8=20.4万元/年。 热水系统节能:根据热水系统往年能耗统计分 析,每年4—11月份2、3号楼平均每天生 活热水用量在180t左右,生活热水耗油 量在235t/a。根据2008年重油价格5490 元,合计年节约费用65.6万元。 实测数据见表3。实际测试数据分析结论:在环 表3实测节能系统能耗数据 A.采用上述节能措施后运行结果: 时间:2008.9.1 1~2008.9.12 9:00 AM 9:00 AM 大气温度 冷冻水进/N水温度(℃) 30℃ 25℃ 元/t,总花费预计在129万元。使用空调热 水系统后,机组能耗大幅度降低,运行至 今根据记录数据可知,在制冷季节每吨热 16.8 12-2 16.3 13.3 水费用在5.7元/t,非制冷季节为14.4元/ t。根据2008年的热水用量,制冷季节节 能系统制取生活热水的费用为15.4万 元,非制冷季节制取生活热水费用为16 冷却水进/出水温度(℃) 单冷机组抄表数kW.h 热水机组抄表数kW.h 26.6 31.4 26 29.1 3306 570 5460 762 以下为计算值 单冷机组用电量kW.h 热泵机组耗电总量kW.h 万元。节约热水费用为: 129—15.4—16=97.6万元/年。 21 54 192 3.3新建综合楼节能改造系统 1)空调系统。 节能系统全天总耗电量(kW.h) 2346 节能系统全天能耗费用(元) 2346x0.825=1 935.5(元) 新建综合楼建筑面积2.3万m ,空调 面积1.3万m2;地下3层,地上8层,总 高47m。 原系统:原设中央空调采用 B.实测原系统能耗数据如下: 时间:2008.9.12~2008.9.13 9:00 AM 9:O0 AM 大气温度 25℃ 1 840 1680 28℃ 4240 3920 冷冻水进/N水温度(℃) 机组1抄表数kW.h 机组2抄表数kW.h 15.6 1 2.9 15.6 1 2.8 UWY200AY空气源热泵机组(制冷量 530kW,输入功率185 kW;制热量565 kW,输入功率180kW)3台;装机总制冷量 1590 kW。总制热量1695 kW。 机组3抄表数kW.h 以下为计算值 停机 (1)增加的康奈尔整体节能技术内容。 机组1用电量kiw.h 机组2用电量k}W.h 机组3用电量kW.Ih 2400 2240 0 T增加1套智能控制系统,对螺杆式 水水热泵机组、空气源热泵机组、冷冻水 泵、冷却水泵以及冷却塔进行集中控制。 增加1台30HXC200A螺杆式水 I系统全天总耗电量(kW.h) 系统全天能耗费用(元) 4640 4640x0.825=3828 :元) H慧滞 22÷ 曩0ENERG" rCONSER ̄,A N “Jn } b, 热泵技术与应用 境温度30℃时,节能系统耗电为2346度,在环境温 度为25℃时,原系统机组耗电为4640度,耗电节约 回收系统年总节约天然气21.4万Nm。,年节省制 热水费用55.3万元。 4640—2346=2294度,节约费用2294x0.825= 1 892.6元,节省比例为1 892.6/3828=49.4%. 2)热水系统。 3)照明节能。 原系统: 医院地下一层至地下三层的照明主要以传统 原系统: 医院新建综合楼原设计由天然气和重油蒸汽 的灯具和电感式镇流器为主,光效差、显色性不好。 (1)康奈尔整体节能技术内容:将地下室1—3 层所有传统灯具替换为细管径直管T5荧光灯,配 锅炉交替使用产生蒸汽,蒸汽加热自来水提供生活 热水,预计每年制生活热水消耗的天然气及燃气费 高品质的电子镇流器。 用分别为21.4万Nm。及75.0万元。 (2)节能经济性分析:照明改造每年可节约电 (1)节能改造内容:采用1套热回收系统,包括 费1 2万元。 新增1套水水热泵系统(热回收量383 kW,输入 4)VAV新风优化系统节能。 功率109 kW)。在制冷季节(5—10月)制冷同时热 原新风系统无集中控制,新风系统能耗存在浪 回收产生60℃生活热水,并且利用原UWY200AY 费。对各楼层的新风机组增加VAV控制系统,统一 空气源热泵在(11一次年4月)制生活热水,热回收 调配新风供应。在不同时段按需供应新风,降低新 系统可基本满足新建综合楼全年生活热水需求。 风机功率、以及制冷、供暖负荷。 (2)节能经济性分析:水水热泵及风冷热泵热 节约新风机组电机耗电费用=风机额定功率X 回收系统全年实际耗电28_2万kWh,制热水费用 (1一风机实际运行频率/50)X平均电价X每天运行 为23.3万元,原系统年平均制热水费用为29.2 时间X全年运行天数=10.2x(1--0.63)x0.76x18x 元/t。节能改造后年平均制热水费用为5.9元/{。热 365=4.0万元 表4地下1—3层灯具数量及使用情况 序号 楼层 部位 单位 数量 工作时间 单套节能量 节能量小计 (小时) (KWH) (KW×H) 1 地下一层 车库 套 64 24 0.054 30274.56 车道 套 2 12 0.054 473.04 设备间及库房 套 20 8 0.054 3153.6 电梯前室 套 5 24 0.054 2365.2 2 地下二层 车库 套 98 24 0.054 46357.92 车道 套 12 24 0.054 5676.48 设备间及库房 套 19 8 0.054 2995.92 电梯前室 套 3 24 0.054 1419.12 3 地下三层 车库 套 1 15 24 0.054 54399.6 车道 套 1 1 24 0.054 5203.44 设备间及库房 套 22 8 0.054 3468.96 电梯前室 套 3 24 0.054 1419.12 4 合计 374 157207 (下转第41页) SHANGH ̄眦 c 童 西 节能工程 8项目实施投资方式 500kWh电就能满足浴室的热水需求,平均每天减 以往改造项目都是由企业筹集资金,承担所有 风险。这次项目采用上海市政府推广的合同能源管 理方式,即由节能服务机构承担先期投入,再根据 实际节能效果按合同约定方式双方分享节能收益。 其突出的优点在于风险的转移,最终实现双方的互 利共赢。项目设计目标年节约运行费用60万元。 少1t柴油,扣除电费、煤气费,每天可以节约5000 元供热成本。运行至8月28日,减少标煤44.8t,运 行费用减少约3O万元。预计夏季运行(6月9日~ 9月15日)约减少标煤54.4l(约合40l8万元)。冬 季用真空锅炉,比原蒸汽锅炉用油(340t)减少 1 O%~20%,忽略软水制水成本减少,操作人员减少 由于低品位热回收投资成本高,考虑缩短项目 的合同回收周期,2台蒸汽锅炉改造为3台真空热 等,总共年节约量符合设计要求。 除节能因素外,由于彻底切断了蒸汽系统,拆 水锅炉,技术方案及节能效果考核并入项目,设备 除了沿路的疏水排放点,解决了蒸汽疏水器的夜间 投资利用原锅炉列入改造的契机,从设备改造计划 中投资2台,节能服务机构承担1台。 噪音扰民问题,减少了大量疏水及热交换器的废热 排放。 9项目实施节能效果 10该技术推广运用前景 6月9日~13日系统试运行,蒸汽锅炉保持热 备用状态,16日开始蒸汽锅炉停止,完全由热泵系 通过改进,该技术有望在有大量热水需求的坯 饼生产厂区进行推广应用。目前坯饼厂区年耗锅炉 统提供浴室热水。经过两个多月的运行,统计数据 表明:系统节能效果显著,平均每天仅需消耗 +一+”+一4"-一+”-4-一-4-”十”+一+”+”+一+”+・・+一+一+*+“+一+n+-+柴油1 803t,计划下半年开始进行技术数据收集和 系统方案调研。 -+一+-+一十一+-+-—+一--4"-*十一—t一一十-十一--卜一—・卜-—-十一一—・卜”十一—卜一—-十一十一 -卜・ -+ +(上接第23页) 耗。这些技术优点都得到了充分的体现。 5)管理节能。 我司提供免费节能医生服务,在以上节能系统运 行后,派专业人员提供3年的节能管理咨询、服务。预 参考文献: [1] K KAYGUSUZ,T AYHAN. of 计每年可节约整个医院运行能耗费用4万元。 Experimental and theoretical investigation combined solar heat pump system for residential 4小结: heating【『】.Energr conservation&management, 1999,40:1337-1396 上海某三甲医院项目全年节能合计约303万 元,实现了改造前节能率超30%的目标。康奈尔节 能热水系统统一采用电驱动、并且综合使用冷热源 (如采用冷凝热回收的最新科技成果),再优化系统 的初投资,将大幅度降低运行费用和维护管理成 本,不会因国际能源价格的波动引起用户运行费用 上涨。康奈尔节能空调系统采用自动控制,使得空 调系统高效稳定运行,减少了人工控制的不确定 性。康奈尔节能凝结水回收使得锅炉运行费用大幅 [2】Macarthur J W,Palm W J and Lessmann R C.Performance analysis and cost optimization of a solar—assisted heat pump system Energy,1978,21:1—9. Solar [3】Mehmet E.Thermal Performance of a solar——aided latent heat store used for space heating by heat pump[J].Solar Enery,2000,69(1g):15—25. I4J王志毅,谷波,伍星.基于Internet&Intranet 降低,同时降低了环境的热污染。康奈尔节能照明 改造在保证原光照水平的基础上减少了全院的能 技术和CERNET建立中央空调监控和故障诊断系 统初探.暖通空调.Vo1.32 6002)No.6 81-82 SHANGHAI ENERGY c 4 1