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现代医院冷热源设计问题及对策

时间:2020-09-14  来源:车间净化工程|食品净化车间|洁净手术室|洁净实验室-济南顺奇净化工程有限公司  浏览次数: 43 次
文章简介:现代医院冷热源设计问题及对策,   医院有着自身的特点,也不能照搬一些常用的公共建筑节能措施,医院是一种存在着较大节能潜力的公共建筑。首先应该从需求的基础性数据出发,进行合理的能源布局。 现

  医院有着自身的特点,也不能照搬一些常用的公共建筑节能措施,医院是一种存在着较大节能潜力的公共建筑。首先应该从需求的基础性数据出发,进行合理的能源布局。

现代医院是一个较为复杂的建筑群,按照医疗用途可分为门急诊、医技(运用专门的诊疗技术和设备,协同治疗的医疗技术科室)和病房楼,这几个区域可独立成栋,也可以置于一栋综合楼中,一般以医技为核心串联门急症和病房。还有与医疗区域相配套的行政、科研、实验、食堂、浴室等后勤设施。医院各个功能区域面积分配比例一般也是固定的,以各种配套区域较齐全的大型综合性医院和专科医院为例,通常认为面积配比大致如图1或图2所示,效率较高。

现代医院冷热源设计问题及对策

         医院暖通系统的关键性问题

    1.1现有系统存在的问题

前文介绍了了医院自身的能耗特点、需求和其常规的能源系统形式。但具体到医院的暖通系统时,一般的设计思路将医院视为功能单一的商住型建筑,内部嵌套了局部性的、有特定要求的关键科室。由这样的观点出发,在实际工程中自然会出现将关键科室分包给专业的工程公司,其余的部分按照常规的空调系统进行设计的情况,其基本思路如图 3 所示。沿着传统的冷热源设计思路和先入为主的“客观”事实,最后会导致三种不同要求和状态的相互耦合:

1)除湿和降温这两种要求被耦合到了一起,不能进行单独的调控,新风机组和室内机组均要承担潜热负荷。

2 )不同环境控制要求的科室被耦合到了一起,以集中的冷热源进行供给,冷热源的输送媒介不得不满足要求最高的科室需求。因此常常选择 7℃冷冻水和高压蒸汽。

3)不同的能位的冷热源被耦合到了一起,如消毒用的蒸汽、生活热水、供热热水统一用高能位的矿物类燃料锅炉替代,甚至直接用电加热。

这造成了以下一系列连锁的问题:

1)除湿与降温不解耦,关键科室的室内循环机组仍然要承担室内的潜热负荷,这可能导致室内空调系统出现凝结水,提供了适宜微生物成长的环境,成为微生物滋生和传播的诱因,空调本身成了污染源。

2)满足降温要求的同时,为了达到关键科室医疗环境的全年控制的要求,除湿成为关键(湿度对微生物的滋生影响较大),关键科室要以湿度优先控制;与此同时,一般科室是季节性舒适性空调,主要温度控制,或者说对湿度控制不敏感。但整个医院的冷冻水系统供水温度需要始终维持 7℃、甚至更低。

3 )随着室外气温下降,显热负荷减小,但室内潜热负荷基本不变,为了一般科室节能的需要,常常提高冷冻水的温度,其结果也显而易见― ― 关键科室的湿度将超过要求。

4)关键科室为了达到控制要求(要求严格的控制湿度及小温差大风量的送风等),不得不先用较低的冷冻水冷冻除湿,再采用一次回风再电加热的形式,造成了不必要的能源浪费,或者说以最高的能位、较大的能源代价才实现医疗活动所需求的室内环境。图3 框图中的衍生配置,可以说是在既定的该设计框架内,给出的优化和解决办法。例如回收废热用于手术室等关键科室的再热和全院的生活热水,过渡季节为满足高要求的关键科室配置另一冷热源。但以上这些问题都是相互联系的、甚至有些似乎是矛盾的(安全性要求和节能、关键科室与一般科室的要求),在常规的系统形式和设计思路框架下,并不能完善的解决这些问题。以至于最后千方百计地提高设备和末端系统的效率、使用某种具体的节能手段,仍然是这种传统思路的蝴蝶效应的衍生。

现代医院冷热源设计问题及对策

   2 现有问题的对策

抛开上述种种问题,笔者试图将对现有问题核心的三个耦合进行分析,并尝试着对其进行解耦,以提出相应的对策。

1)除湿和降温的解耦 ― ― 采用温湿度独立控制的系统。由于处理潜热负荷的同时一定也会处理一部分显热负荷,温度与湿度是无法分开独立处理的。在温湿度独立控制的系统中,潜热负荷全部由新风机组承担,室内末端的循环机组则负责室内温度的调控,当然该系统也会因医疗不同要求又会有所区别。

2)不同环境控制要求的科室的解耦 ― ― 采用两个不同的水系统和风系统回路。空调设备就是为了实现各种医疗活动所需要的环境控制水平,既然关键科室与一般科室的要求迥异,就应该辅以不同的系统来实现各自的环境要求。

3)不同的能位的冷热源的解耦 ― ― 采用不同能位冷热源。按冷热源输送媒介温度采用相应能位的冷热源,如锅炉产生高压蒸汽,热回收产生生活热水,高温冷冻水,低温冷冻水以及利用自然能源的免费供冷与供热。

4)这些解耦的前提要特别注意对不同医疗环境设定合理的控制参数,正确估计冷(热)负荷以及确定合适的系统冗余量。如室内温度、湿度、换气、无菌要求等,以及人员密度、设备容量等,常常因为负荷估计偏大,而造成冷冻空调设备过大,不利于节能。另外系统冗余度与医疗科室风险控制相关。不同的医疗风险要求HVAC系统提供相应的环境控制能力,通常一般科室冗余量偏低,关键科室冗余量偏高。过高估计医疗风险、提高控制要求,更不利节能运行。这解决了以上提到的这些问题:

1)由于新风没有致病菌,要求关键科室新风承担全部湿负荷,或者说新风机组处于湿工况。

2)关键科室室内循环机组只承担显热负荷,保持在干工况运行,解决了医院最难以控制的空调污染源,也避免了关键科室靠再热量对环境控制。

3)除湿与降温的解耦,一般科室的温度优先和关键科室的湿度优先共存成为了可能。4)不同科室的解耦,关键科室的安全性保障不将与一般科室节能相矛盾,仅仅关键科室新风机组采用低温冷冻水系统,关键科室循环机组和一般科室可采用高温冷冻水系统,在保障医疗环境的前提下实现了节能。

5)利用冷水机组热回收,供给大耗量的生活热水,及医技设备室恒温恒湿空调的再热。

    笔者认为,整个医院的暖通系统需要成为保障医疗环节整体措施中的一部分。医院HVAC系统是医疗与感染控制的一个环节,一种手段。本文从整体出发,提出保障医疗环境的冷热源与暖通空调体系初步框架构建原则。

医院建筑与一般的办公建筑不同,需要在安全性(高冗余量)和节能(低冗余量)之间去寻找一个很好的平衡点,在保障医疗环境、达到该区域医疗环境要求的前提下,实现有序的节能。除了常规的节能措施外,如采用高效率冷热源、发展地源与水源热泵、提高系统输配效率等等,本文提出了医院节能三个关键问题与对策,降温和除湿的解耦 ― ― 采用温湿度独立控制的系统;不同环境控制要求的科室的解耦― ― 采用两个不同的水系统和风系统回路;以及不同的能位的冷热源的解耦 ― ― 采用不同能位冷热源。前提就是合理设定不同医疗环境的控制参数,正确估计冷(热)负荷以及确定合适的系统冗余量。

可见,只有改变传统的冷热源组合形式,综合考虑、总体规划医院冷热源,配置适合医疗环境控制的暖通空调系统,根据实时的负荷调整至合适的运行策略,才是开展医院节能工作的正确方针。

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