醫(yī)院制冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究

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　摘要：本文分析了醫(yī)院制冷空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)、空調(diào)能耗與一般建筑的區(qū)別。依照《節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和國家建筑節(jié)能目標(biāo)，分析了醫(yī)院能耗較大的主要原因，并針對醫(yī)院特點(diǎn)總結(jié)歸納了一些行之有效的節(jié)能方法。

　　關(guān)鍵字：醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能；措施

　　引言

　　我國是能耗大國，能源利用率僅為33%，與世界先進(jìn)水平相差20多個百分點(diǎn)，節(jié)能空間和潛力很大。有關(guān)專家預(yù)測，通過采取各種節(jié)能措施，到2020年我國可以節(jié)約能源8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在各種能耗中，建筑能耗占有很大的比重。目前我國房屋數(shù)量有400億m2左右，房屋建筑規(guī)模已超過所有發(fā)達(dá)國家，僅2001年房屋竣工面積達(dá)19億7千萬m2，但在每年近20億m2的竣工面積當(dāng)中，只有5~6千萬m2是節(jié)能建筑，僅占3％左右，也就是說有97％屬于高耗能建筑。我國目前存在建筑耗能大、能效低、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能差等問題，并具有夏季空調(diào)用電量大、冬季采暖能耗高等特點(diǎn)。我國的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能普遍較差，外墻和窗戶的導(dǎo)熱系數(shù)為發(fā)達(dá)國家的3~4倍，門窗空氣滲透率要高出3~6倍，外墻的單位建筑面積耗能要多4~5倍。而醫(yī)院、辦公樓、商場等公共建筑由于室內(nèi)環(huán)境要求相對較高，能耗更大，在節(jié)能上有更大的前景。醫(yī)院在空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上，又有著很多不同的地方，比如醫(yī)院手術(shù)室耗能為一般空調(diào)系統(tǒng)的5~10倍，而且其它不同等級的房間也比一般空調(diào)能耗要多。本文將就近幾年國內(nèi)醫(yī)院建筑制冷空調(diào)系統(tǒng)的能耗進(jìn)行分析、總結(jié)并提出相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)措施。

　　1、醫(yī)院空調(diào)的特點(diǎn)

　　從醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)的方案選擇到設(shè)計(jì)都存在自身的特點(diǎn)，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能和運(yùn)行管理也有很多不同之處。首先從醫(yī)院的性質(zhì)來看，醫(yī)院是治療疾病的場所，所以用于醫(yī)院的空調(diào)其積極的作用在于預(yù)防及治療疾病，并避免醫(yī)護(hù)人員受到病毒感染，因此對空氣品質(zhì)有特定要求。針對醫(yī)院不同類型、等級和功能的房間，空調(diào)系統(tǒng)必須慎重分區(qū)。對室內(nèi)空調(diào)的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備布置、衛(wèi)生要求、使用時間、空調(diào)負(fù)荷等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究，反復(fù)比較，才能進(jìn)行合理的系統(tǒng)分區(qū)，以便能夠確保各室要求的參數(shù)，減少不同區(qū)域間的不利影響，也便于管理和維護(hù)、降低運(yùn)行費(fèi)用。一般來說，高潔凈要求或嚴(yán)重污染的房間，或者獨(dú)立的自成體系的區(qū)域等最好單獨(dú)成為一個系統(tǒng)。

　　其次，醫(yī)院各房間通風(fēng)空調(diào)運(yùn)行時間也有不同的要求。門診部（急診除外）、診療中心、管理部門、洗衣房、廚房餐廳按作息時間運(yùn)行；住院部、新生兒室、早產(chǎn)兒室、康復(fù)室、特別護(hù)理室夜間需要運(yùn)行；緊急手術(shù)室、急救室、分娩室需要隨時運(yùn)行；值班室（醫(yī)生、護(hù)士、藥房、檢查部門）要求獨(dú)立運(yùn)行；檢查室（細(xì)菌）、X光室、同位素室、潔凈病房、解剖室、太平間、動物房有階段性運(yùn)行的需要。

　　最后，醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)較高。手術(shù)室的空調(diào)系統(tǒng)要求控制室內(nèi)溫度、濕度、潔凈度、細(xì)菌總數(shù)、有害氣體濃度以及氣流分布，保證室內(nèi)人員所需的新風(fēng)量。其中最為重要的是控制室內(nèi)細(xì)菌總數(shù)，以防止在手術(shù)過程中對手術(shù)傷口的感染，提高手術(shù)成功率。與一般建筑物的空調(diào)要求相比，系統(tǒng)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：

　?。?）空氣的凈化和除菌；

　?。?）控制各區(qū)域的氣流和風(fēng)速；

　?。?）保證不同區(qū)域之間合理的氣流流向和壓力分布；

　?。?）保證醫(yī)療上必要的溫度及濕度；

　?。?）排出廢氣和有害氣體，保證室內(nèi)空氣新鮮。

　?。?）對排出的廢氣進(jìn)行處理，防止污染室外環(huán)境。良好的手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)不僅是指某個單項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求，而是全方位地實(shí)現(xiàn)“無菌環(huán)境保障體系”這個目的，在手術(shù)全過程中消除一切可能誘發(fā)術(shù)后感染的風(fēng)險(xiǎn)。

　　2、醫(yī)院空調(diào)的主要能耗

　　醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)的能耗比普通建筑的能耗要高，主要原因是室內(nèi)各參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、新風(fēng)量大、空氣處理要求高；運(yùn)行時間較長；各房間功能要求不同，管理復(fù)雜。首先，醫(yī)院房間的溫濕度要求較高，手術(shù)室、特殊房間等因級別和用途不同對溫濕度也有不同的要求。病房還應(yīng)根據(jù)不同病人的要求易于調(diào)控溫濕度范圍。第二，醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)要求較大的換氣次數(shù)，以滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求，這部分的能耗占有較大比重。第三，對細(xì)菌總數(shù)，潔凈度有一定的要求。在增大新風(fēng)量的同時，必須依據(jù)不同要求裝設(shè)高效、亞高效過濾器等設(shè)備，送風(fēng)阻力增大，耗能也增加。第四，現(xiàn)代醫(yī)院越來越先進(jìn)，設(shè)備和室內(nèi)條件越來越好，導(dǎo)致醫(yī)院散熱設(shè)備越來越多，而這些設(shè)備在一定程度上缺乏良好的節(jié)能管理，造成室內(nèi)設(shè)備、照明等負(fù)荷增大。第五，醫(yī)院大多數(shù)房間必須保證較好的采光度，而大多數(shù)醫(yī)院圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能并不好，窗戶的太陽熱輻射能耗較大，使醫(yī)院建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷比一般建筑相對要高。第六，醫(yī)院由于空調(diào)系統(tǒng)管理復(fù)雜，人員流動性大，人員種類較多，由于管理上的漏洞，額外負(fù)荷也占有一定的比重。能源回收利用也做的不夠好，能耗浪費(fèi)較嚴(yán)重。

　　3、醫(yī)院空調(diào)節(jié)能措施

　　3.1 潔凈室節(jié)能

　　潔凈室耗能為一般空調(diào)系統(tǒng)的5~10倍，因此有更大的節(jié)能空間。主要的技術(shù)措施有：

　　3.1.1 合理計(jì)算和利用新風(fēng)量節(jié)能

　　確定合理的換氣次數(shù)。大多數(shù)潔凈室的換氣次數(shù)都沒有經(jīng)過計(jì)算確定，一般都偏大，致使風(fēng)口送風(fēng)速度和室內(nèi)風(fēng)速太大，反而有揚(yáng)塵的影響，而且送風(fēng)能耗增加。醫(yī)院是為人提供服務(wù)的場所，為了防治感染最佳的對策就是補(bǔ)給充足的外氣量，但補(bǔ)充外氣量將增加空調(diào)負(fù)載量。一般的空調(diào)設(shè)計(jì)均采用最多的人員與最激烈的活動情形來估算外氣，但實(shí)際上卻不需要用到那么多的外氣量，因而造成大部分的時間空調(diào)設(shè)備都在高耗能情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，所以較為有效的方式是裝設(shè)二氧化碳監(jiān)測裝置，監(jiān)控室內(nèi)空氣品質(zhì)，以適度的調(diào)節(jié)外氣補(bǔ)給量。潔凈室需要大量新風(fēng)的另一個重要原因是有局部排風(fēng)，但局部排風(fēng)并非全天運(yùn)行，可以根據(jù)室內(nèi)正壓變化或者排風(fēng)量變化，不斷調(diào)節(jié)新風(fēng)量，以維持既定的正壓。工程實(shí)測表明，這樣可以節(jié)電38％，節(jié)冷56％，節(jié)蒸汽83％。還可以采用節(jié)能型排風(fēng)柜，減少系統(tǒng)和空調(diào)器的漏風(fēng)量。目前國內(nèi)空調(diào)風(fēng)道的漏風(fēng)量在1％～20%之間，而國外標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到1％以下。風(fēng)機(jī)軸功率與風(fēng)量的3次方成正比，如果把風(fēng)量從20

　　以采用節(jié)能型排風(fēng)柜，減少系統(tǒng)和空調(diào)器的漏風(fēng)量。目前國內(nèi)空調(diào)風(fēng)道的漏風(fēng)量在1％～20%之間，而國外標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到1％以下。風(fēng)機(jī)軸功率與風(fēng)量的3次方成正比，如果把風(fēng)量從20％降到2％，則節(jié)省風(fēng)機(jī)軸功率62.8％，還不計(jì)空氣處理的能耗，所以節(jié)能效果很明顯。綜合利用潔凈氣流，是潔凈室特有的節(jié)能途徑。在不影響潔凈度要求的前提下，串聯(lián)和交叉使用潔凈氣流可以節(jié)省30％～40%的能耗。

　　3.1.2 采用節(jié)能消毒殺菌方式節(jié)約能量

　　采取臭氧消毒滅菌方式在具有空調(diào)凈化系統(tǒng)（HVAC系統(tǒng)）控制的潔凈環(huán)境中可以節(jié)省不少能量。因?yàn)檠b置過濾網(wǎng)將產(chǎn)生風(fēng)管系統(tǒng)的壓損，因此選用過濾網(wǎng)時應(yīng)采用低壓損型產(chǎn)品，另外由于過濾網(wǎng)經(jīng)久使用后會產(chǎn)生集塵效果，雖然捕捉效率仍佳，但相對也造成壓損增加，因此定時更換過濾網(wǎng)也是降低壓損的方式。在很多情況下，可以采用低阻過濾器或者低阻亞高效過濾器的，就不用阻力高出3~4倍的高效過濾器，可以減少送風(fēng)動力能耗。

　　3.1.3 減少和利用排風(fēng)

　　病檢科、核醫(yī)科和實(shí)驗(yàn)室等場所的排氣可分為毒性氣體（結(jié)核菌、EO、放射性）、酸性氣體及有機(jī)溶劑等廢氣，在作業(yè)環(huán)境中這些氣體可控制在抽氣柜內(nèi)，按照不同種類的排氣予以區(qū)分，經(jīng)過處理達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)后才能排放至大氣。排氣量與新鮮空氣補(bǔ)給量由于有質(zhì)量平衡的關(guān)系，因此合理控制減少排氣量，除了可降低排氣風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電力外，而且可降低外氣所引入的空調(diào)負(fù)荷。

　　3.1.4 自動控制

　　對潔凈間而言，空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)控，可以在滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及保證系統(tǒng)的各種技術(shù)指標(biāo)的同時，最大限度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制，符合日益突出的節(jié)能和環(huán)保需要。有關(guān)資料表明，采用空調(diào)自控系統(tǒng)后，可節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備年度運(yùn)行費(fèi)用的10%，更樂觀的估計(jì)認(rèn)為可達(dá)15%~30%，而空調(diào)自控產(chǎn)品的投資占整個醫(yī)院總投資的0.5%左右，收回投資時間很短。同時，由于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動控制和管理水平，減少突發(fā)事故的發(fā)生和設(shè)備損壞，從而帶來潛在效益?？梢允瓜到y(tǒng)更安全地運(yùn)行，并最大限度地提高舒適程度。

　　3.1.5 盡量減少能耗大的房間和設(shè)備的數(shù)量或者規(guī)格。

　　減小潔凈空間體積，特別是減小高級潔凈室體積是降低造價和能耗的一個重要途徑。

　　3.2 其它節(jié)能方式

　　3.2.1 嚴(yán)格執(zhí)行行業(yè)規(guī)范

　　國家對建筑節(jié)能的重視程度越來越高，先后出臺了《節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》、《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》等。醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工中存在不少問題，只有嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)規(guī)范，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

　　3.2.2 加強(qiáng)管理和節(jié)能意識培養(yǎng)

　　醫(yī)院屬公共場所，人員流動性及差異性都很大，管理難度也大。例如空調(diào)溫度的設(shè)定，有些患者特別怕冷，有些特別怕熱，很難有一個共同標(biāo)準(zhǔn)，所以能源管理的難度甚高，但不能因?yàn)殡y度高就不加以管理。應(yīng)選擇耗能量大、易掌控的部分先執(zhí)行，然后再逐步分段陸續(xù)推動，例如，醫(yī)院因病人、訪客流動性大，不易教育訓(xùn)練，而員工大部分為醫(yī)技人員，不具理工背景，對節(jié)能較無概念及無切身感，成效亦不佳。因此除了定期舉辦講習(xí)及張貼海報(bào)外，還可利用網(wǎng)絡(luò)、電子看板等方法宣導(dǎo)。最佳的方法還是向員工宣導(dǎo)家庭節(jié)能知識和作法，讓員工在家里做到節(jié)能（利己）并養(yǎng)成習(xí)慣，如此一來到醫(yī)院就更容易仿效管理了（習(xí)慣成自然）。長遠(yuǎn)的節(jié)能意識培養(yǎng)，更是全社會實(shí)現(xiàn)總體節(jié)能目標(biāo)的必要條件。

　　3.2.3 設(shè)計(jì)和系統(tǒng)、設(shè)備選擇的節(jié)能

　　國內(nèi)大多數(shù)醫(yī)院過去常采用冷水機(jī)組集中式空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)各室的級別計(jì)算送風(fēng)量，各室不能單獨(dú)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種方式在提供溫度、濕度、空氣凈化、去除臭味等方面都可以達(dá)到滿意的效果；由于機(jī)房和房間分開，可以較好地處理噪聲。所以適用于恒溫、恒濕、潔凈、無噪聲等要求的手術(shù)室場合。其缺點(diǎn)是風(fēng)道占用空間大。對于全新風(fēng)系統(tǒng)，國內(nèi)常因?yàn)槿珶峤粨Q器投資較高、維護(hù)不易而不愿采用，系統(tǒng)能耗較大。而改用VAV、VRV等系統(tǒng)，可以降低能耗。另外，由于醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)大風(fēng)量，高阻力，系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)發(fā)熱已成為主要負(fù)荷。減小風(fēng)機(jī)型號就可減少用電量，而減少風(fēng)機(jī)發(fā)熱關(guān)鍵在于調(diào)節(jié)送風(fēng)量和降低系統(tǒng)阻力。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算出所需要的合理送風(fēng)量，而不能根據(jù)推薦換氣次數(shù)估算風(fēng)量。設(shè)計(jì)風(fēng)量一般是按系統(tǒng)過濾器終阻力的倍數(shù)來計(jì)算，而實(shí)際運(yùn)行時由于過濾器尚未達(dá)到終阻力，使實(shí)際風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)風(fēng)量。因此，用變頻風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行來達(dá)到鎖定風(fēng)量運(yùn)行具有很大的節(jié)能意義。

　　3.2.4 能量回收，重復(fù)利用。

　　例如，新風(fēng)負(fù)荷是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷的10～30倍，如北京、上海，廣州等地潛熱負(fù)荷占夏季冷負(fù)荷80％以上可以用全熱回收，所以利用排風(fēng)對新風(fēng)預(yù)熱預(yù)冷是一項(xiàng)節(jié)能的措施。