如何真正實現(xiàn)醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能?
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醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的功能
醫(yī)院作為特殊的公共建筑,其暖通空調(diào)系統(tǒng)不僅僅要保證來院患者、陪同人員及醫(yī)護(hù)人員的舒適度和必要的空氣品質(zhì),更重要是要保證其他許多特殊要求。

1、醫(yī)院暖通空調(diào)是防止交叉感染的重要措施
醫(yī)院是各種各樣病患者的聚集場所,他們既是自身免疫力非常弱的人群,同時又是各種細(xì)菌、病原體的攜帶者、產(chǎn)生者,這就需要醫(yī)院建筑設(shè)計從防止交叉感染的層面給予足夠的重視和考慮。尤其是其暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)各科室的不同職能、性質(zhì),嚴(yán)格細(xì)化分區(qū),維持各個不同功能房間的合理壓差,控制空氣流向,合理選擇氣流組織形式。
例如感染疾病科、手術(shù)室、病房的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計截然不同。感染疾病科內(nèi)為負(fù)壓,周圍空氣流向科室內(nèi),保證有害病菌不外泄;手術(shù)室(正負(fù)壓手術(shù)室除外)內(nèi)為正壓,保證氣流從手術(shù)室流向潔凈走廊、輔助用房、緩沖,最終流向手術(shù)部區(qū)域外,總體方向是由潔凈區(qū)流向污染區(qū);病房的壓力為微正壓,氣流大部分流向和病房配套的負(fù)壓衛(wèi)生間,一部分由窗流向室外。這三種科室類型只是醫(yī)院眾多功能的一小部分,但是他們基本代表了醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的一個基本原則,就是合理控制壓差,保證氣流組織、流向,達(dá)到抑制有害物質(zhì)擴(kuò)散,防止交叉感染發(fā)生。
2、醫(yī)院暖通空調(diào)是治療康復(fù)的重要手段
醫(yī)院空調(diào)的功能絕不僅是提高環(huán)境的舒適度,在多數(shù)情況下,適宜的空調(diào)環(huán)境是治療和康復(fù)的重要因素,在某些情況下,甚至是主要的治療方法。根據(jù)研究證明,燒傷病人的康復(fù)需要熱、濕的環(huán)境,病室的溫濕度達(dá)到干球溫度 32℃和相對濕度 95% 最適宜治療。而甲狀腺功能亢奮患者為了促進(jìn)皮膚輻射散熱和蒸發(fā)散熱,緩解病情,需要涼爽、干燥的環(huán)境。心臟病患者特別是充血型心衰病人,因血液循環(huán)不足導(dǎo)致無法正常散熱,需要空調(diào)做為輔助治療方法。根據(jù)上述臨床舉例可以看出,醫(yī)院的暖通空調(diào)已經(jīng)成為治療、康復(fù)的重要手段。
正是由于上述對醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的功能要求,才使得整個系統(tǒng)的能耗居高不下。
醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施和技術(shù)
1、選擇合理的冷熱源方案
醫(yī)院的功能復(fù)雜,各個科室的使用時間和空調(diào)負(fù)荷特性不盡相同。在冷熱源配置時,除滿足最大負(fù)荷外,還應(yīng)注意最小負(fù)荷時,冷熱源能否正常運行和有較高的能量效率。
例如:在醫(yī)院綜合樓中,只有病房、急診室和手術(shù)室有夜間負(fù)荷。但在最小負(fù)荷發(fā)生的過渡季夜間,也許只有少數(shù)幾間手術(shù)室在使用。為應(yīng)對這種情況,在夏熱冬冷地區(qū),通常采用獨立空氣源熱泵機組作為急診室、手術(shù)室及 ICU 過渡季空調(diào)的冷熱源。所以,最大、最小及特殊負(fù)荷均應(yīng)統(tǒng)籌考慮,才能打造出靈活、高效的運行系統(tǒng)。

2、合理的新風(fēng)量調(diào)節(jié)
暖通空調(diào)系統(tǒng)攝入新風(fēng)量是要達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量,維持房間正壓,防止交叉感染等目的。在滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求的前提下,在非工作班或患者較少時,適當(dāng)減小新風(fēng)量,對于降低新風(fēng)及運行能耗,是有顯著效果的。另外,新風(fēng)系統(tǒng)上的過濾凈化裝置應(yīng)該定期清洗更換,保持清潔,以維持其正常的工作效率和較低的流通阻力,達(dá)到降低運行能耗的目的。
3、過渡季取用室外空氣作為自然冷源
當(dāng)供冷期間出現(xiàn)室外空氣比焓小于室內(nèi)空氣比焓時(過渡季),應(yīng)該采用全新風(fēng),這不僅可以縮短制冷機組的運行時間,減小新風(fēng)能耗,同時也可以改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。采用此項節(jié)能措施時,應(yīng)設(shè)置最小及最大新風(fēng)閥,既能保證冬夏季的最小新風(fēng)量,又能保證過渡季全新風(fēng)運行。
4、降低空氣和水輸送過程中的能耗
從風(fēng)機和水泵的軸功率計算公式 N=LP/η不難看出,要減少功耗(N),就應(yīng)該從三個方面入手:減小流量(N),降低系統(tǒng)阻力(P),提高風(fēng)機、水泵效率(η)。
為了減小流量,通常采用加大送風(fēng)、供水溫差的做法。大溫差不僅能減少輸送過程的能耗,同時減小了管路的斷面,從而降低了管路的初投資。當(dāng)然一味的加大溫差也會導(dǎo)致設(shè)備的性能受到影響,使冷源能耗增加,所以應(yīng)綜合系統(tǒng)總能耗、輸送能耗和冷源能耗,選擇合理溫差。而降低系統(tǒng)阻力是通過采用低流速實現(xiàn)的。因為水泵、風(fēng)機的功耗基本與管路中流速的平方成正比,因此要想達(dá)到節(jié)能效果就不要選用高流速。
另外,輸送設(shè)備的效率也是值得關(guān)注的。風(fēng)機、水泵的最佳工作點不僅有自身的因素,而且也取決于所在管路的阻力特性。在設(shè)備選型時應(yīng)該同時研究管道的阻力特性及在部分負(fù)荷時阻力的變化情況,使所選設(shè)備與之相匹配,達(dá)到節(jié)能效果。
5、醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)中采用的節(jié)能技術(shù)
空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)種類很多,大多數(shù)也比較成熟,主要有熱回收、冷卻塔供冷(嶺南地區(qū)不適合冷卻塔供冷)、變頻調(diào)速技術(shù)、設(shè)備自動化系統(tǒng)等。這些技術(shù)在特定的地域、特定的時間、特定的建筑負(fù)荷條件及特定的部位被選用,可充分發(fā)揮其作用,達(dá)到節(jié)能的目的。
醫(yī)院建筑節(jié)能是一個系統(tǒng)工程,涉及各個相關(guān)專業(yè)。而暖通空調(diào)系統(tǒng)的實施主要取決于設(shè)計、施工、運行管理的正確性、合理性和規(guī)范性。但在現(xiàn)實工程中存在很多問題,導(dǎo)致其系統(tǒng)不節(jié)能。在設(shè)計過程中,設(shè)計人員往往僅關(guān)注暖通空調(diào)本專業(yè)范圍內(nèi)的技術(shù)措施,而對于其他專業(yè)涉及節(jié)能方面的技術(shù)、指標(biāo)參與意見很少。
例如:建筑專業(yè)對建筑的朝向和外形、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能、外窗的隔熱密封、遮陽技術(shù)的選擇。建筑節(jié)能不但可以削減 30%~50%的空調(diào)負(fù)荷,減少在暖通空調(diào)系統(tǒng)上的投資,同時還可以節(jié)省大量的運行費用。
另外,設(shè)計人員通常把注意力集中在系統(tǒng)中采取何種節(jié)能措施、節(jié)能技術(shù),而忽視對基礎(chǔ)參數(shù)、設(shè)備型號的慎重選擇。
例如采用保守的室內(nèi)溫濕度、風(fēng)速參數(shù),不進(jìn)行逐時負(fù)荷計算或者負(fù)荷計算取值偏離實際值較大,設(shè)備選型不按實際負(fù)荷選配,選型過大。室內(nèi)參數(shù)選擇、負(fù)荷計算、設(shè)備選型都是暖通空調(diào)設(shè)計的基礎(chǔ)、根本工作。如果取值均放大,將導(dǎo)致負(fù)荷、能耗層層放大,系統(tǒng)設(shè)備投資激增。在整個工程進(jìn)度中,工程管理者總是注重設(shè)計、施工過程,而對暖通空調(diào)系統(tǒng)日常的調(diào)試、運行管理重視不足。
據(jù)資料顯示,醫(yī)院建筑的造價一般只占建筑物壽命周期內(nèi)總費用的 11%左右,而運行費用則占50%以上。良好的系統(tǒng)維護(hù)管理可延長空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命,減少設(shè)備更換開支,保持較高的系統(tǒng)運行效率,達(dá)到節(jié)能目的。換句話說,一個設(shè)計再好的節(jié)能系統(tǒng),如果管理維護(hù)不善,一樣不節(jié)能。
醫(yī)院是用能量較大的建筑,用能特點有其自身特殊的因素。而醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)用能約占整個醫(yī)院用能的一半以上,因此其節(jié)能潛力有很大的空間。暖通空調(diào)系統(tǒng)有很多節(jié)能措施和技術(shù),都已非常成熟,能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。但整個系統(tǒng)的節(jié)能是個系統(tǒng)工程,不能孤立的關(guān)注某個環(huán)節(jié),而必須通過投資方、設(shè)計師、施工安裝、系統(tǒng)運行維護(hù)人員的通力合作才能完成節(jié)能工作,必須從建筑設(shè)計、暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)維護(hù)、運行管理各方面展開,才能有效地實現(xiàn)降低醫(yī)院能耗的目標(biāo)。
來源 :廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院院副總工 劉漢華 《醫(yī)院暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計及案例》。