医院供暖系统优化分析

田思源

【摘要】医院作为大型综合建筑，能耗比一般公共建筑高。单就供暖而言，存在能源不合理利用问题，造成了巨大的能源浪费。作者所在医院对供暖系统进行优化改造，使供热质量得到改善并针对改造后的系统运行工况进行分析总结。

【关键词】供暖系统;气候补偿

随着城市建设的发展和人民生活水平的提高，建筑能耗也在日益增加，其中冬季供暖能耗占建筑总能耗中的56%～58%[1]。医院作为大型综合建筑，具有建筑类型的多样性和特殊性、医辅设备设施多、人流量大等特点，导致其能耗比一般公共建筑高。单就供暖而言，存在能源不合理利用问题，仍处于“看天烧火”的状态，导致系统出力大于实际需求，造成了巨大的能源浪费。

1、优化前供热系统存在的问题

医院供暖系统主要为燃气蒸汽锅炉，供应医院全部的消毒灭菌、洗衣、制药、生活热水以及冬季供暖等蒸汽需求。系统优化前，循环泵控制柜有变频器但完全是手动调节，缺少应有的节能手段;系统在供暖季出力几乎是一成不变的，导致出现室内温度会随着室外温度的变化而变化，有时候室外温度升高，室内需要开窗降温，这样既浪费能源，又不利于住院患者的身体健康。

2、气候补偿工作原理

气候补偿装置的工作原理是根据室外温度调节热源出力，从而将系统供水温度控制在一个合理范围内，以满足末端的负荷需求，实现系统热量的供需平衡[2]。

3、供暖系统优化方案

本次供暖系统的优化方案主要包括：高区采暖系统的2台循环泵加装变频系统;更换蒸汽调节阀;高、低区采暖系统新安装热计量表，加装室内、外温湿度监测点，室外光照监测点，蒸汽温度监测点，冷凝水温度监测点，暖气供回水温度监测点。

在系统中，气候补偿装置通过控制进入换热器一次侧的供蒸汽流量来控制用户侧供水温度。气候补偿装置通过控制换热器一次侧蒸汽进汽管道上的电磁阀开度来调节换热器的蒸汽进气量，从而实现对用户侧供水温度的控制。当温度传感器检测到的用户侧供水温度值在计算温度允许波动范围之内时，气候补偿器控制旁通阀门不动作;当供水温度值高于计算温度允许的上限值时，气候补偿装置控制电磁阀开度减小，减少系统的换热量，在二次侧循环水流量不变的情况下，其供水温度会降低;反之， 将电磁阀开大，增加系统的换热量，从而提高二次侧的供水温度。

4、优化效果分析

通过测试气候补偿装置安装于换热站后供热系统的实际运行状况，分析所测得的试验数据，可以总结出供暖系统优化后的实际调节运行效果。

4.1室外空气温度的变化

通过查阅北京历史期限温度可知，2019-2020供暖季与2018-2019供暖季期间相比，前者的室外最高温度及最低温度均低于后者，气候条件的变化也会对供暖季热负荷的需求以及机组的性能造成影响。

4.2调控作用

选择2019年12月4日-2019年12月1 日的室外温度及高区供回水温度变化作为研究对象，如图1所示，通过系统记录的高区供水温度是随室外温度的变化而变化，当室外温度升高时，气候补偿装置通过减小换热器一次侧蒸汽进汽管道上的电磁阀的开度来降低换热器的蒸汽进气量， 从而降低对系统用户侧供水温度;反之室外温度降低时，系统用户侧的供水温度提升，供回水温度差在3.7℃左右，变化幅度不大，运行比较稳定。

4.3节能分析

对经优化后的供暖系统进行节能分析，以节能率作为衡量指标。节能率计算公式如下：

式中ε为节能率;E1为2018年采暖季的耗能量;E2为2019年采暖季的耗能量。其中耗能量包括蒸汽消耗量和电耗两个方面，耗能量的单位为标煤。

经计算优化后供暖系统综合节能率 7.67%。通过在换热站安装使用气候补偿装置，根据室外空气温度的变化调节进入换热器一次侧的蒸汽流量来改变二次侧的供水温度，调节输送给二次侧的供热量，从而可以实现在换热站进行集中供热的预调节，减少供给用户的热量，避免供热系统热用户的过热，以实现节能。

存在的问题

系统经优化后，室内温度均高于 20℃，达到了改造初始的目标。但是也存在各房间室内温度不稳定的现象。经分析，导致上述问题原因如下：

气候补偿装置控制的电动调节阀能够调节的一次侧蒸汽流量范围很小。这样在锅炉出力与末端负荷相差较大时，就不可能将系统的供水温度控制在计算温度允许范围内;医院建筑类型不同，且修建的时间跨度较大，导致各楼宇的保温能力不同，但多个楼宇的暖气热水均来自于同一个换热器的供水管路，为了保证保温性能最差的楼宇内的温度达到要求，从而导致部分楼宇的供热量是大于实际所需热量，引起过热现象。

结语：

综上，对医院供暖系统进行全面优化改造后，系统的自动化程度明显上升，提升了系统的管理水平，减轻了工作人员的劳动强度综合节能率达到7.67%，达到预期的社会及经济效益。但同时，由于建筑类型及结构不同等因素的影响，系统还是会存在供热不均的现象。因此，集中供暖节能是一个复杂的过程，节能可以从系统的各个方面入手，但并意味着是单纯的节能技术的堆积叠加，必须要全面考虑才能取得良好的节能效果。供暖系统必须要在实现节能目的的同时满足用户的用热需求，因此需要对系统进行相关的热负荷计算。接下来，会针对于不同用途的建筑物进一步实行分时分区及气候补偿。今后集中供暖系統节能可以从系统整体出发，将热负荷计算系统和监控系统结合， 实现供暖的系统化，进一步提高系统的节能率，并实现系统的最有效控制。

参考文献：

[1]张艳玲，宋永明.居住建筑用户室内温度和热负荷模拟[J].煤气与热力，2014，34（07）：11-14.

[2]肖常磊，付林，郑忠海，狄洪发.供暖系统中气候补偿器应用探讨[J].暖通空调，2007（11）：136-140.

[3]万水娥，曹越.北京新康小区供暖系统设计及分析[J].暖通空调，1999（06）：3-5.