北京小湯山醫院節能潛力分析

文/孫增艷

北京小湯山醫院節能潛力分析

文/孫增艷

應用多種技術進行綜合節能改造后，醫院建筑能耗可比改造前降低50%以上。

相關數據顯示，中國建筑能耗占整個社會能耗的30%，雖然中國有針對建筑節能的相關規范，但由于建筑建造的過程中環節很多，在建筑材料的采購、施工過程、驗收等環節中都存在問題，致使國內80%建筑不是節能建筑。更為嚴重的是，建于20世紀八九十年代、現在仍在使用的建筑幾乎沒有任何隔熱措施，成為高能耗建筑。

隨著社會發展，國家更加重視建筑能耗，2017年住建部印發《建筑節能與綠色建筑發展“十三五”規劃》，明確了“十三五”時期建筑節能領域的主要目標。在國外，德國作為世界建筑節能做的最好的國家之一，早在20世紀70年代就頒布了建筑節能相關的法律和政策支持，節能建筑在德國的普及率已經遠遠超過其他國家，但德國依然不斷改進并完善政策和標準。

建筑節能是建設節約型社會的根本要求，隨著我國經濟的發展，人們對熱環境的要求日益提高，采暖和空調的使用越來越普遍，如果仍然采用較低水平的圍護結構，勢必使我國建筑能耗成倍增加，對國家的能源壓力急劇增大。

近三年能源費用分析

北京小湯山醫院（以下簡稱“小湯山醫院”）又名北京小湯山康復醫院，坐落于北京市昌平區小湯山鎮，是北京市屬醫療機構。醫院占地面積近500畝，擁有兩大主要功能：一是作為北京市醫保定點三級綜合醫院，提供門診就醫、住院治療，并以治療各種老年病、慢性病為主要特色；二是作為北京市干部保健基地，以“健康四大基石”為醫療服務宗旨，提供個人體檢、團體體檢、膳食與指導、心理咨詢與指導、康復等服務項目。

從中國建筑熱工設計分區來看，醫院位于寒冷地區，氣象參數如下表所示：

季節大氣壓力（hPa）室外計算干球溫度(℃)室外計算相對濕度(%)夏1004.8 33.4 78冬1026.6-11 53

近三年能耗統計如下表所示：(單位：萬元)

注：不含水資源。

小湯山醫院2016年基礎運營成本在1692.614萬元左右（不含水資源消耗），通過表格中數據可以看出，醫院2016年的主要能源消耗為634.662萬元，占到醫院基礎運營成本的37.5%，并且總體呈現逐年上升的趨勢?？梢娔茉聪氖轻t院基礎運營成本開支中的主要部分。因此，如何有效推進節能降耗工作，節約運營成本，實現醫院可持續發展是醫院亟待解決的問題。

近三年各類能用占比如下：

從上述對比看出：

一是電力能源的消耗占了總能耗的50%，2016年的占比達到了56%，這是因為全院區各處均采用分體空調制冷，且各戶缺乏有效的計量及集中控制手段，造成了大量電力資源的浪費。

二是煤炭資源的消耗約占總能耗的40%。院區燃煤鍋爐為中心供應室等區域提供蒸汽的同時，180℃的煙氣被當做廢氣直接排掉了。

近三年能耗對比如下：

我院近三年能耗趨勢圖

我院近三年單位面積年能耗趨勢圖

從近年的能耗數據分析來看，院區的總能耗是逐年增加的，單位面積年能耗已由2014年的114.71元/(m2·a)增長至2016年的122.05元/(m2·a)。

2017年開始，醫院改用燃氣鍋爐，單位面積能耗預計將增加至約170元/(m2·a)。因此，如何利用節能技術降低負荷刻不容緩。

既有建筑用能存在的問題

在冷、熱源方面存在的問題：建筑中大量使用分體式空調，沒有完善的空調控制系統，無法實現集中控制，從而易造成能耗的浪費；燃煤鍋爐平均使用20年以上，且自動化程度較低；管路年久失修，跑、冒、滴、漏嚴重，鍋爐每日補水量在50～100噸左右，提高了能耗和日常運行成本；鍋爐和新風系統無余熱回收系統，造成能量的流失。

在電氣系統、照明及辦公設備方面存在的問題：未普及使用高效節能的LED燈具；樓宇智能化水平較低，主要局限于安防和門禁系統，而對于空調、照明等用電設備無集中、智能、有效的控制系統。

在圍護結構方面存在的問題： 圍護結構無保溫層，且大部分建筑大門采用單層玻璃對開門，框窗采用普通雙層玻璃鋁合金窗，隔熱性能差，易造成溫度的流失；外窗外遮陽技術應用少。

節能改造技術應用

針對存在的種種問題，小湯山醫院擬采取多種措施對現有體系進行改造。從技術上，在建筑綠色化的過程中秉持以簡單和常規的建筑節能技術為主的原則，在此基礎上加大科技創新力度，實現成本合理化、性能最優化的目標；從規劃上，優化建筑功能應用，因地制宜，通過整體設計，實現建筑功能區域劃分的合理化和系統化的目標。

幾種節能措施

各種建筑節能措施對比

投資回報對比

生命周期碳平衡對比

主要節能改造措施的應用

外墻保溫技術

外墻和屋面是建筑外圍護結構的主要散熱部分，磚混結構傳熱系數大于2W/m2K，對屋頂和墻體進行保溫技術改造后，屋頂傳熱系數由原來的1.5W/m2K下降到0.23W/m2K以下，墻體傳熱系數由原來的2.1W/m2K下降到0.24W/m2K以下。

現有方案：輕質瓷磚墻面。

原外墻

保溫板薄抹灰外保溫系統

改造方案：外加150mm保溫板薄抹灰外保溫系統, 注重施工工藝細節，如對錨栓等微小熱橋，進行了深埋技術處理，避免熱橋效應。

門的改造技術

現有方案：單玻門。

改造方案：改為感應旋轉門，兩旁各開雙層手推門，作為安全通道或供節假日人少使用，傳熱系數2W/m2k（國標≤6.5W/m2K)，每次開門約減少0.4kWh熱損失。

原單玻門

感應旋轉門

窗戶改造技術

使用三層玻璃塑框窗（4+9A+4+9A+4，充惰性氣體）代替現在雙層玻璃鋁合金窗，玻璃之間用非金屬密封條隔斷熱橋。改造前窗戶傳熱系數為13W/m2K，改后減到1.65W/m2K。

現有方案：雙層玻璃鋁合金窗。

改造方案：三層玻璃塑鋼窗。

雙層玻璃鋁合金窗

三層玻璃塑鋼窗效果圖

外遮陽技術

外遮陽對于建筑整體降低能耗方面有著重大的作用。在夏季，空調負荷大部分來自通過窗戶進入室內的太陽熱量，有外遮陽比無外遮陽可以減少太陽輻射傳熱70%以上。

現有方案：無外遮陽。

改造方案：加裝外遮陽板或電動金屬卷簾外遮陽。

加裝外遮陽板

加裝電動金屬卷簾外遮陽

新風熱回收技術

可以采用熱回收新風機解決傳統空調的弊端：在平時的使用為了節能在空調房里必須密閉門窗，空氣無法保持新鮮，為了空氣新鮮就必須開窗，無法避免能源浪費。

現有方案：整體無新風機，部分區域有但無凈化效果，且無熱回收，能源浪費嚴重。

改造方案：采用潔凈熱回收新風機，換氣時通過熱交換節能，不需要開窗，可以使室內空氣質量遠優于室外。新風經熱回收新風機靜電除塵、高壓殺菌、活性碳吸附、二氧化碳傳感器監測，保證室內空氣質量達到以下指標：每小時徹底換氣1次以上，空氣中0.3μm顆粒物平均＜2萬/m3，甲醛為0，CO2濃度＜1000ppm。熱回收效率＞80%。

采用遠大專利成品熱回收新風機及工作原理示意圖

LED燈改造

醫院病員流量大，燈具使用頻率高，環境照明平均使用時間長?，F有照明燈具大多為T8和T5熒光燈管，功率分別為21W和14W，光通量在1260lm至1900lm之間，熒光燈管在使用過程中具有電能消耗大、使用壽命短、發熱量大等缺點。在夏季給空調系統帶來更多壓力，并且具有一定的消防安全隱患。LED燈管光通量在1600lm左右，而功率卻僅為8W，耗電量相對較低，使用壽命是熒光燈的1.25倍、發熱量小。

現有方案：日光燈、節能燈。

改造方案：改裝LED燈具。

煙氣熱回收

驅動熱源天然氣、蒸汽、煙氣低溫熱源空調水、工藝冷卻水溫水用途工藝用熱模式特點一套設備實現同時制冷和供熱，低溫熱源用于制冷，溫水用于工藝供熱適用場合有穩定制冷供熱需求的場合

現有方案：直接排放，無利用，污染嚴重且效率低。

改造方案：采用吸收式熱泵，對煙氣余熱進行回收利用，可用來制冷制熱及提供衛生熱水，實現能源多級利用。

院區內原溫泉水直接排放，能源浪費嚴重并造成污染，可進行集中收集，利用熱泵機組對排放的溫泉水（廢水溫度可達30℃）吸熱對供暖水或蒸汽補水加熱。機組能效可達450%，遠高于普通采暖鍋爐或蒸汽鍋爐92%的熱效率。

能耗監控系統

建立能耗管控平臺，通過智能儀表和終端設備，對醫院建筑群內的變配電、照明、電梯、數據機房、空調、供熱等能源使用狀況實行在線集中監視、管理和控制。實現對各類建筑物的能耗考核、統計和分析建筑物的單位面積能耗、分析重點用能設備的效率、及時發現能源消耗異常情況以及對系統能耗情況進行實時監測等功能。從而達到統計能耗、提高能效、降低能耗、節約運營成本的目的。同時擬將能源消耗計入科室績效考核指標。

改造后可大幅降低能耗

小湯山醫院節能改造資金來源：一方面是政府相關補貼和本院自籌，另一方面由國內具有一定資金及工程實力的企業實行全投資進行節能改造，利用節省的能源費用進行分享盈利，分享期5～10年。

在應用多種技術進行綜合節能改造后，醫院建筑能耗可比改造前降低50%以上，每年每平方米平均能耗由現在的122.05元/(m2·a)可降低至60元/(m2·a)以下，全院區每年節省基礎能耗開支322.66萬元；相當于年減排CO24356噸，相當于種24萬棵樹，節能減排效益明顯。

小湯山醫院采用節能改造EMC模式進行院區內老建筑的節能改造，在零投資下實現了院區建筑的外立面美化、門窗升級、屋面防漏、空氣凈化、智能控制等，提高了醫院形象和患者就醫環境。在改造后遏制了能耗的逐年遞增，實現節能效益分享后還有結余。

對于新院區而言，在規劃時能盡早地設計綜合建筑節能技術(外墻及屋面厚保溫、三玻塑框窗、窗外遮陽、新風熱回收、LED燈、冷熱電三聯供、煙氣熱回收、能耗監控)等系統，打造真正的綠色、低碳醫院。

作者單位為北京小湯山醫院

編輯/本刊記者 劉文生