医院净化系统工程建设中节能技术运用

孙伟杰

中国电子系统工程第二建设有限公司 江苏无锡 214072

摘要：医院是功能复杂、影响范围广泛的综合建筑。随着了人们日益提高的健康意识和就医环境需求，医院建筑能耗逐年升高。由洁净手术部、血液病房、中心供应室、药物配置间等科室组成的净化系统，在医院建筑能耗中占很大比例。本文针对可用于净化系统的节能技术进行剖析、推广。

关键词：医院建筑能耗；医院净化系统；节能技术

1 引言

据统计当前医院建筑能耗中，空调系统已占医院总能耗的25%~35%，而净化空调系统能耗占比更是占到空调系统的40%以上。而医院净化系统在医院整体能耗中，又占到了惊人20~25%。的医院净化系统在工程建设中，涉及专业较多，包含装饰装修专业、通风空调专业、强弱电专业、给排水专业、医用气体专业及医疗设备。净化系统能耗高体现在：系统划分运行不合理、设备及材料选择不当、净化空调再热、加湿采用电极/电热式等造成的能源浪费。

这些能源浪费最终是以高品位电能表达出来，笔者从事医疗卫生行业设计、施工、运维多年，经验总结下来这些高品位的电能均是可以优化、可以节约的，现将其分享：

2节能技术介绍

2.1节能技术一：从优化建筑布局入手，合理划分净化空调系统

医院洁净工程在工艺设计阶段，满足工艺需求的前提下，合理划分区域。划分区域可参考如下原则：1）使用功能划分原则；2）使用时间一致的区域宜划分为同一区域；3）环境要求（温湿度、洁净度）一致的区域宜划分为同一区域；4）宜考虑夜间局部使用区域等。

以医院洁净手术部为例，按照使用功能特点可划分为：医护办公生活区、手术室及洁净辅房区（核心净化区）、清洁走廊及辅助用房区（污染区）。以我司承建的某医院洁净手术部（见下图1）为例，该手术部设计手术室22间。具体包含复合手术室、骨科手术室、腹腔镜手术室、普通手术室。在充分了解了院方的需求后，我司将整个核心净化区进行了合理的优化，并且划分为四个区域：

图1 某医院洁净手术部核心净化区分布图

四个区域之间通过物理隔断将其划分，四个区域可以设计独立的空调系统。可根据手术量、及手术时间合理使用手术区，避免因一台手术而开启整个手术部，甚至在夜间只需要开启日间/夜间手术区即可。

建筑布局与空调系统划分相辅相成、互相影响。通过优化建筑布局可大大降低了医院净化空调系统的运行能耗，而优化建筑布局也需考虑空调系统划分的合理性。

2.2节能技术二：干工况

干工况技术在电子工业洁净厂房较为多见，在民建类工程中却使用很少，在医院净化工程更是无案例可借鉴。笔者借助公司多年的设计、施工经验，将干工况合理的推行于医院净化工程。

传统的空调系统采用湿工况运行，能源消耗以送风量11000CMH机组（多为Ⅰ级手术室使用）为例计算其再热能耗约为15~20Kw。传统的医院净化工程再热能源多为高品位电能，造成了能源的大量浪费。并且湿工况产生冷凝水，滋生细菌，卫生条件差。其原理图见图2。

图2 机组湿工况运行原理图 图3 机组干工况运行原理图

如采用干工况运行，能源消耗以送风量11000CMH机组（多为Ⅰ级手术室使用）为例计算其可节约能耗约为15~20Kw。并且干工况不产生冷凝水，卫生条件好。其原理图见图3。而现在洁净手术部动辄建造20间手术室以上，整体手术部再热能耗约为250~350kw。如果采用干工况运行，可节约能耗约250~350kw，节能潜力巨大。

2.3节能技术三：新风深度除湿

上文提到过，医院净化工程可采用干工况运行的模式。实现干工况的前提是房间湿负荷需要通过新风来除湿。如果达到“新风除湿”的目的，对于新风的除湿能力极为重要。

在空调系统运行中，随着系统运行的老化，例如冷冻水系统到达空调末端的冷冻水温度已经达不到设计的7℃，糟糕情况甚至在9℃。新风的除湿能力逐年下降，为确保干工况运行，也为了保证新风的除湿能力，医院净化工程可采用新风深度除湿的技术。深度除湿的原理图是在传统表冷段后增加一个氟盘管深度除湿段。表冷段对新风进行预处理，氟盘管对新风进行深度除湿，可将新风降温至9~10℃，使新风具有更强的“除湿”能力。

此节能技术已经实现于我司设计、施工的多个医院净化工程，并且效果良好。尤其是在沿海等湿度较大地区，室内舒适感明显提升。

2.4节能技术四：热回收技术

可推行于医院净化工程的热回收技术可分为两个方面：

1. 排风热回收：医院净化工程排风量较大且新风需求高，如果能合理利用排风余热，可大大缩减新风耗能。新风负荷占空调系统总负荷的20%~30%，甚至更多。利用排风热回收装置，可节约新风负荷50%~60%，节约空调系统负荷10%~15%。此部分成熟产品较多，在此就不再赘述。

2、冷热源热回收：医院净化工程空调冷热源多采用风冷热泵机组，夏季制冷工况下，热泵需排出冷凝热。如果此部分热量可加以回收，用于生活热水加热、空调机组再热。则可大大降低净化空调系统中最为耗能的——再热能耗。热回收式热泵建议采用稳定性热回收风冷热泵机组（或四管制风冷热泵机组）。

稳定性热回收热泵机组（四管制风冷热泵机组）与传统热回收机组的本质区别是，增加了：风扇-翅片换热器。风扇-翅片换热器用于调节冷凝器，可稳定输出45℃热水，热泵机组可同时制冷、制热，并且不受季节限制。其稳定性大大提高，完全可用于净化空调机组的再热需求。

2.5节能技术五：二次回风

二次回风技术已应用于一些工程多年，技术也相对成熟。二次回风与一次回风本质的区别是，通过回风比例的分配，减少了系统的再热能耗，从而达到节能降耗的目的。在此，不再赘述。

3计算思路

以Ⅰ级手术室为例，计算其采用干工况、深度除湿的设计、计算思路。

Ⅰ级手术室送风量为11000CMH(AHU-1)，其中新风量约为1000CMH,新风采用集中处理的方式,新风接至集中处理新风机组(MAU-1，风量为10000CMH)。依据上述观点，若实现AHU的干工况运行，需MAU承担手术室内湿负荷，AHU只承担手术室内显热负荷。所需环境参数如下（以北京市为例）：

室外气象参数	夏季空调室外计算干球温度：33.5℃；夏季空调室外计算湿球温度：26.4℃ 冬季空调室外计算温度：-9.9℃；冬季空调室外计算相对湿度：44% 夏季室外计算焓值：81.75kj/kg干空气；
室内环境参数	室内温度21~25，计算选取23℃；室内相对湿度30%~60%，计算选取45%； 室内焓值43.21kj/kg干空气；室内含湿量7.86g/kg干空气； 室内状态点等湿线与95%交点焓值31.15kj/kg干空气； 深度除湿状态点9℃，95%，焓值为25.21kj/kg干空气；
MAU计算	常规处理方式：处理至室内状态点等焓值，其制冷量为 Q=G×(h1-h2)=10000CMH×(81.75-43.21)kj/kg干空气=128.34kw； 承担室内湿负荷处理方式：处理至室内状态点等湿线的机器露点温度，其制冷量为: Q=G×(h1-h2)=10000CMH×(81.75-31.15)kj/kg干空气=168.50kw； 深度除湿处理方式：深度除湿按照处理后干球温度为9℃计算，其深度除湿制冷量为： Q=G×(h1-h2)=10000CMH×(31.15-25.21)kj/kg干空气=19.78kw；
AHU计算	常规处理方式：制冷量为： Q=G×(h1-h2)=11000CMH×(43.21-31.15)kj/kg干空气=44.18kw； 再热量为：Q=G×(T1-T2)=11000CMH×(6~7）℃=21.98kw； 干工况处理方式：制冷量为Q=G×(T1-T2)=11000CMH×(4~7）℃=20kw； 再热量为：0kw

备注：冬季空调计算方式与常规处理方式无异。

4案例分析

以我司承建的兰州肿瘤医院为例对节能技术的可行性及经济性进行分析。

兰州肿瘤医院是全国首个重离子治癌中心项目，这个项目的建设标志着中国成为继美国、日本、德国的第四个实现重离子临床治癌的国家。我司承建净化工程范围包括：洁净手术部（21间）、静配置中心、放射科、核医学科。净化面积：洁净手术部约3014m²。

本项目采用了干工况、深度除湿、稳定性热回收热泵技术节能技术。

本项目再热负荷约为300Kw，在选择热泵机组的时候选择了稳定性热回收热泵。热泵机组的制冷量为488.2Kw，同时热泵机组最大可热回收611.5Kw。多于的热回收热量可预留医院其他净化区域使用。

PAU-401~403三台新风机组采用深度除湿机组。深度除湿机组可确保新风处理后温度达到10℃。AHU-401~417所有净化循环空调机组采用干工况运行，不需再配置再热段位。

空调系统采用普通方案耗电量与采用节能技术后耗电量统计表如下。

表1 空调系统采用普通方案耗电量与采用节能技术后耗电量统计表

	医疗用电（kw）	电照（kw）	空调机组耗电量（kw）	冷热源系统耗电量（kw）	总计（kw）
空调系统采用普通方案耗电量	236.3	154	855	341.9	1587.2
空调系统采用节能技术后耗电量	236.3	154	557	356.9	1304.2

采用节能技术后，工程范围内总耗电量节省283kw，节省率21.7%。预计每年运行能耗为院方节省500000kW·h。为社会节约能源61515kg标准煤，减排153356kg二氧化碳。

5结论

合理划分空调系统、干工况运行、新风深度除湿、热回收、二次回风这些节能技术带来的节能效果较为显著。医院净化系统工程传统的方案发展了几十年已经成熟，在保证功能、满足要求的前提下，如何降低能耗可从以上几个方面考虑。

笔者及其公司一致致力于洁净工程的咨询、设计、施工、运行及维护。而洁净工程又是社会能源消耗的重要点，其节能减排潜力巨大。如果医院净化工程能如笔者所述，通过一些节能技术的运用，可为社会节约能源造福社会造福后代：服务当代、造福后人。

参考文献：

[1]覃金珠、唐文武、张一帜、王枫沨.《医院手术部净化空调系统的节能设计探讨》[J].建筑热能通风空调.2009年10月.

[2]GB50333-2013 《洁净手术部建筑技术规范》[S] .中国建筑工业出版社,2013年.

[3]孙伟杰.《医院净化系统工程建设中节能技术运用》[Z].第五届 中国医疗环境与健康大会（南京、武汉）汇报文件.2018年。

【作者简介】孙伟杰，山西长治，2009年毕业于大连理工大学，中国电子系统工程第二建设有限公司，注册公用设备工程师。