格力高效機(jī)房技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用
什么是高效機(jī)房?高效機(jī)房(HIGH EFFICIENCY CHILLER PLANT)是指高能效的空調(diào)制冷機(jī)房,根據(jù)《高效空調(diào)制冷機(jī)房評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(T/CECS 1100-2022),規(guī)定冷源系統(tǒng)全年能效評(píng)價(jià)指標(biāo)符合下表規(guī)定能效的可視為高效機(jī)房。
高效機(jī)房行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(共識(shí))
制冷機(jī)房系統(tǒng)全年平均運(yùn)行能效比(年平均綜合能效):EER>5.0為高效機(jī)房最低標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),國內(nèi)公共建筑近90%的中央空調(diào)制冷機(jī)房運(yùn)行能效EER在3.5以下,與行業(yè)高效機(jī)房最低標(biāo)準(zhǔn)EER>5.0具有很大差距,亟待改善。
醫(yī)院行業(yè)節(jié)能需求分析
截止2023年底,全國醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)總數(shù)達(dá)到107.08萬個(gè),其中醫(yī)院總數(shù)約3.8萬個(gè)。我國醫(yī)院總建筑面積體量大,醫(yī)院建筑功能區(qū)分復(fù)雜多樣,運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),其能耗是一般公共建筑能耗的1.6-2倍,大多數(shù)大型綜合醫(yī)院的年度建筑用電強(qiáng)度大于200kW·h/m2,有醫(yī)院甚至超過300kW·h/m2,超高能耗醫(yī)院占比超過14%-20%。
中央空調(diào)系統(tǒng)作為醫(yī)療建筑的能耗大戶,其能耗占建筑總能耗的40%-60%,其中空調(diào)主機(jī)、水泵、冷卻塔能耗占70%以上,因此高效的制冷機(jī)房系統(tǒng)對(duì)醫(yī)院建筑節(jié)能降耗能夠起到關(guān)鍵性作用。以某13萬㎡的綜合醫(yī)院為例,系統(tǒng)總冷量3000RT(不含潔凈區(qū)),制冷季每天運(yùn)行時(shí)間為8:00-18:00,個(gè)別延長(zhǎng)至20:00,急診等24小時(shí)。機(jī)房能效按5.0運(yùn)行,則機(jī)房年耗電量約為208萬kW·h,較能效為3.2的普通機(jī)房節(jié)電116kW·h,節(jié)約電費(fèi)約100萬元,醫(yī)院綜合節(jié)(費(fèi))能率高達(dá)36%。
格力是如何打造高效機(jī)房建設(shè)的?
格力電器成立于1991年,產(chǎn)業(yè)覆蓋消費(fèi)品和工業(yè)裝備兩大領(lǐng)域,30多年來,格力電器始終肩負(fù)社會(huì)使命,堅(jiān)持自主創(chuàng)新綠色發(fā)展,在行業(yè)率先研發(fā)了永磁變頻離心機(jī)、磁懸浮、變頻變?nèi)萋輻U等一系列國際領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)。格力始終秉持綠色低碳發(fā)展理念,利用技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)品低耗節(jié)能,截至目前格力已擁有46項(xiàng)國際領(lǐng)先技術(shù),同時(shí)也始終秉持以消費(fèi)者為中心,根據(jù)用戶需求進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì),以高端制造助力產(chǎn)品研發(fā),以智慧物流精準(zhǔn)送達(dá),為用戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)與智能化場(chǎng)景選擇,格力全流程一站式整體解決方案以“產(chǎn)品+場(chǎng)景+服務(wù)”新范式更好的服務(wù)用戶。
格力圍繞建筑全生命周期能源管理,提供“保姆式”綜合解決方案,可承諾改擴(kuò)建制冷機(jī)房綜合能效≥5.0,新建制冷機(jī)房綜合能效可≥7.0,大幅提高能源使用效率,助力推進(jìn)碳達(dá)峰行動(dòng),促進(jìn)建筑節(jié)能降耗,已廣泛服務(wù)數(shù)百個(gè)新建、改擴(kuò)建高效機(jī)房項(xiàng)目。
格力高效機(jī)房服務(wù)方案流程
溧陽市中醫(yī)院(溧陽市醫(yī)療健康中心)
高效機(jī)房項(xiàng)目的實(shí)踐應(yīng)用與成效
溧陽市中醫(yī)院是集醫(yī)療、教學(xué)、科研、康復(fù)為一體的園林式智慧三級(jí)醫(yī)院,醫(yī)院總建筑面積達(dá)206727㎡。格力根據(jù)溧陽中醫(yī)院建筑的功能分區(qū)、結(jié)構(gòu)、地理位置及氣候參數(shù)等實(shí)際情況,結(jié)合格力高效機(jī)房建設(shè)規(guī)范和流程,具體實(shí)施工作為:
第一步,全年負(fù)荷模擬仿真。通過能源模擬分析軟件,動(dòng)態(tài)模擬建筑空調(diào)全年8760H負(fù)荷,了解和分析全年空調(diào)負(fù)荷特性,包括空調(diào)逐時(shí)負(fù)荷、空調(diào)峰值負(fù)荷、空調(diào)負(fù)荷比重分布等重要信息。
根據(jù)仿真模擬,發(fā)現(xiàn)機(jī)房滿負(fù)荷運(yùn)行的實(shí)際占比非常少,大部分實(shí)際運(yùn)行在50%-60%之間。
第二步,系統(tǒng)優(yōu)化及設(shè)備選型優(yōu)化。通過分析醫(yī)院各功能區(qū)各負(fù)荷段的時(shí)間占比,對(duì)機(jī)房冷源設(shè)備、管網(wǎng)、水泵、計(jì)量表、閥件、高效機(jī)房自控系統(tǒng)和冷卻塔等進(jìn)行整體方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1、主機(jī)選型優(yōu)化
項(xiàng)目原設(shè)計(jì)定頻雙工況冷水機(jī)組2臺(tái),800RT定、變頻冷水機(jī)組各1臺(tái),為更適應(yīng)本項(xiàng)目特點(diǎn),提高制冷機(jī)房綜合能效,現(xiàn)定制設(shè)計(jì)永磁同步變頻850RT雙工況冷水機(jī)組2臺(tái),永磁同步變頻850RT冷水機(jī)組2臺(tái)。機(jī)組10-100%負(fù)荷范圍無極調(diào)節(jié);電機(jī)高速直接驅(qū)動(dòng)葉輪,無增速齒輪,傳動(dòng)效率更高;采取降膜式蒸發(fā)器,換熱效率高,冷媒用量少,水阻降低至5米以內(nèi);機(jī)組振動(dòng)噪音小,在滿足醫(yī)院制冷需求的條件下,大幅降低冷水機(jī)組能耗。
2、水利管網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化
對(duì)機(jī)房主要設(shè)備容量及配置比選,系統(tǒng)流程確定,確保設(shè)備出力平衡。例如不同型號(hào)等壓降設(shè)計(jì)、不同支路等壓降設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)水力計(jì)算,準(zhǔn)確控制設(shè)備、閥組及管路壓降,保證系統(tǒng)管路水力平衡,控制最不利系統(tǒng)壓降。例如盡量選用低壓降主機(jī)、低壓降止回閥、過濾器等,適當(dāng)采用45度彎頭和順?biāo)?,適當(dāng)放大管徑等。
3、水泵優(yōu)化選型
通過對(duì)管網(wǎng)低阻優(yōu)化后,對(duì)圖紙進(jìn)行詳細(xì)的水力計(jì)算,確定管路阻力,從而進(jìn)行水泵揚(yáng)程的精細(xì)選型。經(jīng)過計(jì)算及優(yōu)化,極大降低了系統(tǒng)水路阻力,將冷卻水泵揚(yáng)程由28米調(diào)整為25米,冷卻側(cè)水泵揚(yáng)程降低10%;將冷凍一級(jí)水泵揚(yáng)程由16米調(diào)整為12米,冷凍側(cè)水泵揚(yáng)程降低25%;同時(shí)將水泵改為變頻泵,水泵流量根據(jù)冷水機(jī)組實(shí)際流量?jī)?yōu)化,極大提升水泵能效通過多方比選水泵效率及電機(jī)效率,進(jìn)行水泵設(shè)計(jì)工況、變轉(zhuǎn)速工況性能曲線和多臺(tái)泵并聯(lián)、不同臺(tái)數(shù)泵運(yùn)行時(shí)運(yùn)行工況分析;結(jié)合系統(tǒng)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷工況運(yùn)行,為降低部分負(fù)荷時(shí)水泵能耗,提升水泵效率。
考慮將備用泵改為大小搭配形式,將基載冷凍水一級(jí)泵的備用泵調(diào)整為2臺(tái)50%流量的小泵;將兩用一備的冷凍水二級(jí)泵改為三用不備(系統(tǒng)總流量不變)。
4、冷卻塔優(yōu)化選型
根據(jù)項(xiàng)目所在地室外設(shè)計(jì)濕球溫度、典型氣象年濕球溫度分布;為提高冷水機(jī)組制冷效率,冷卻水供回水溫度按31/36℃設(shè)計(jì),冷卻塔容量進(jìn)行適度增加;冷卻水處理逼近度3℃;結(jié)合節(jié)水、節(jié)能、低噪、冷塔布置位置、主導(dǎo)風(fēng)向等因素,冷卻塔采用高效低噪音風(fēng)扇,同時(shí)搭載變頻風(fēng)機(jī);冷卻塔進(jìn)水增加水力穩(wěn)壓器,滿足變流量時(shí)冷卻塔高效運(yùn)行,布水器確保冷卻水量在30%-100%變化時(shí)均勻布水;將冷卻塔附近的風(fēng)冷熱泵機(jī)組移位,提高冷卻塔散熱效果。
第三步,機(jī)房系統(tǒng)能效模擬,通過格力中央空調(diào)系統(tǒng)能效仿真平臺(tái)對(duì)不同濕球溫度條件下不同負(fù)荷工況,匹配主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔運(yùn)行工況,通過模擬組合和能效比較,確定最優(yōu)運(yùn)行模式組合,并確定全年運(yùn)行策略。根據(jù)全年8760H空調(diào)負(fù)荷、對(duì)應(yīng)環(huán)境濕球溫度和運(yùn)行策略,模擬機(jī)房全年運(yùn)行能效,通過模擬計(jì)算,機(jī)房理論綜合能效高達(dá)6.03。
第四步,精準(zhǔn)智能控制,采用格力高效機(jī)房自控系統(tǒng)及配套傳感器流量計(jì)等,可設(shè)置能源管理、能效監(jiān)測(cè)、報(bào)告輸出、自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行策略等功能,通過中央空調(diào)綜合能源管理系統(tǒng)+智能控制柜+高效設(shè)備的架構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、能效分析、故障預(yù)警和智能聯(lián)動(dòng)控制等,格力高效機(jī)房自控系統(tǒng)是以冷機(jī)能效特性為核心,解決制冷系統(tǒng)能效耦合問題,實(shí)現(xiàn)冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷機(jī)的能耗之和最低。
機(jī)房自控系統(tǒng)中搭載設(shè)備大量性能數(shù)據(jù)庫和機(jī)房AI算法,能夠?qū)崿F(xiàn)冷水機(jī)組自動(dòng)尋優(yōu)運(yùn)行、冷卻塔自適應(yīng)最優(yōu)控制、冷水機(jī)組溫差智能控制、水泵等設(shè)備自尋優(yōu)加減載控制等功能,確保機(jī)房穩(wěn)定高效運(yùn)行。同時(shí),格力智能控制柜均為格力自研自制,控制柜集變頻啟停+弱電控制一體,控制柜在出廠時(shí)即完成接線和測(cè)試,極大地減少現(xiàn)場(chǎng)施工接線工作,提高安裝調(diào)試效率。
第五步,建造實(shí)施,在前期設(shè)計(jì)階段即通過專業(yè)平臺(tái)模擬仿真機(jī)房布局,提前布置設(shè)備位置和空間,確保所有管路走向、橋架布置科學(xué)合理,通過BIM三維建模技術(shù)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)安裝施工,提前規(guī)劃設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)路線,保證設(shè)備運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)效率,減少重復(fù)運(yùn)輸;配備現(xiàn)場(chǎng)專家指導(dǎo)施工,確保施工按設(shè)計(jì)要求完成,大幅提升設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工的一致性;同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)房無明火拼裝,對(duì)安裝施工過程關(guān)鍵工藝進(jìn)行提前交底、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)參與指導(dǎo)和檢查,在系統(tǒng)安裝符合規(guī)范的前提下,確保系統(tǒng)水力平衡和壓降可控,確保高效機(jī)房配套電氣系統(tǒng)、智能控制及能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備、管線安裝符合要求,極大縮短整體施工周期。
第六步,調(diào)試與跟蹤,在系統(tǒng)運(yùn)行前,對(duì)機(jī)房施工進(jìn)行技術(shù)督導(dǎo),對(duì)輔助設(shè)備的質(zhì)量和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行審核等;在系統(tǒng)調(diào)試過程中,會(huì)進(jìn)行聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試、主機(jī)試運(yùn)行調(diào)適、舒適性指標(biāo)測(cè)試和調(diào)試、響應(yīng)性指標(biāo)測(cè)試和調(diào)試配等多維度調(diào)試工作,確保冷水機(jī)組、水泵、冷卻塔均處于高效運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷和設(shè)備效率,對(duì)實(shí)際能效數(shù)據(jù)與模擬分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)適;遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能效和關(guān)鍵參數(shù),按需干預(yù),以全年能效指標(biāo)進(jìn)行考核。
第七步,智慧運(yùn)維及能效維持,針對(duì)項(xiàng)目主機(jī)、水泵、冷卻塔及管路系統(tǒng)按照節(jié)能性運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),確保設(shè)備保持高效狀態(tài),同時(shí)對(duì)智能控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定期進(jìn)行維護(hù),確保智能控制的精準(zhǔn)性和能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
通過格力高效機(jī)房數(shù)據(jù)管理平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),分別實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示機(jī)房運(yùn)行參數(shù),能效對(duì)標(biāo),及時(shí)對(duì)系統(tǒng)影響能效的因素進(jìn)行預(yù)警處理,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行人工智能分析,建立設(shè)備健康運(yùn)行分析模型,對(duì)機(jī)房設(shè)備開展智能化健康度分析與節(jié)能診斷,針對(duì)不合理環(huán)節(jié)采取對(duì)應(yīng)解決方案,提升設(shè)備運(yùn)行能效。系統(tǒng)自動(dòng)生成相應(yīng)的綜合診斷建議,以及相應(yīng)的診斷報(bào)告,給出系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行建議和改進(jìn)措施。
溧陽市中醫(yī)院(溧陽市醫(yī)療健康中心)高效機(jī)房項(xiàng)目成效
通過格力為溧陽中醫(yī)院高效機(jī)房建設(shè)提供全方位的咨詢、設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化、施工、精細(xì)化調(diào)試跟蹤、智控管理、智慧運(yùn)維等服務(wù),使得整個(gè)機(jī)房建設(shè)周期較常規(guī)設(shè)計(jì)縮短30%,同時(shí)機(jī)房搭配格力高效機(jī)房智慧管理系統(tǒng)和智能控制柜,降低管理人員數(shù)量50%,極大提高機(jī)房管理人員工作效率,保障醫(yī)院冷熱源系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行。
溧陽中醫(yī)院制冷機(jī)房系統(tǒng)全年綜合能效≥5.4,較傳統(tǒng)機(jī)房年節(jié)約用電100萬kWh,節(jié)省電費(fèi)超60萬元,節(jié)能率高達(dá)40%,同時(shí)機(jī)房還搭配使用冰蓄技術(shù),通過高效變頻雙工況機(jī)組夜間谷電蓄冰備用,日間融冰供冷調(diào)峰,進(jìn)一步降低醫(yī)院空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用,醫(yī)院冷源系統(tǒng)年綜合節(jié)電費(fèi)用超40%。
格力部分醫(yī)院高效機(jī)房工程案例
名稱:安徽水建醫(yī)院
機(jī)型:永磁同步變頻離心式冷水機(jī)組、永磁同步變頻螺桿機(jī)
概況:安徽水建醫(yī)院暨蚌埠市骨傷科醫(yī)院新院區(qū)總建筑面積約為7.8萬平方米,分別為急診醫(yī)技樓、住院樓及后勤樓。根據(jù)需求定制適配性設(shè)備,全年能效設(shè)計(jì)目標(biāo)為5.5,預(yù)計(jì)年運(yùn)行費(fèi)用較常規(guī)機(jī)房節(jié)約78萬元,節(jié)能率39%,助力醫(yī)院穩(wěn)定、低碳運(yùn)行。
名稱:贛州市婦幼保健院
機(jī)型:永磁同步變頻離心式冷水機(jī)組、永磁同步變頻螺桿機(jī)
概況:贛州市婦幼保健院占地面積62.25畝、總建筑面積13.5萬平方米、床位數(shù)990張,是市政府重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目和贛州市民生工程之一。新院區(qū)婦科、產(chǎn)科、兒科門診冷源按照高效機(jī)房設(shè)計(jì),項(xiàng)目采用格力永磁同步變頻離心機(jī)組和熱回收螺桿機(jī)組,承諾機(jī)房綜合能效EER≥5.1(w/w),年運(yùn)行費(fèi)用較常規(guī)機(jī)房節(jié)約56萬元,節(jié)能率達(dá)37%。
名稱:肥西縣中醫(yī)院
機(jī)型:永磁同步變頻離心式冷水機(jī)組、永磁同步變頻螺桿機(jī)
概況:肥西縣中醫(yī)院是肥西縣唯一的縣屬綜合性、現(xiàn)代化二級(jí)甲等中醫(yī)院,項(xiàng)目新院區(qū)總建筑面積約11.6萬平方米。機(jī)房年平均能效在5.2~5.5之間,遠(yuǎn)超客戶能效5.0的需求,機(jī)房年運(yùn)行費(fèi)用較原設(shè)計(jì)方案節(jié)約73萬元,節(jié)能率38.5%~42%。
名稱:湖南省永州市中心醫(yī)院
機(jī)型:磁懸浮變頻離心機(jī)
概況:永州市中心醫(yī)院目前已發(fā)展成一所集醫(yī)療、教學(xué)、科研、預(yù)防、康復(fù)于一體的永州市人民政府舉辦的非營利性三級(jí)甲等綜合性醫(yī)院,擔(dān)負(fù)著全市突發(fā)性公共衛(wèi)生事件的緊急救援工作,是永州市醫(yī)療保健和科研教學(xué)中心。項(xiàng)目采用格力磁懸浮變頻離心式機(jī)組,改造后承諾機(jī)房綜合能效EER≥5.0,年運(yùn)行費(fèi)用較改造前節(jié)約65萬元,節(jié)能率達(dá)40%。
名稱:肥西縣婦幼保健院新建項(xiàng)目
機(jī)型:永磁同步變頻螺桿機(jī)
概況:肥西縣婦幼保健院總建筑面積約3.3萬平方米。制冷季由高效制冷機(jī)房?jī)?nèi)變頻螺桿式冷水機(jī)組提供空調(diào)冷凍水,采暖季由真空燃?xì)鉄崴畽C(jī)組制取采暖循環(huán)熱水。機(jī)房平均綜合能效預(yù)計(jì)達(dá)>5.0,預(yù)計(jì)節(jié)能可達(dá)34%。
格力電器始終秉承著中國智造,民族創(chuàng)造的開拓精神,以穩(wěn)定高效的設(shè)備和專業(yè)細(xì)致的服務(wù)還為醫(yī)療行業(yè)提供潔凈手術(shù)室解決方案、綠色能源解決方案、-86℃超低溫存儲(chǔ)解決方案、醫(yī)院建筑節(jié)能改造解決方案等穩(wěn)定、高效、節(jié)能、智能的系統(tǒng)解決方案,滿足醫(yī)院用戶對(duì)綜合能耗、空氣舒適度、溫濕度、清潔度、空間壓力梯度、醫(yī)療用品存儲(chǔ)等各類場(chǎng)景需求,格力以核心科技助力綠色智慧醫(yī)院建設(shè),以“系統(tǒng)解決一步到位”助力國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),全方位滿足用戶需求。