创建节能医院冷却和供热系统

高功效冷却器和锅炉

选择在 能源局STAR 下认证的设备或达到指定经营实体最新的最低效率标准,是一种基线,而不是一种愿望。对于冷却器,选择具有综合可变速驱动器的水冷离心模型,这些装置在部分负荷时可达到0.5千瓦/吨以下的效率。在加热方面,冷却锅炉具有95+%的热效率,加上低温热水分配,尽量利用燃料。

主要汽车的可变频率驱动器(VFD)

风扇、泵和压缩机经常运行恒速,而不论负荷大小,浪费能量。所有超过5hp的电动机上,都能够进行调制或指定[VFD[],从而实现流量和压力与实时需求相匹配。 因为风扇功率随速度的立方体而异,甚至气流减少20%,节省了近50%的能量。 节省的费用在一夜之间特别明显,因为手术套房和普通病房需要相对于日间峰的最小通风。

需求控制通风

医院代码要求每小时最小户外空气变化,但固定的空气流量忽略了占用。 在等候区、走廊和病人室安装CO2传感器和挥发性有机化合物(VOC)探测器,使得HVAC系统能够在空位时减少户外空气摄入量。 DCV可以将通风供暖和冷却负荷降低20-30%,而不损害室内空气质量。

分区终端系统

每层单温器不能满足操作室(68°F,55%RH)与新生儿ICU(75°F,50%RH)的不同需求。 在每个关键区,用专用空气处理器或可变空气量(VAV)箱进行隔离[确保能源不会浪费过冷或有不同要求的再热室。 现代建筑自动化系统使区级控制具有成本效益和定制性。

热恢复和能源轮

医院排气不断被条件化的室外空气所取代——巨大的能量惩罚。 环绕式轮子、热管和环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕式环绕

创新技术重组医院HVAC效率

虽然传统战略带来有意义的收益,但新兴技术将这一包袱进一步推向了最低编码之外,有时还增加了30-40%。

建立自动化系统,并配备机器学习

先进的BAS平台现在利用历史数据和天气预报,实时优化冷却器测序、空气处理和恒温器定点。 机器学习算法在造成效率漂移之前就检测设备的退化,一些系统可以在保持压力关系的同时自动降低风扇速度。 这些智能HVAC控制[ 通常在2-3年内还清。

放射热和冷却小组

光度系统不是将大量空气移动,而是利用水通过天花板或墙面板循环到条件空间。 由于水的热容量远高于空气,光度系统运输热能所需的能量要少得多。 光度系统还将合理冷却与除湿脱湿脱钩,使通风系统完全专注于新鲜空气和湿度控制。 欧洲和北美的几家大医院现在都为病人室和公共区域指定了光度板。

地热热泵(GSHP)

地热系统利用稳定的地下温度(全年50–60°F)来提供超常的供暖和冷却效率 — — 通常性能系数(COP)高于5.0。 虽然钻井成本很高,但与空气源热泵或化石燃料锅炉相比,长期业务节约可达到40–60 % 。 拥有土地的医院可以将GSHP与太阳能光伏阵列配对,以接近净零能源。

采用低压降压方式进行空气净化

感染控制需要高效的微粒空气过滤器或紫外线杀菌辐照(UVGI). 旧系统往往以高风扇能量为代价提供清洁空气. 新的低压HEPA过滤器与UVGI圈结合,可以降低静压,使风扇运行速度放慢. 光催化氧化(PCO)系统也显示在不增加显著阻力的情况下消除挥发性有机化合物的前景.

医院的现代化面临严峻挑战

医院的能源改造由于生命安全要求而本质上是规避风险的,以下是主要障碍以及如何克服这些障碍。

感染控制和空气质量标准

设施准则研究所和ASHRAE标准170授权进行具体的空气改变、压力关系和过滤水平。 诸如减少未占领地区的空气变化等节能措施必须经过验证,以确保压力差保持完好无损,空气污染物不重新传播。机械工程师与预防感染专家之间的合作至关重要。

高一等成本和长回扣期

地热场或建筑物自动化改造对于中型医院来说可能超过500万美元。 医疗保健管理人员通常将临床设备置于基础设施之上。 为了证明投资的合理性,能源管理人员应当进行生命周期成本分析,包括预计的公用事业升级、维护节约以及潜在的公用事业或政府拨款激励计划(例如《通胀减少法》第179D节的扣减 ) 。

现有建筑物中的空间限制

增加热回收轮、更大的冷却器或地热管道需要大量医院很少拥有的物理空间。 解决方案包括屋顶模块式冷却器厂、适合现有管道的紧凑式圆圈轮式磁带以及避免干扰临床操作的分阶段装置。 在切换期内,可以通过便携式设备提供临时冷却和加热。

监管和遵约的复杂性

医院必须符合州和地方建筑法规、ASHRAE标准、联合委员会的要求,并往往符合额外的地震或洪灾抗御标准。 能源效率措施不得损害其中任何一项。 在设计阶段早期使用调试剂有助于确保所有效率战略都符合遵守义务。

未来设计:综合、耐力和低碳

下一代医院HVAC的特点是区能连接,与附近的建筑共享热负荷,现场可再生发电[,加上电池和热储存,以及[数字双胞胎供电的预测性维护[。 通过将这些元素整合,新医院项目可以实现30-50%的能源节约,同时保持保健要求的可靠性。

对于现有设施,分阶段的路线图 — — 首先是低成本的复用和VFD安装,然后转向热恢复和设备升级,最后是可再生能源 — — 可以提供即时现金流,为更深入的改进提供资金。 无论起点如何,每家医院都可以降低其能量强度,而不损害病人的安全或舒适。

结论:能源智能医院商业案例

节能冷却和供热系统是医院的战略资产。 降低公用事业费为病人护理腾出资金,减少排放符合可持续性任务,现代化基础设施提高了抵御极端天气和电网中断的能力。 实现这种转变的技术已经得到证明和提供。 成功取决于有条不紊的规划、跨学科协作以及超越第一成本而考虑所有权总成本的意愿。

无论是计划建立绿地医疗中心还是改造1970年代的社区医院,这里概述的原则都提供了一个实用的框架。 首先,首先进行能源审计,以最快的回报优先采取措施,并且永远不要忽视根本目标:提供健康、愈合环境,尽可能少地创造环境。