醫院冷熱源及其係統設計的（de）探討

1、傳統冷熱源與節能
（1）傳統冷熱源配置與思路
醫院傳統冷熱源大多（duō）為冷水機組（zǔ）（多為壓縮式）與鍋爐（多為蒸汽）組合，並由冷熱源（yuán）集中供給大（dà）樓中各功能空間所需的冷媒（méi）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參數要求較高的空間（jiān）而（ér）設定的，常常采用7℃冷水的冷媒和高壓蒸汽的熱媒，對於要求較低的空間則可采用調質（zhì）或（huò）調量等措施進行運行調（diào）節，使（shǐ）得醫院建築各功能空（kōng）間（jiān）得以有效控製。這種傳統冷熱源（yuán）及其配置理念（niàn）其實來自於公共建築。公共建築各功能（néng）空間均為舒適性空調，差異不大，而醫院卻有兩類不同控製要求的科室。
（2）傳統冷熱源配置的弊病（bìng）
傳統冷熱源的本質是采用高溫熱源（yuán）與低溫冷源集中（zhōng）解決不（bú）同科室常溫範圍內的室內空調。這種（zhǒng）傳統冷熱源及其（qí）配置正是醫院節能的症結所在，龐（páng）大的集中供冷、供熱係統限值了節能運行。在醫院供冷（lěng）係統運行中往往會出現如下一些問題：
1）為了保證關（guān）鍵科室濕度控製要求（qiú），在空調（diào）供冷（lěng）工況下必須始終供給7℃（甚至更低）的冷水。過去為了保證關鍵科室溫濕度要求常常采用傳統的（de）一次（cì）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（diào）機（jī）組所需控製的機器露點溫度更低，甚至不得不降低（dī）冷凍水水溫。
2）空調期間隨室外氣溫下降，為保證（zhèng）絕大多（duō）數一般科室的（de）空調要求與節能需要，常常提高集中供給冷水的水溫，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會處於（yú）空調內區，當全年（nián）空調水係統轉為供熱工況時，關鍵科室（shì）或部分房間仍（réng）需供冷。即使*關閉供熱水係統，房間溫度仍超高。為此需采用四管製（zhì）空（kōng）調水係統，但不符合空調節能要（yào）求，現又不得不采用二管製係統。
4）大多數醫院由於種種原因在供冷季節係（xì）統實際運行（háng）中，無法保證7℃供水溫度，關鍵科室溫（wēn）濕度難以保（bǎo）證。尤其是采用溴化鋰吸收式冷源（yuán）的場合。
同（tóng）樣，在供熱係統運行中也出現如下一些問題：
a）醫院常年供熱的部門有的（de）需要蒸汽、有（yǒu）的需（xū）要熱水。負荷很大，對供熱（rè）的要求不一，係統整合難度較大。這些部門位置分散（sàn）、相隔較遠，難以有效進行冷（lěng）凝水熱回收。
b）供熱係統（tǒng）需敷設龐大的蒸汽管網，供熱平衡性差，調節困難，對負荷擾動的反應滯後；使用靈活性較差，需要以較大的代價來滿足個別部（bù）門的特殊要求，很多情況下甚至無法滿足這些特殊要求。
c）熱媒輸送過程（chéng）中（zhōng）動力損失和熱力損失較大，普遍（biàn）存（cún）在滴、冒（mào）、漏（lòu）現象，這部分能耗不容忽視。不但需要大量的初投資和維護費用，也給（gěi）醫院帶來噪聲、視覺和環境汙染。
（3）傳統冷熱源設計不（bú）適合現代醫院
由（yóu）於（yú）環保（bǎo）的要求，現代醫院基本不再用燃煤鍋爐，改為（wéi）燃氣、燃油鍋爐，特別是燃（rán）氣鍋（guō）爐，其容量大小與燃燒效率和（hé）汙染控製關係不太大，因此（cǐ）沒有必要再采用集中鍋爐或蒸汽供熱網的傳統設（shè）計。現代（dài）醫院用能特點（diǎn）是供冷量、供熱（rè）量大，冷熱源供給介質主要是冷水和（hé）熱水。用戶側分散且有兩類不（bú）同控製要求、差（chà）異大。
由於醫（yī）院建築傳統冷源、熱源分置，一方麵製冷機組（zǔ）產生低溫冷媒同時排出非常（cháng）可觀的廢熱量，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控製要求的科室，難以提高整個係統的能源利用率。因此醫（yī）院節能的關鍵應（yīng）是冷熱源的合理匹（pǐ）配、提高能（néng）源利用（yòng）效（xiào）率，而不是抑製需求，尤（yóu）其不能（néng）降低環境控製質量（liàng），否則後患去窮。目前醫院設施係統的設計（jì）理念是院內各功能科室（shì）分別設計。以各種功能（néng）科室特定空（kōng）間為控製目標，由冷源、熱源向控製目標直接輸入，經調至合適的冷（lěng）、熱媒介量來實現的，同（tóng）時也產生廢熱、廢水、廢氣（qì）。冷媒主要供夏季醫療科室空調使用，熱媒主（zhǔ）要供（gòng）應蒸汽和熱水，用於消毒、生活熱水、醫療（liáo）供熱、冬季供暖和食堂炊飲等。在冷源（yuán）供冷和熱源產（chǎn）熱的同時，消（xiāo）耗了電或氣等能源，並相應產生廢（fèi）熱（冷），以排風、冷凝水或生活汙水的形式排放到外環境中。傳統節能（néng）的理（lǐ）念又是各個專業從各自角度提出的節能措（cuò）施，無法形成綜合措施。即使采用先進的（de）技術（shù），使用高（gāo）效的（de）設備，提（tí）高係統用能效率，終降低的（de）能耗（hào）、減少（shǎo）的（de）廢熱排放還是有限的。

2、傳統冷熱源（yuán）思路的突破
如上所述，要達到真正節能這一目的，必須治本，必須改變傳（chuán）統冷熱源形式與設施係統的設計理念。節能問題（tí）不是簡單的提高效率，抑製（zhì）需（xū）求，降低能耗，而是合理利用能（néng）量、采用（yòng）合適能位的媒介，降低的僅（jǐn）僅是*能源消耗，同時將對環境的影響降低到小。
（1）改變傳統冷（lěng）熱源配置
如何改變傳統（tǒng）冷熱源？設（shè）想有兩股自來水，如果能*的將一股水的熱量移到另一股水去，則（zé）一股水變為冷水，另一股（gǔ）水則成為熱水，成為冷源、熱源（yuán），所消耗的電（diàn）量僅僅是兩股水（shuǐ）之間的熱能搬運（yùn）能量，沒有廢熱排出。由於這一裝置將冷熱（rè）源組合在一起，稱之為多功能冷熱源一體機。各自產生冷量或熱量，所消（xiāo）耗的能量（liàng）隻（zhī）是轉移熱能（néng）。冷熱源一體機兩端（duān）同時供熱、供冷，實現四管製空（kōng）調係統十分方便。

冷熱（rè）源一體機不同於熱泵，熱泵有一個服務對象，當季節轉（zhuǎn）換服務對（duì）象需求變化，需（xū）要設置（zhì）四通閥進行轉換，但總是一側向（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轉換閥，兩側同時為（wéi）對象（xiàng）服（fú）務，沒有廢熱排出。冷熱源一體機也不同於熱回收機組，全年從兩端同時（shí）供冷和（hé）供熱，因為沒有廢熱產生，也就不存（cún）在熱回收。熱回收機組與（yǔ）室外溫度有關，而冷熱源一體機全年都能用（yòng）。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（zhě）說兩側水溫差不能很大。如果一側產生7℃的冷水，另一（yī）側產生55℃的熱水，正是（shì）它（tā）較（jiào）為理想的運行範圍（wéi），*適合空調使用。冷熱源一體機*能滿足空調需要產生7℃的冷水，而（ér）且同時可提供大量（liàng）55℃的熱水（shuǐ），*消（xiāo）除了因燒鍋爐所產生的大量煙氣排放。冷（lěng）熱源（yuán）一體機的另一個製約條件是兩端製冷量和供熱量必須是匹配的。如果不平衡（héng），則不平衡一端（duān）必須向外排熱（冷）以保持（chí）兩端平（píng）衡。
（2）改變傳統冷熱源設計理念
冷熱源一體機*改變了傳統設計理念，將原先（xiān）以特定空間為控製目標，轉變成以整棟大樓為控製目標。綜合規劃整棟（dòng）大樓的能源供給，使之冷熱（rè）量平衡，減少廢熱（冷）排放（fàng），從（cóng）而將*能源消耗降低到較（jiào）低。這種理念對（duì）醫院建築特（tè）別適合，現代醫院建築全（quán）年用（yòng）水量大，即使在夏季也（yě）須消耗大量（liàng）熱水，是（shì）對這種理念（niàn）的大支撐。加大空調係統的熱水用量（liàng）也是一條途徑，如推薦四管製空調係統和一次回風再加熱（rè）處理方式。這對（duì）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（cì）回風再加熱處理方（fāng）式不（bú）僅控製可靠而且提高機器露點，消耗（hào）多餘的熱水，並提升室內環境（jìng）控製質量。這些措施原（yuán）先被節能相關（guān）規範定義為耗能的措施，現在卻因多功能冷熱源一體機成為節能減排的控製模式。在（zài）冬（dōng）季室內有供暖熱負荷，同時有需（xū）供熱水的（de）場所，冬季熱負荷與夏季冷負荷相比往往要小，病房需用大量熱水是短時的（de），這時可以暫（zàn）停供暖，利用建築本體蓄熱維持室內溫度，用（yòng）完熱水後再恢複（fù）供暖，這樣（yàng）不僅節能而且提高了設備利用率，降低了造價，更關鍵的是（shì）降低了用熱量。
除濕後再（zài）加熱（rè）方式（shì）對沿海地區過渡（dù）季節空調也尤為重要。利用冷熱源一體機可大力提倡一（yī）次回風再加熱（rè）空調係統，加大了冷水的耗量，提高了（le）室（shì）內控製質量。濕度控製是提高（gāo）室內空氣質量的關鍵（jiàn）。這樣不僅（jǐn）充分利用了冷熱能量（liàng），也減少了因兩端（duān）不平衡而排放廢熱，既（jì）節能又環保。
采用（yòng）多功能冷熱源一體機是以整棟大樓保持冷熱量平衡為目標，可實施（shī）綜合考慮室內（nèi）外環境的能量調節策略。根據設計項目的具體情況，選擇不（bú）同容量的冷熱源一體機（jī）組合方式，或選擇單冷冷水（shuǐ）機組（zǔ）與冷熱源一體機組合方式，或選擇分散（sàn）式熱源與冷熱源（yuán）一體機組合方式，進（jìn）行調節（jiē）。依據不同（tóng）氣候狀態下不同冷熱源的能量（liàng）利用效率，實施較佳的能量調節，盡可能減少排放量，但不禁止任（rèn）何場合下向（xiàng）室外排（pái）放廢熱。
（3）改變冷熱源水係統設計
如上（shàng）所述，必須（xū）改變全院集中供冷供熱的傳（chuán）統模式，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（néng）源（yuán）創造條件。單獨確保關鍵（jiàn）科室供給7℃冷水，以便控製關鍵科室（shì）醫療環境，提高係統能源利用（yòng）效率。在新建醫院設計時就須做好係統分區，在平麵（miàn）布（bù）局上將關（guān）鍵（jiàn）科室適當集中，與一般科室分離。再根據不（bú）同（tóng）功能科（kē）室的室（shì）內環境控製參數，如溫濕度控（kòng）製要求、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）關鍵科室（shì）較大或較為獨立，在設計時可為其設置獨立係統或者配置獨立小型冷熱源。對於一般科室，可根據不同氣候條件下采用分階段（duàn）調整冷水機組的設定溫度，適當（dāng）提高供水溫度，一般情況下（xià）供水溫度不超過12℃。但是對於（yú）既（jì）有醫院建築，采用係統分離的技（jì）術來改造原有係統花費的物力人力太大（dà）。大多醫院要統一供（gòng）給7℃冷水，使能（néng）耗增大；或者犧牲關鍵科室環境控製以（yǐ）維持係統原狀。為了使既有醫院關鍵科（kē）室原有空調機組能（néng）采用（yòng）水溫較高的供冷係統，又要保證其醫療環境控製，可推薦使用新風預處理方法，即（jí）采用（yòng）濕度（dù）優先處理的機（jī）組（zǔ）或采（cǎi）用雙冷源雙盤管機組等方式進行深度冷卻（què）除濕，將（jiāng）關鍵科室（shì）新風預處理到更低的露點，消除新風濕負荷，甚至承擔室內全部濕負荷。如關鍵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，一級是水冷盤管利用大係統的冷水，二級裝置可源於為關鍵科室設置的獨立冷（lěng）源。即（jí）利用不同能（néng）位（wèi）的（de）能源（yuán），實施合適的空氣（qì）處理。這一方案改造量（liàng）小，同樣可達到較（jiào）好效果（guǒ）。