南京某医院节能方案

南京某医院节能 文／刘培 摘要：本文以南京某三级甲等医院的中央空调冷源系统以及热源系统为对象，进行了采用不 同冷热源方案的技术经济比较，并详细说明了中央冷热源系统的设计、施工、自动控制等工程技术难点 及对策，得出在本工程中采用冰蓄冷中央空调冷源技术以及集中太阳能热水系统供热技术具有良好的节 能环保特性，系统投资在合理时间内可收回，建议本工程采用上述新型建筑节能环保技术。 关键词：医院冰蓄冷集中太阳能冷源热源 一、前言 世界性的能源危机、环境危机，使得清洁能 源及节能的概念逐渐深入人心，医院作为政府投资 建设公盗性建筑，在使用清洁能源以及节能环保方 面应起到其示范作用。医院项目的节能环保主要从 两个方面入手，首先是建筑及机电系统建造过程： 如在设计时更多考虑环保理念，采用环保，采 取节能降耗措施，如外墙保温，少用玻璃幕墙等等 以求降低整个建筑对能源的要求。第二是建筑物的 日常运行，包括内部照明、电梯、空调等等机电系 统，都应考虑节能措施。据统计，一个现代建筑夏 季空调的能耗大约占整个建筑能耗的70％，因此该 项能耗是整个项目运行的重中之重，首先我们根据 院内空调的使用，进行了精确的计算(见附表)。 在充分了解r负荷的前提下，采用冰蓄冷系统结合 大系统群控的方式来实现我院新建项目的空调要 求，具体方案及运行如下： 某医院工程综合楼设地下室二层，为车库和设 备用层。地面以上按建筑功能分医技部、住院部、 及门、急诊部，其中医技部地面以上六层，建筑高 度为26m门、急诊部地面以上为五层，建筑高度 表1 医院工程概况表 约23m；住院部14层，高度约57m。三大功能区 之间地面以上部分通过设置防震缝，分为三个独立 的结构单体。根据设计院提供的建筑负荷：医技部 (含手术室)建筑而积18130m2，门诊楼建筑面积 63250m2，急诊楼建筑面积9975m2，住院部建筑面 积68214m2，另其他建筑等建筑面积共有3000m2。 总建筑面积162569m2。(工程概况见表1) 二、中央空调冷源系统方案 在中央空调冷源系统方案进行冰蓄冷冷源系统 和常规电制冷冷源系统的技术经济比较。 (一)系统设备配置 (系统设备配置与投资概算见表2) (二)冰蓄冷空调系统运行策略 结合空调逐时负荷分布和江苏地K现已实行的 电价政策，冰蓄冷空调100％设计日运行策略；基载 主机在基本全负荷开机的f_J时，双工况螺杆主机在 以下3种工作模式运行： 1．主机制冰模式(0：00-8：00) 这期间双工况螺杆机组开机制冰，使得制冰量 达到5500RTh(17763kWh)，制得冷量储存在储冰 医技部(含手术室) 门诊楼 急诊楼 住院楼 62．01／'2009中国医院建筑与装备 18130 63250 9975 ■臣墨囫_■■叵墨_ 2357 0：00—24：00 7906 8：00—18：∞ 1197 0：00～24：00 68214 6821 0：00～24：00 ●■圄曩l—■■囵l■田囵墨一 日，2 3 4—一 万方数据 表2冰蓄冷空调方案设备配置与投资概算田■_I墨口圆墨墨四E躅固■四 1 基载机组1 2 基载机组2 3 双工况机组 4 冷却塔 5 冷却水泵1 6 冷却水泵2 7 冷却水泵 8 蓄冰盘管 9 乙二醇泵 10 基载冷冻水泵1 " 基载冷冻水泵2 12 冷冻水泵 13 板式换热器 14 15 乙二醇 自控系统 1200RT 300RT 500RT 200m‰ 870m3／h33m 260m‰32m 400m3／h30m HYCP(■550 420m明瑚m 610m3／h36m 170m沛36m 470m3／h36rll 3000kW 乙二醇侧 3．5『11℃ 水侧5／12℃ 工业用 3台 1台 2台 22台 3台 1台 2台 10台 3台 3台 1台 2台 75 ∞ 30 90 203 79 8’ 7．2 9．1 2．’ 2．7 27．9 4．3 7．5 2．8 618 609 79 162 158．4 27．3 2．1 5．4 279 12．9 22．5 2．8 13．6 独资 独资。变频 独资 国忧 国优，备一 国优．备一 国优，备一 源牌 国优，备一 国优 国优 国优，备一 2台038．7 ”．4 SWEP／组装 14吨 PLC 1套 O O 1．6 8B 22．4 88 国优 主要元器件西 门子 装置中。部分冷负荷由基载主机提供。 2．基载主机与融冰联合供冷模式(8：00～18： 00) 在夏天冷负荷高峰期间，制冷主机在空调制冷 工况下全功率运行，满足部分冷负荷的需要，其他 的负荷由融冰满足。 3。基载主机单独供冷模式(18：00～0：00) 此时的少许大楼空调冷负荷由基载主机直接 提供。 (三)常规电制冷空调系统 根据该工程尖峰负荷，该项目常规空调选择 制冷量为l100RT的离心式冷水机组5台，制冷量为 300RT的螺杆式冷水机组2台。 (设备配置反技术参数详见表3) (四)方案技术经济分析 1．年运行费用计算 以江苏省电力公司提供的最新峰谷电价和峰谷 时段来计算宅调年运行费用。 《1)峰谷电价 平电价为：0．748元／kWh 平电时段：8：00-0：00 谷电价为：0．309元／kWh 谷电时段：00：00～8：00 综合电价为：0．748元／kWh 综合时段：24zb时 (2)夏季冰蓄冷空调方案运行费用(夏季， 按120天计) ①基载主机： f0．748：元／kWh×3080kW×16h×0．7+0．309 元／kWh×3080kW×8h×0．25)X12d+(O．748 元／kWh×3080RW×16h×0．5+0．309元／kWh x3080kWx8hx0．2)×60d+(O．748元／kWh× 3080kWxlOhx0．5+0．309元／kWh×3080kW ×8h×0．14)×36d+(0．748元／kWhX3080kW× 7hx0．2+0．309元／kWh×3080kW×8hX0．07)× 12d-2027850元 ②双工况主机： 0．309元／kWh×1278kW×8hX12d+O．309 0t／2009中国医院建筑与装备63 猢抛咖晕|咖驱m o憎啪∞伽 叭啪粥他们∞弱 万方数据 表3电制冷空调方案机房设备配置及概算目■●墨—一■匡四田圆墨圆圆日固E衄■露曩 ，1 离心式冷水机组 1100RT5台 719 3595 187 935 独资 2 冷却水循环泵890m3／h23m5台 90 450 8．9 44．5 国优 i 。3 冷却塔 900m3／h5台 30 150 28．2 141 国优 ’4螺杆式冷永机组 300FiT2台 219 438 79 158 独资 。5 冷却水循环泵 260m3／h26m2台 37 74 2．1 4．2 国优 ? ，6 冷却塔 200m3／h2台 7．5 15 7．2 14．4 国优 7 冷冻水泵 665m哳132m、5台90 450 6。5 32．5 国优 ： j 8 冷冻水泵 166m3／h32m2台30 60 1．9 3．8 国优 ， ’9 自控设备 1套 20 20 西门子 10 增容费 105 双回路 11 电力设施费 65 较冰蓄冷多 注：功率因素o．85，电力增容费170元／kVA，电力设施费800元／kVA； 增容费：170元／kVA×5232kW÷o．85=104．64万元： 电力设施费：(和冰蓄冷差值)：800元／kVA×(5232kW一4545kW)÷o．85=64．66万元。 元／kWh×1278kW×8h×60d+0．309元／kWh× 1278kWX8h×36d+0．309元／kWh×1278kWX8h ×12d=379106元 冰蓄冷空调方案年运行费用合计：2027850元 +379106元=2406956元 (3)常规电制冷空调运行费用(夏季，按120 天计) ①综合电时段： (设计日每天运行费用) 0．748元／kW×5232kWx24小时X 0．60=59143元 ②年运行费用(按120天，空调系数取O．7) 59143元／天×120天X0．7=4968012元 常规空调年运行费用合计：4968012元 (五)经济分析 (经综合统计，空调方案的经济分析如表4) 冰蓄冷空调的一次性投资1561．8万元，较常 规空调的一次性投资1523．475元高出2．5％(39万 元)，但年运行费用则较常规空调低于107％(256 万元)，多出的投资一年即可收回。 大系统群控采用模糊控制原理可以根据负荷自 动调节机组设备的负荷，保证机组设备始终处于高 效率区间运行在各个需重点关注的区域设置远程控 制阀，由机房统一调度这些区域的开关，即做r经 济运行，又保证方案的经济可行。 采用冰蓄冷系统可综合平衡利用能源，利用市 供电公司的供电政策在夜间夏季，电力供应低谷时 利用低谷电蓄冰8d,时，在白天电力高峰时融冰， 充分利用电价差，即平衡了电力电网又节约了运行 费用，每年的节能运行费用300万元。 三、中央热源系统方案 除了空调耗能外，医院对生活热水的需求量上 班量大在生活热水系统的设置上采用了清洁能源 太阳能。为了既保障运行又节能环保设计了太阳 能预热加蒸汽辅热的热水供应系统，利用14层屋 面采集太阳能，地下机房储热，保障全院热水需 表4蓄能方案经济分析表 单位：万元—■—■■目—I—蟹匿囝■圈蓬啊—团盘盟—I—圈 系统尖峰冷负荷Kw 17500 17500 冷水机组容量RT 机房用电功奉KW 4900 夏季：4545 6100 5232 +24％ +15％ 机房设备一次性投资(万元) 1562 1523 —2．5％●■密团回目目圈—■圆曩●—圈曩—■墨啊■■—I 64．01／2009中国医院建筑与装备 万方数据 求具体方案如下：年节约运行费用70)Y元，投资7 年内回收。 (一)太阳能供热的系统规划设计 根据《建筑给排水设计手册》之用水量定额， 并施工经验，6～14层住院部每床每人按lIOL／日设 计，卜5层恒温水龙头按35"C热水18L／h设计。 1．最大小时耗热量计算 (1)6-14层病房部分鳓=凰塑掣 Q嚼。一6—14层病房部分设计小时耗热量(w) ，，r为672个房间。 g，一热水用水定额200L／淋浴器。 p一热水密度(kg／L) 产水的比热，c=4187(J／kg·℃) ㈣水温度，tr=60．12 卜冷水温度，t1=5"(2 瓦一小时变化数取2．23 aM=782．8kW (2)6～14层医生办公室(带淋浴间)部分 9^卜Khmq,6cp。4(tu,u--t_f) Q厂6～14层办公室淋浴间部分设计小时耗 热量(w) 附一为80个。 g，_热水用水定额1IOL／(床·日) 矿一热水密度(kg／L) c一水的比热，c=4187(J／kg·℃) 六_热水温度，tr=60"C 而～冷水温度，t1=5"C 瓦一小时变化数取1．95 Q^2=45．7kW (3)6～14层医生办公室(带洗手盆)部分 93=三qhnobjc。pu(ut,--tt) G厂l一5层办公室带洗手盆最大小时耗热量 (w) g^_卫生器具小时热水用水定额35℃时18L／h c～水的比热，c=4187(J／kg·℃) ㈡水温度，tr=35u f广冷水温度，tl=5℃ 卜热水供应时间(h)取9(h) 行0_一同类型卫生器具数为360个 卜卫生器具的同时使用百分数：医院、疗养 院病房的卫生间内浴盆或淋浴器按70％～100％计， 其他器具不计。 Qh3=222(kW) (4)1～5层办公室部分 纵=Eqhnobjc。pu(ut,--tz)． Q厂l～5层办公室及卫生间最大小时耗热 量(w) 印h一卫生器具小时热水用水定额35"C时18L／h c一水的比热，c=4187(J／kg·℃) 卜热水温度，t735"C 矗～冷水温度，tt=512 卜热水供应时间(h)取12(h) 刀。-．同类型卫生器具数 卜卫生器具的同时使用百分数：医院，疗养 院病房的卫生间内浴盆或淋浴器按70％～100％计， 其他器具不计。 Qha=245(kW) 最大小时耗热量为Qh=绕t+幺z十g，+ 舰=1295．5(kW) 2．最大小时热水用量 (1)6～14层病房部分 细=而玉}砸=12488(L／h) 吼。一6～14层病房部分设计小时耗热量(w) q，．hl---6～14层病房部分设计小时热水量(L／h) 矿一热水密度(kg／L) p一热水温度，t=60"C 卜冷水温度，tl=5"C (2)6～14层医生办公室(带淋浴间)部分 劬：=丽爿鲁面=729(L／h) g女厂6～14层病房部分设计小时耗热量(w) g，h2_．6～14层病房部分设计小时热水m：(L／h) 矿一热水密度(kg／L) 0112009中国医院建筑与装备65 万方数据 矿一热水温度，tr=60X2 卉一冷水温度，fl=5℃ (3)6～14层医生办公室(带洗手盆)部分 细=而疵若面=6472(L／h) g^厂6～14层病房部分设计小时耗热量(w) g曲3--6～14层病房部分设计小时热水量(L／h) 矿—热水密度(1唱／L) 卜热水温度，tr=35"c 俨冷水温度，tt=5x2 (4)l～5层办公室部分 乳=z业篆g掣 g^广1～5层办公室及卫生间部分设计小时耗 热量(w) ％一～1～5层办公室及卫生间部分设计小时 热水量(L／h) 矿一热水密度(kg／L) ㈡水温度，tr=35℃ 矗一冷水温度，tt=5"C 最大小时用水量为： q，hl+qrh2+g咖+g删212．488+0．729+6．472+ 7．114=26．8(T／h) 3．全天设计用水量计算 (1)6～14层病房部分 g棚2矿·m--110×1632=179．5(1713／d) g棚一6～14层病房部分全天设计热水量，时 间为定时供水6个小时。 优一6～14层病房部分床位数为1632个。 gr一6～14层病房部分用水定额lIOL／床， 水温60℃。 (2)6～14层医生办公室(带淋浴间)部分 g碰2qr·m=120×80=9．6(m3／d) g桠一6～14层办公室部分热水量定额 肿～房间数量80个。 q帕厂6～14层病房部分设计小时热水量。(水 温60"12) (3)6～14层医生办公室(带洗手盆)部分 9，田=g埔3·h=6．472×9=58．2(m3／d) ∞．01／2009中国医院建筑与装备 g肺一6～14层办公室部分全天设计热水量 办一卫生器具用水时间，取9个小时。 锄，一6～14层病房部分设计小时热水量(水 温35℃)。 折合成609C水温为：(35-5)×58．2／(60-5) =31．7(m’／d)。 (4)1～5层办公室部分 q硎=qrh4·厅27114×9=64(m3／d) g耐厂l～5层办公室及卫生间部分全天设计 热水量 g，肼一l～5层办公室及卫生间部分设计小时 热水量(L／h)(水温35X2) h一卫生器具用水时间，取9小时。 折合成60℃水温为：(35-5)×64／(60-5) =34．9(m3／d) 全天热水用量为g耐；g棚+g廊+g加+ qra4=255．7(m3／d) 4．太阳能贮热水箱(A水箱) 根据最高日用水量256吨／天，将太阳能储热 水箱储热80℃水，则储热水箱容积为213吨，水 箱有效容积192吨，选用食品级不锈钢水箱。 5．设备选型 选用设备两台，单台产热水量为8～14m3／h。 6．采热管计算 按最高日用水量为256吨，①47×1500每 一采热管产热水(60℃)8L／日来计算，需 256／0．008=32000根采热管。 按每lO根采热管所需面积为1．2m2，则总面 积为： 32000x1．2／10=3840m2 14层办公楼的屋顶面积实际约为93．6 ×101．4一(7．8×7．8×80)=4623．84m2， 4938．18-3840=783．84m2，满足太阳能布置要求。 太阳能布置在景观架上。 (二)热水系统投资分析及成本核算 1．投资分析 根据以上技术方案及设备，某医院供热投资估 算见表5。 2．太阳能+蒸气辅助加热系统热水成本 据省气象部门统计资料，浙江．江苏、上 海等地的日照属中国二类地区，全年365天中，晴 万方数据 表5某医院供热投资估算 机房 恒温混水器 太阳能热水循环泵{低噪音) 热水循环泵(低噪音) 不锈钢水箱 电器自控系统 机房管路及附件 机房小计： 屋面集热系统 采热管和U型管及附件 支架 单位：万元口目—曩■墨■■匝—囝 个 台 厶口 213m3rn3 项 套 2．5 0．85 O．55 0．3 18 26 1 2 2 213 1 1 高温管路 含保温 含保温 由47 根 180 32000 576 1．5m长 根 10 32000 32 屋面小计： 608I■—■盔墨墨●■一—■—■暇蕾强国匿圃匿互墨口—■l 天为70％，阴雨天气为30％。热水成本计算： (1)每吨蒸气可产8吨50"C(温差的热水) 1吨蒸汽=60万大卡 1Nm3天然气=8000大卡 1吨蒸汽=75Nm3天然气×2．76=200元(夏 季) 200／8=25元／吨(蒸汽加热热水) (2)大阳能利用率为50％ 即：每吨水用蒸气电加热成本：25× 50％=12．5元／吨 (3)自来水水价为2．3元／吨 (4)循环泵电耗 P2=(功率X水泵台数X运行时间×平均电 费)／日供水量 P2=(7．5X3×24×0．55)／230=1．30元／吨 (5)太阳能蒸气加热热水系统运行成本 自来水水费+蒸气加热费 =2．3+12．5+1．30=16．1元／吨。 (6)纯蒸汽加热每吨热水成本： 25+2．3+1．3=28．6元／吨 (7)每吨热水可以节约28．6一16．1=12．5：Tc／Ir屯。 3．投资的回收期 每天用热水256吨 年节约费用12．5元／吨X256吨／天X365天 =116．8万元 太阳能系统投资721．27J"元 那么太阳能投资回收期(静态) 721．2／116．8=6．18=7年 换句话说，若采用太阳能加蒸汽辅助加热的 供热方式，太阳能采热工程部分投资7年就可以回 收，大大降低了能耗，同时也响应了国家政策。为 节约行社会做出了突出的贡献。 另外，对全院的蒸汽供应系统进行了专业的优 化设计从管路敷设，冷凝水回收布置等各方面降低 了锅炉房的总吨位，又节约了大量的运行成本。 四、结论 随着国内经济的发展，原有粗放式的能源利用 方式的弊端日益尖锐的显现出来，在经济增长的同 时，我们付出了过高的能源以及环境代价。近几年 来，节能环保已经成为热门话，人们各尽所能在 不同领域内积极推进节能环保工作，建设资源节约 型、环境友好型社会已经成为全体国人的共识。落 实到医疗卫生系统，一个重要方面就是新建医院的 节能环保工作的工作。通常三级甲等医院为政府投 资的大型公共建筑，其中含有大量的机电设备，而 能源系统(夏季供冷、冬季采暖、全年卫生热水、 蒸汽消毒等等)是医院建筑的能源消耗大户，自然 也成为节能环保的重点对象。 为此，上文对医院冷热源系统可能采用的冰蓄 冷中央空调冷源技术、太阳能集中供热技术等新型 建筑节能环保技术与其他类似技术进行了全面的技 术经济比较，得出上述新型节能技术适用于本工程 且投资回收期较为合理的结论。魑 作者简介：刘培单位为南京鼓楼医院基建办公室。 01／2009中国医院建筑与装备67 s 7 1 a{B 6圪筋仃¨啪侣雒呲 1 2 3 4 6 7 =1 2 万方数据 南京某医院节能方案 作者： 刘培 作者单位： 南京鼓楼医院基建办公室 刊名： 中国医院建筑与装备 英文刊名： CHINESE HOSPITAL ARCHITECTURE & EQUIPMENT 年，卷(期)： 2009(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgyyjzyzb200901018.aspx