醫院（yuàn）冷熱源及其係統設計的探討

1、傳統（tǒng）冷熱源與節能
（1）傳統冷熱源配置與思路
醫院傳統冷熱源大多為冷水機組（多為壓縮式）與鍋爐（lú）（多為蒸汽）組（zǔ）合，並由冷熱源集中供給大樓中各功能空間（jiān）所需的冷媒與熱（rè）媒。這種集中式冷源、熱源供給係統的媒介與溫度是以控製（zhì）參數要求較高的（de）空間而設定的，常常采用7℃冷水（shuǐ）的（de）冷媒和高壓蒸汽的熱媒，對於要（yào）求較（jiào）低的空間（jiān）則可采用（yòng）調質或調量（liàng）等措（cuò）施進行運行調節，使（shǐ）得醫院建築各功能空間得以有效控製。這種傳統冷熱源及（jí）其配置理念其實來自（zì）於公共建築。公共建築各功能空間均為舒適性（xìng）空調，差異不大，而（ér）醫院（yuàn）卻有兩類不同控製要求的科（kē）室。
（2）傳統冷熱源配（pèi）置的弊病
傳統冷熱源的本質是采用高溫熱源與低溫冷源集中解決不同科室常溫範圍內的室內空調。這種傳統冷熱源（yuán）及其配（pèi）置正是醫院節能的症結所在，龐大的集（jí）中供冷、供熱係統（tǒng）限值了節能運（yùn）行。在醫院供冷係統運（yùn）行中往往會出現如下一（yī）些問題：
1）為了保證關鍵科室濕度控製要（yào）求（qiú），在空調供冷工況（kuàng）下必須始終供給7℃（甚至更低）的冷水。過去為了保（bǎo）證關鍵科室溫濕度要求常（cháng）常采用傳統的一次回風再加熱，現在為了節能又不得不采用二次回風。由於這些科室熱濕比較小，使得空調機組所需（xū）控製的（de）機器露點溫度更低，甚至不得不（bú）降低冷凍水水溫。
2）空調（diào）期間隨室外氣溫下降，為保證絕大多數一般科室的空調要求與節能需要（yào），常常提高集中供給冷水的（de）水溫，客觀上造成關（guān）鍵科室濕度超標。
3）大型醫院的關鍵科室常常（cháng）會處於空調內區，當全年空調水係統轉為供熱工況時，關鍵科室或部分房間仍需供（gòng）冷。即使*關（guān）閉（bì）供熱水（shuǐ）係統，房間溫度仍超高（gāo）。為此需采用四管製空調水係統，但不符合空調節能要求，現又不得不采用二管（guǎn）製係統。
4）大多數醫院由於種種（zhǒng）原因在供冷季節係統實際運行中，無法保證7℃供水溫度（dù），關鍵科（kē）室溫濕度難以保證。尤其是采用（yòng）溴化鋰吸收式冷源的場合（hé）。
同樣（yàng），在供熱係（xì）統運行中也出現（xiàn）如下一些問題：
a）醫院常年供熱的部（bù）門有的需（xū）要（yào）蒸（zhēng）汽、有的需要熱水。負荷很大，對供熱的要求不一，係統整合難度較大。這些部（bù）門位置分散、相隔較遠，難以有效進行冷凝水熱回收。
b）供熱係統需敷設龐（páng）大的蒸汽管網，供熱平衡性差（chà），調節困難，對（duì）負荷（hé）擾動的（de）反應（yīng）滯後；使（shǐ）用靈活性較差，需要以較大的代價來滿足個別部門的特殊要求，很多情況下甚至無法滿足這（zhè）些（xiē）特殊要求。
c）熱媒（méi）輸送過程中動（dòng）力（lì）損失和熱力損失較大，普遍存在滴、冒、漏現象，這部分能耗不容忽視。不但（dàn）需要大量的初投資和維護費用，也給醫院帶來噪聲、視覺和環境汙染。
（3）傳統冷熱源設計不適合現代醫院
由於環保的要求（qiú），現代醫院基（jī）本不再用燃煤（méi）鍋爐，改為燃氣、燃油鍋爐，特別是燃氣鍋爐，其容量大小與燃燒效率和汙染控製關係（xì）不太大（dà），因此沒有必要再采用集中鍋爐或（huò）蒸汽供熱網（wǎng）的傳統設計。現代醫院用能特點是供冷量、供熱量大，冷熱源供給（gěi）介質主要是冷水和熱水。用（yòng）戶側分散且有兩類不同控製要求、差異（yì）大（dà）。
由於醫院建築傳統（tǒng）冷源、熱源分（fèn）置，一方（fāng）麵製冷機組產生（shēng）低溫冷媒同時排出非常可（kě）觀的廢（fèi）熱量，一方麵又消耗大量能源用鍋爐提供蒸汽。而且集中式供冷、供熱係統對於兩類不同（tóng）控製要求的科室，難以提（tí）高整個係統的能（néng）源利（lì）用率。因（yīn）此醫院節能的關鍵應是冷熱源的合理匹配、提高能源利用效率，而（ér）不是抑製（zhì）需求，尤其不能降低環境控製質量，否則後患去窮（qióng）。目前醫院（yuàn）設施係（xì）統的（de）設（shè）計理念是院內各功能科室分別設計。以各種功能科室特（tè）定空間（jiān）為控製目標，由冷（lěng）源、熱源向控製目標直接輸入，經調至合適的（de）冷、熱媒介量來實現（xiàn）的，同時也產生廢熱（rè）、廢水、廢氣。冷（lěng）媒主要供夏（xià）季醫療科室空調使用，熱媒主要供應蒸汽和熱水，用於消毒、生活熱水、醫療供熱、冬季供暖和（hé）食堂炊飲等。在冷源供冷和熱源產熱的（de）同時，消耗了（le）電或氣等能源，並相應（yīng）產生廢熱（冷），以排風、冷凝水或生活汙水的（de）形式排放到外環境中。傳統（tǒng）節能的理（lǐ）念又是各個專業從各自角度提出的節能措施，無法形成綜合措施。即使采用先進的技術，使用高效的設備，提高係統用能效率（lǜ），終降低的能耗、減少的廢熱排放（fàng）還是有限的。

2、傳統冷熱源思路的突破（pò）
如上所述，要達到真正節能這一目的，必須治本，必須改變傳統冷熱源形式與設施係統的設計理（lǐ）念。節能問題不是簡單的提高（gāo）效率，抑製需求，降低能耗，而是合理利用能量、采用合適能位的媒介（jiè），降低（dī）的（de）僅僅是*能源消耗，同（tóng）時將對環境的影響降低到小。
（1）改變傳統冷熱源配置
如何（hé）改變傳統冷熱源？設想有兩股自來水，如果能*的將一股水的（de）熱量移到另一股水去，則一股（gǔ）水變為冷水，另一股水則（zé）成為熱水，成為冷源、熱源，所消耗的電量僅僅是兩股水（shuǐ）之間的（de）熱（rè）能搬運（yùn）能量，沒有廢熱排出（chū）。由於這一裝置將（jiāng）冷熱源組合在一起，稱（chēng）之為多功能（néng）冷（lěng）熱源一體機。各自產生冷量（liàng）或熱量，所（suǒ）消耗的能量隻是轉移熱能。冷熱源一體機兩端同時（shí）供熱、供冷，實（shí）現四管製空調係統十分方（fāng）便。

冷熱源一體機不同於熱泵，熱泵有一個服務對象，當季節轉換服務對象需求變化，需要設置四通閥進行轉換，但總（zǒng）是一側向（xiàng）服務對象供熱或供冷，另一側向室外排出廢熱，而冷熱源一體機沒有四通（tōng）轉換閥，兩側同時為對象服務，沒有廢熱排出。冷熱源一體機也不同於熱回收機組（zǔ），全年從兩端（duān）同時供冷和供熱，因為沒有廢熱產生，也就不存在熱回收。熱回收機組與室（shì）外溫（wēn）度有關，而（ér）冷熱源一體機全年都能用。冷熱源一體機的大製約條件是兩側水溫不可能很低或很高，或者說兩側水溫差不能很大。如果（guǒ）一側產生7℃的冷水（shuǐ），另一側產生55℃的熱水，正是它較為理想的運行範（fàn）圍，*適合空調使用。冷熱源一體機*能滿足空調需要產生7℃的冷（lěng）水，而且同時可提（tí）供大量55℃的熱水，*消除了因燒鍋爐所（suǒ）產生的大量煙氣排放。冷（lěng）熱源一體機的另一個（gè）製約條（tiáo）件是兩（liǎng）端製冷量和供（gòng）熱量必須是匹配的。如果（guǒ）不平衡，則不平衡一端必須向外排熱（冷）以保持兩端平衡。
（2）改變傳統冷熱源設計理念
冷（lěng）熱源一（yī）體機*改變了傳統設計理念，將原先以特定空（kōng）間為控製目標（biāo），轉變成以整棟大樓為控製目標（biāo）。綜合規劃整棟大樓（lóu）的能源供給，使（shǐ）之冷熱量平衡（héng），減少廢熱（冷）排放，從而將*能源消（xiāo）耗（hào）降低到較低。這種理念對醫院建築特別適合，現代醫院建築全年用水（shuǐ）量大，即（jí）使在夏季也須消耗大量熱水，是對這種理念的大支撐。加大空調係統的熱（rè）水用量也（yě）是一條途徑，如推薦四管製空（kōng）調係統（tǒng）和一次（cì）回風再加熱處理方式。這（zhè）對醫院關鍵科室更為適宜，因為醫療科室熱濕比小，關鍵 科室往往處於內區，一次回風再加熱處理方式不僅控製（zhì）可靠而且提（tí）高機器露點，消耗多（duō）餘的熱水，並提升室內環境控製質（zhì）量。這些措施原先被節能相關規範定（dìng）義為耗能（néng）的措施，現在卻因多功能冷熱源一（yī）體機成為節（jiē）能減排的控製模式（shì）。在（zài）冬季室內有供暖熱負荷，同時（shí）有需供（gòng）熱水的場所，冬季熱負（fù）荷與夏季冷負荷相比往往要小，病房需用大量熱水是短時（shí）的，這時可以暫（zàn）停供暖，利用建築本體（tǐ）蓄熱維持室（shì）內溫度，用完熱水後再（zài）恢複供暖，這（zhè）樣不僅節能而且提高了設備利用率，降低了造價，更關鍵的是降低了用（yòng）熱量。
除（chú）濕後再（zài）加熱方式對沿海地區過渡季節空調也尤為重要。利（lì）用冷熱源一體（tǐ）機可大力提倡一次回風再加熱空調係統，加大了冷水的耗量，提高了室內控製質量（liàng）。濕度控製是提高室內空（kōng）氣質量的關鍵。這樣不僅充分利用了冷熱能量，也減少了因兩端不（bú）平衡（héng）而排放廢熱，既節能又環（huán）保（bǎo）。
采用多功能冷熱源一體機是以整棟大樓保持冷熱量（liàng）平衡為目標，可實施綜合考（kǎo）慮室內外環境的能量調節策略。根據設計項目的具體情況，選擇不同容量的冷熱源（yuán）一體機組合方（fāng）式（shì），或選擇單冷冷水（shuǐ）機組與冷熱源一體機組合方式（shì），或（huò）選擇分散式（shì）熱源與冷（lěng）熱源一體機組合方式，進行調節。依據不同氣候狀態下不同冷熱源（yuán）的能量利用效率，實施較佳的能量（liàng）調節（jiē），盡可能減少排放量（liàng），但不禁止任何場（chǎng）合下向室外排放廢熱。
（3）改變冷熱源水係統設計（jì）
如上所（suǒ）述，必（bì）須改變全院集中（zhōng）供冷（lěng）供（gòng）熱的（de）傳統（tǒng）模式，將有濕度控製的關鍵科室與一般科室分成兩個係統，為采用不同能位的能源創造條件。單獨確保關鍵科室供給7℃冷水，以便控（kòng）製關鍵科室醫療環境，提高係統能源利用效（xiào）率。在新建醫院（yuàn）設計時就須做好係統（tǒng）分區，在平麵（miàn）布局上將關鍵（jiàn）科室適當集中，與一般科室分離。再根據不同功（gōng）能科室的室（shì）內環（huán）境控製參（cān）數，如溫（wēn）濕度控製要（yào）求（qiú）、無菌水平、潔淨度級別、換氣次數等，以及運行時間，將係統合理分區。如（rú）關鍵科（kē）室較大或較為獨立，在（zài）設（shè）計時可為其設置（zhì）獨立係統或者配（pèi）置獨（dú）立小型冷熱源。對於一般科室，可根據不同氣候條件下（xià）采用（yòng）分階段調整冷水機組的設定溫度，適當提高（gāo）供水溫（wēn）度，一般情況下供水溫度不超過12℃。但是對於既有醫院建築，采（cǎi）用係統分離的技術來改造（zào）原有係統花費的物力人力太（tài）大。大多（duō）醫院要統一供給7℃冷水，使能耗增（zēng）大；或者犧牲關鍵科室環境控製以維（wéi）持係統原狀。為（wéi）了使（shǐ）既（jì）有醫院關鍵科室原有空調（diào）機組能（néng）采用水溫（wēn）較高的（de）供冷係統，又要保證其醫療環境控製，可推薦（jiàn）使用新風（fēng）預處理方法，即采用濕度優先處理的機組或采（cǎi）用雙冷源雙（shuāng）盤管機組等方式進行深度冷卻除濕，將關（guān）鍵（jiàn）科室新風預（yù）處理（lǐ）到更低的露點，消除新風濕負荷，甚至承擔室（shì）內（nèi）全部濕（shī）負荷。如關（guān）鍵（jiàn）科室已設置供過渡季節用的獨立冷源，新風機組內也可設置兩級冷卻除濕裝置，一級是水冷盤管（guǎn）利用大係統的冷水，二級裝置（zhì）可源於為關（guān）鍵科室設置的獨立冷源。即利用不同能（néng）位的能源（yuán），實施合適的（de）空氣（qì）處理。這（zhè）一方案改造量小，同樣可達到較好效果（guǒ）。