《联合国气候变化框架公约》第二十六次缔约方大会(COP26)正在格拉斯哥火热举行。会议的一个热点话题就是日益严重的气候变化影响给公共健康带来的挑战以及医疗卫生机构如何增强气候韧性、积极投入气候减缓的行动中。
随着经济发展水平提升,中国的医疗服务支出逐渐增加,也带来碳排放的增加。在中国“双碳”目标的指引下,中国医疗卫生行业也在积极探讨减排的路径和方法。作为医疗服务的中坚力量,大型公立医院在节能减排领域长期处于较为领先的地位。作为全国领先的绿色医疗机构,上海华山医院的节能降耗工作受到了同行的认可,为各地医院效仿提供了案例。我们在之前的一篇文章《医院建筑减排:节能改造和提升室内空气质量两不误》详细介绍了项目的缘由,本篇文章将聚焦于项目实施后的效果评价。
华山医院一号门诊楼的三个楼层二氧化碳(CO2)浓度监控新风联动系统改造的基本思路是通过监测CO2的浓度来调节新风阀门的开度,进而控制空调新风量的大小,在确保室内空气CO2浓度在安全值的范围之内的条件下,提高新风供给的效率,从而达到节能减排的效果。
模拟结果显示项目效果:低投入与高节能率
本次模拟结果报告拟改造的空调区域为1#门诊楼的三层、四层及五层,利用基于该三层楼基础信息建立的模型进行暖通空调系统的仿真计算。对于本项目所仿真的3至5层为诊室,室内设计参数的设置需要满足医院设计的需求。由能耗模拟的结果可得到,采用联动控制后,可以节约近13万kWh/年的供热量,近15万kWh/年的供冷量。年节约天然气约14500Nm3,节约电量为27000kWh。按照天然气单价为3元/ Nm3,电费单价为1.2元/kWh来计算,年节约运行费用约75800元。分析节能率可知,采用新风控制供热节能率约12.4%,供冷节能率约15.9%,全年综合节能率为14%。若假定3层、4层及5层空调负荷占全楼负荷比例约20%,对于1#门诊楼采用新风联动改造带来的节能率约为2.8%。
部分实际监测结果证实了项目的效果
项目改造完成后,二氧化碳监测和新风联动系统实时数据通过华山医院楼宇设备自控系统采集。采集时间为2021年10月8日-10月15日。在自控系统的设置中,新风系统在二氧化碳浓度变化时自动调节阀门开度。通过这8天的数据显示,新风系统对二氧化碳浓度监测敏感,开关符合自控系统中的设置要求。在二氧化碳浓度低时,新风系统阀门关小,回风口阀门开大,减少了低人流时期或非营业时期新风对空调系统的能耗需求。根据实际数据推算,计算了夏季和冬季温度差的影响,这三层楼的监测装置大约能够节省15%-17%的电力,节省电费大约8万元,与模拟结果的数据基本吻合。
结语
华山医院通过卫建委投资安装的医院楼宇设备自控系统(BAS-Building Automation System)在项目执行中起到了至关重要的作用。大规模的历史和实时数据收集、分析及分享能帮助医院能源管理者得到准确的信息,在此基础上做出更优的决策。从能源审计到最后成果展示,都离不开设备自控系统在数据提供和系统良好延展性(可以加入新设备)方面的优势,让工作人员能够对数据进行监控和精细化管理,从而提高运营效率。
此项目约一年后可以收回100%投资,第二年开始节省门诊楼空调系统的运营成本。在看到试点项目的有效性后,华山医院决定在2021年年底对门诊大楼(共13层)的空调末端进行类似改造,将二氧化碳检测和新风进行联动控制。预计改造后可以为医院每年节省超过30万的能源支出。
华山医院此次改造投入少、收效快,既改善了室内空气质量,也带来显著节能减排效果的项目,更为其他三甲综合医院在节能减排方面开展有效行动带来有价值的参照。
作者:苏醒、赵昂、潘伊人
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