医院建筑空调系统节能措施探讨

魏志刚

中国中元国际工程有限公司 北京 100089

摘要 暖通空调系统能耗是医院建筑能耗的主要部分，本文介绍了医院建筑用能的特点及空调系统的设置，从冷热源方案、输配系统、末端设备及自动控制等方面归纳总结了医院建筑暖通空调系统的节能措施，为医院建筑空调系统节能设计提供借鉴。

关键词 医院建筑；空调系统；节能措施；能耗

近年来，随着卫生事业的发展，人们越来越重视健康问题，对医院的医疗水平、医院环境及就医舒适程度提出了较高的要求。暖通空调设备及系统在为人们提供舒适环境的同时也成为医院建筑能耗大户，医院空调系统的年一次能耗一般是办公建筑能耗的1.6~2.0倍^[1]。国内医院能耗情况研究表明，上海某医院的空调供暖能耗占到总能耗的54%^[2]，长沙某医院的空调供暖能耗占到总能耗的63%^[3]。因此，在满足医疗功能与舒适要求的前提下，如何在设计中利用相关节能措施降低空调系统能耗尤为重要。

1 医院建筑用能特点概况

医院建筑不同于其他公共建筑，往往是集医疗、教学、科研、预防、康复等多项功能于一体的综合性建筑，其显著特点是占地面积大，各科室齐全，服务人员众多，功能流程复杂等，为了满足各功能区域舒适性及工艺性要求，暖通空调的能源消耗也呈现其特殊性。从人员角度出发，医院建筑用能人员复杂，包括患者、家属、医护人员、行政管理及后勤保障人员；从医疗设备角度出发，既有需要常年供冷的CT、DR、直线加速器等，又有要求温湿度恒定的MRI、PET-CT等；从用能时间角度出发，门诊、医技、科研、教学等满足8小时使用要求即可，而急诊、病房等则需要24小时不间断运行，还可能出现提前及延迟供冷供热的情况。

2 医院建筑空调系统设置

针对不同的医疗建筑功能，空调系统设置也不尽相同。门诊、病房及办公用房的空调系统采用风机盘管和新风/排风系统。风机盘管布置灵活，节省空间，可实现房间单独控制，而不影响其他房间使用；新风系统可以为房间提供新鲜的空气，补充由门窗缝隙泄漏的风量或卫生间排走的风量，并且维持室内一定的压力。手术室、配液中心及中心供应无菌区等区域不仅对温湿度有要求，对洁净度、气流组织、压力梯度要求也十分严格，需要设置净化空调系统。门诊大厅、报告厅及大型会议室等高大空间，设置分层空调，采用全空气系统，夏季和冬季运行一次回风工况，过渡季节可全新风运行，利用室外的新风消除室内的余热余湿。CT、DR、病案库、消防安防控制室等发热量较大或者怕水房间，采用变冷媒流量多联式分体空调系统。MRI、信息中心等设计恒温恒湿机组，保障设备的正常运行。

3 医院建筑节能措施

医疗建筑建设初期，从设计角度出发，在冷热源方案、输配系统、末端设备及自动控制等方面应考虑运用一系列节能措施，降低医院建筑暖通空调系统能耗，为实现我国2030年前碳达峰、2060年前碳中和的战略目标，贡献一份自己的力量。

3.1 选择合理的冷热源方案

综合医院传统的冷热源方案大多为冷水机组与锅炉或者市政热力组合，吸收式制冷、空气源热泵及地源热泵所占比例较小。针对传统冷热源方案，我们如何实现节能设计呢？

冷水机组的负荷率在50%~80%，机组的COP最高，为此，选择冷冻水机组时，应根据冷量最大、最小值合理确定冷冻机组的型号规格和台数，根据供冷区域实际使用的冷负荷量，自动控制制冷系统设备运行的台数与运行工况，以满足不同负荷要求。如果资金比较富裕，建议采用变频冷水机组。在锅炉房或换热站设置气候补偿器，根据室外温度的变化，调节供回水的混合比，实现动态控制锅炉房或换热站的供热量，满足人们用热的需求，达到节能的目的。手术部等净化区域的冷热源过渡季可以采用风冷冷热水机组，回收冷凝器产生的热水，为净化空调提供再热或者加热热源。

3.2输配系统节能措施

空调冷水输配系统的能耗主要是水泵为克服空调水系统局部及沿程阻力而消耗的电能。根据功率的变化与流量的变化比成三次方关系，在负荷不变的前提下，适当提高供回水温差，降低空调水流量，减小管路的截面积，不仅可以降低水泵运行的能耗，还可以降低设备及管路的初投资。空调末端设备管路通常设置电动两通阀，可以实现变流量运行，改善水泵运行的工况，使其保持在最高效率点运行，以达到节能的目的。

空调通风输配系统的能耗主要是风机为克服空调通风系统局部及沿程阻力而消耗的电能。综合医院医疗用房的集中空调系统的新风量不低于40m³/h·p，或新风量不应小于2次/h，而发热门诊及其他传染病医院为了降低室内污染物的浓度，维持一定的压力梯度，通风量远大于综合医院医疗用房，导致空调通风输配系统能耗居高不小，在设计选型时要合理选择风机的规格型号，提高其运行效率，同时，合理优化通风管路的截面积及走向，降低通风系统局部及沿程阻力。

3.3空调末端设备节能措施

组合式空调机组、风机盘管机组是比较常见的两种空调末端设备，与之相对应的空调系统主要是全空气系统、风机盘管和新风/排风系统，两种系统都可以通过在水管上设置电动两通阀，实现变流量运行。

全空气系统主要是应用在门诊大厅、报告厅及大型会议室等高大空间，排风机组根据空调机组新风量变频调节风量，在过渡季节室外空气比焓小于室内空气比焓时，可采用增大新风比或全新风运行，来满足室内冷热需求，不需要为空调机组提供冷热媒，仅开启空调机组及排风机组，因此降低空调系统能耗。

应用在标准护理单元、办公用房的风机盘管和新风/排风系统为保证室内空气品质，空调系统运行时会排走部分空气，这部分空气夏季比室外空气温度低，冬季比室外空气温度高，直接排到室外后，增加了系统的能耗；室外新风在送到室内之前，需要经过冷却除湿或加热加湿处理，这一过程增加了新风系统的能耗。通过在送排风之间设置热回收装置回收排风系统的余热，并对新风进行预处理，降低空调系统能耗。

为防止交叉感染，以上两种节能措施不建议应用在发热门诊及其他传染病医院。

3.4自动控制及运维管理

设置智能新风系统与风机盘管群控系统，前者在各房间中有组织地变风量送排风，可在远程监控台对所有主机进行调节控制，通过室内二氧化碳浓度检测控制新排风机组。后者通过控制面板预设的温度自动调节风机盘管的出风量，并实时采集各区域温度数据反馈至后台系统。

一般冷却水系统为开式系统，空气与水在冷却塔内进行热湿交换，一些杂质随冷却水进入到冷凝器，导致冷凝器表面结垢，不仅影响制冷机组的运行效率，还会增加其能耗，建议运维管理人员定期清洗冷水机组的冷凝器。

重视风机盘管及空调机组的运行维护。风机盘管回风口积尘较多或者空调机组过滤段位压力报警时，应及时清洗风机盘管回风口，更换空调机组过滤器，避免冷量、风量的减少和能耗的增加。

4 结论与建议

暖通空调系统作为现代医院建筑的能源消耗大户，从设计阶段、施工阶段及运维管理阶段应始终贯彻节能减排、绿色低碳的理念，避免能源的浪费。设计阶段因地制宜，结合当地的能源情况，选择合理的冷热源方案和空调系统形式，按实际计算结果进行设备选型；施工阶段要严控质量关，提高围护结构的隔热密封性能，重视风管、水管及设备的安装，避免风管、水管折弯，增加局部阻力等；运维管理阶段应制定节能运行策略，加强管理人员的专业培训，提高其业务与技术水平。

参考文献

1. 王江标，涂光备，光俊杰，潘蓓蓓.医院空调系统的节能措施[J]. 煤气与热力.2006,(03).

2. 涂光备.医院建筑空调净化与设备[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

3. 路宾.上海医院建筑用能状况分析与节能诊断[J].暖通空调,2009,4: 61-64.

4. 全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇(暖通空调、动力)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

5. 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.