医院冷热源与中央空调系统是维持院内环境舒适与稳定的关键基础设施,其运行能耗在医院总能耗中占据显著比重。随着能源成本的持续上升以及对用能效率要求的不断提高,对现有冷热源与空调系统进行联动改造,构建一体化的节能型用能体系,已成为许多医院运营管理中的重要课题。此类改造的核心目标在于,通过系统性的优化与整合,打破原有设备独立运行的壁垒,实现能源的按需精准供应与高效利用,从而在保障环境需求的前提下,显著降低运行成本与能源消耗。
一、传统系统运行模式存在的问题
在未进行联动改造的传统系统中,冷热源机组(如冷水机组、锅炉等)与末端的中央空调系统(如空气处理机组、风机盘管等)往往处于相对独立或简单关联的运行状态。这种模式主要存在以下几方面问题:
1.能源供应与需求不匹配:冷热源机组通常根据固定的设定参数或简单的回水温度进行启停和负荷调节,无法实时、精确地响应建筑内部因天气、人流量、房间功能差异导致的动态负荷变化。常出现“大马拉小车”或供应过剩的情况,造成能源浪费。
2.设备间协同效率低下:冷水机组、冷却塔、水泵、空调末端等设备之间缺乏有效的通信与协调控制。例如,水泵可能在全速运行,而机组负荷却较低;或者冷却塔散热能力未与机组冷凝需求受欢迎匹配,导致整体系统运行效率(COP或EER)未能达到理想状态。
3.部分负荷下能效不佳:医院建筑负荷随时间波动较大,尤其在过渡季节或夜间,系统常在部分负荷下运行。传统控制策略难以使所有设备在部分负荷工况下仍保持高效运行区间,导致低负荷时期的单位冷/热量能耗反而升高。
4.运行管理依赖人工经验:系统调节多依赖于操作人员的经验判断,缺乏基于数据的精细化、自动化控制策略,不仅增加了人力成本,也难以保证运行始终处于优秀状态。
二、联动改造的核心技术路径
针对上述问题,联动改造着重于通过技术集成与智能化控制,实现冷热源与空调末端的高效协同。主要技术路径包括:
1.建立集中监控与自动化控制平台:这是实现联动的基础。通过安装传感器网络(如温度、压力、流量、能耗监测传感器),实时采集冷热源侧和空调末端的运行数据。基于可编程逻辑控制器(PLC)或直接数字控制系统(DDC),构建统一的控制中心,对所有相关设备进行集中监视和自动化控制。

2.实施基于负荷预测的优化控制策略:控制平台集成先进的算法,能够结合历史数据、天气预报、医院排班等信息,对未来短期的冷热负荷进行预测。根据预测结果,提前调整冷热源机组的运行台数、输出容量,并同步优化水泵频率、冷却塔风机转速等,使能源供应提前匹配预期需求,避免滞后调节带来的能耗波动。
3.推行变流量调节技术:将传统的定流量水泵更换为变频水泵,在冷热源侧实现一次水变流量,在空调侧实现二次水变流量。通过监测最不利环路的压差或温度参数,动态调节水泵转速,使水流量随实际负荷变化而变化,大幅降低水泵能耗。同时,确保变流量工况下机组运行的安全性与稳定性。
4.优化冷水机组群控策略:对于多台冷水机组并联的系统,改造中需制定智能化的群控策略。控制平台根据实时总负荷,自动选择最节能的机组组合运行,并合理分配各机组的负荷,使所有运行机组都能尽可能工作在高效率区间。同时协调冷却水系统、冷冻水系统与之匹配运行。
5.加强空调末端精细化控制:对空气处理机组、新风机组等进行变频改造,并根据不同区域(如门诊、病房、手术室)的环境要求,设定差异化的温湿度参数和运行策略。例如,在非高峰时段或无人区域,自动调整送风量或温度设定值,减少不必要的能源消耗。实现末端需求的有效管理,从源头降低冷热负荷。
6.引入热回收技术:在具备条件的系统中,考虑引入热回收装置。例如,利用排风的能量预处理新风,或在特定区域回收制冷系统产生的废热用于生活热水预热等,进一步提高能源的综合利用效率。

三、改造实施的关键步骤
成功的联动改造需要一个系统化、分步骤的实施过程:
1.优秀能源审计与现状评估:对医院现有冷热源系统、空调系统、建筑围护结构、用能习惯等进行优秀调查与诊断。通过能耗数据分析和设备性能测试,准确识别能耗关键点、系统薄弱环节及潜在的节能空间。
2.制定详细的改造方案设计:基于审计结果,明确改造目标(如节能率、投资回报期预期)。设计具体的技术方案,包括设备选型(如需更换)、控制系统架构、控制策略逻辑、传感器布点方案等。并进行模拟分析,预测改造后的节能效果。
3.分阶段施工与系统集成:制定周密的施工计划,尽量减少对医院正常运营的影响。按照先易后难、分区域实施的原则,进行设备安装、管线改造、传感器与控制柜安装、线路敷设等工作。最后完成所有子系统与中央控制平台的集成与联调。
4.控制系统调试与策略优化:这是确保改造效果的核心环节。对整个联动控制系统进行细致调试,验证各控制回路的稳定性和准确性。根据实际运行数据,不断优化控制参数和策略,使系统能够自适应医院的真实运行工况。
5.人员培训与长效运维机制建立:对医院运维人员进行系统性的操作、维护及故障诊断培训,使其掌握新系统的管理要点。建立长期的运维管理制度、能耗监测与分析机制,持续跟踪系统性能,确保节能效果得以持久维持。
四、改造后的预期效益
通过冷热源与中央空调系统的联动改造,医院有望在以下几个方面获得显著效益:
1.能耗与运行成本显著降低:系统整体能效提升,电耗、燃气耗量等将出现可观下降,直接带来运行rmb成本的节约。投资成本通常可在数年内通过节能收益收回。
2.系统运行稳定性与可靠性增强:自动化控制减少了人为操作失误,均衡了设备负荷,避免了设备的频繁启停和不当运行,有助于延长设备使用寿命,提高系统可靠性。
3.环境控制品质提升:按需供给的精准控制策略,能够更快速、更平稳地响应室内环境变化,为医患提供更舒适、稳定的室内环境。
4.管理智能化水平提高:集中监控平台提供了直观的数据展示和远程控制能力,简化了运维人员的工作强度,提升了管理效率和决策的科学性。

总结
医院冷热源与中央空调系统的联动改造,是一项涉及多专业技术、注重系统集成的综合性工程。它并非简单的设备替换,而是通过引入智能化控制理念和技术,对既有能源系统进行深度优化和重构。这种改造着眼于整体能效的提升,致力于打造一个响应迅速、供需平衡、运行高效的节能型医疗用能体系,对于医院实现可持续运营和绿色发展具有重要的现实意义。在实施过程中,需要精心规划、专业设计、规范施工和精细运维,方能确保改造目标圆满达成。