浅谈医院热水系统的经济技术

浅谈医院热水系统的经济技术
1.医院概况与热水系统现状及存在的问题分析
汕头某三甲医院建筑总面积约10万平方米，实际开放病床近1500张。

现有职工1825人。

医院热源系统主要使用燃油锅炉提供蒸汽，根据不同使用要求进行转换以满足日常用热的需求。

医院采用两台4吨燃油蒸汽锅炉，一用一备。

锅炉消耗柴油。

下面是节能改造前的调查情况介绍：
1.1热源情况
1.1.1燃油锅炉
医院原有两台同类型的锅炉，一备一用。

锅炉燃用燃料为柴油，2009年，共消耗柴油600噸、折合费用349.7万元（柴油平均单价5828元/吨）；2010年，共消耗柴油426吨、折合费用285.5万元（柴油平均单价6702元/吨）。

锅炉产生的蒸汽的使用状况表1.1所示，由于蒸汽用汽点的使用状况是间隙用汽（制药室用汽相对稳定），使得锅炉启动较为频繁、且负荷变化大。

锅炉排烟温度为190℃（现场仪表），表面平均温度为45℃，由于现场条件的限制（无法测量排烟参数、蒸汽流量、燃料消耗量），估计此锅炉的效率不会太高（在本文计算中，取热效率为85%）。

1.1.2蒸汽管道
从现场蒸汽压力表显示可以看出，当锅炉出口蒸汽压力0.8MPa时，用汽点热水机的蒸汽压力只有0.5MPa，用汽点分散且管道较长造成蒸汽管网的热能损失严重。

造成热能损失过大的原因有以下方面：由于蒸汽管道时间较长，且缺乏良好维护，使得保温层脱落，散热增加；局部管道没有保温，散热严重。

（一）从经济上看，燃油锅炉工作方式是燃烧油料，提供热量。

随着原料价格的不断增长，其使用成本还会越来越高，对运行费用带来很大压力。

（二）从使用效率来看（上述数据），燃油锅炉的热利用率底。

制药室与开水器的蒸汽冷凝水没有回收，直接排放直接造成的热量损失大。

（三）从环境角度看，燃油锅炉排放锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大量污染物对大气造成污染。

蒸汽冷凝水直接排放也对院内造成热污染。

各个具体用蒸汽部位情况如下：
1.2用热部位情况：
1.2.1制药室
医院有一个制药室，蒸汽用于其制药过程中的提取和蒸馏（间接加热，如图4.5.2）。

加热后的蒸汽冷凝水直接排放，造成热量、水资源的浪费。

制药室的蒸汽冷凝水热量没有回收，直接排放，由此造成的热量损失为20.4%。

1.2.2开水器
医院病房每层楼有一个开水器，加热开水的原理示意图如图1.1，开水器使用蒸汽加热水（间接加热），提供病人开水。

加热后的蒸汽冷凝水直接排放，造成热量、水资源的浪费。

1.2.3生活热水：
医院共有两个热水机房，热水机使用蒸汽加热自来水（间接加热），提供病人生活热水（如洗澡）。

加热后的蒸汽冷凝水直接排放，造成热量、水资源浪费的同时，也导致热水机房高温的环境。

1.2.4厨房用热与消毒供应室用热
厨房与消毒供应室都是使用锅炉房通过管道输送过来蒸汽对对象进行直接加热。

其中，厨房对馒头面包进行直接加热；消毒供应室对需要消毒的医疗器械进行直接加热消毒。

根据本地饮食习惯，面包馒头煮粥只在每天早餐供应比较多，平时蒸饭和煮粥使用蒸汽量比较少。

消毒供应室也只是每天不定时的消毒设备。

上诉2者都为不定时供热蒸汽，而且距离锅炉房比较远。

由此可见造成热损失大。

其中包括：第一，非用汽时段的蒸汽输送管道的散热损失；第二，用汽开始时刻，排出管道中冷凝水的热损失。

第三，由于管道比较长，管道保温设施老化等也使得用蒸汽在输送过程中热损失大。

2. 热水系统改造方案及经济技术分析
根据医院对蒸汽需求的不同，对于可以用其他能源供应方式代替的部分，按照一定条件，逐步减少对锅炉蒸汽的依赖，最终达到取代燃油锅炉的目的。

2.裸露的蒸汽阀门和接头实施保温处理
2.1热泵代替蒸汽加热生产热水
热泵是消耗一定机械能，将低温位热能“泵送”到高温位热能加以应用的设备。

热泵热水机组是利用水或其他低温热源，采用电能驱动，通过传热工质把冷却水或空气中无法被利用的低品热能提升至可用的高品位热能，并将收集的热量释放到水中，对水进行加热的设备。

热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源，而且拥有较高的能量利用率。

空气源热泵的优点是高效节能。

其输出能量与输入电能之比即能效比（COP）一般可达到3.0。

相对于燃油锅炉，空气源热泵热水机组还有各方面特点。

第一、安全性：空气源热泵加热时，水箱中不存在电加热，水电安全分离，不存在漏电触电安全隐患，完全属于安全产品；第二、环保性：空气源热泵加热时，使用的燃料为清洁干净的空气源，属于环保型产品；第三、节能性：空气源热泵能效率高达400%-600%；第四、首次投资与回收期：首次投资方面空气源热泵（工程）比锅炉多，但空气源热泵（工程）投资回收期短；第五、安装方面：空气源热泵安装位置灵活，可安装于楼顶、地下室、地面等；第六、使用方面：空气源热泵采用全自动控制，无需人工看管，操作等，方便；缺点是受地域限制比较严重。

按照医院的具体情况，采用空气源热泵取代蒸汽来制备医院所需要的生活热水。

对比使用锅炉的蒸汽的方式，空气源热泵制取热水可以节约燃料费用76.2%左右，主要在于以下方面：
第一，减少蒸汽管道的散热损失，可占其消耗蒸汽的热量的10%；
第二，减少由于间隙用汽的损失，可占其消耗蒸汽的热量的1%；
第三，避免蒸汽冷凝水的热损失，则可以节约13.7%；
假设目前用到36%的蒸汽，则经济分析如下：
（一）基本数据
（1）、柴油消耗量（以2010年依据）：426×36%=153吨/年；
（2）、能源单价：柴油8588元/吨；电力0.81元/kWh；
（3）、能源热值：电能860 kcal/kWh；柴油热值10000 kcal/ kg；
（二）热泵运行费用
热泵能效比按3.0取值，锅炉效率取85%。

运行耗电
运行费用=38.7×0.81=31.3万元。

（三）燃油锅炉运行费用
运行费用=153×0.8588=131.4万元。

（四）节约费用比例
每年节约费用=131.4-31.3=100.1万元；
节约费用比例=（131.4-31.3）/131.4×100%=76.2%。

2.2 电加热锅炉供制药室、消毒供应室蒸汽
于制药室旁安装两台0.7t/h电蒸汽锅炉产生蒸汽供应制药室与供应室，同时，回收2个室的蒸汽冷凝水回电加热锅炉，可以节约能源和软化水。

对比原来使用来源于锅炉的蒸汽，可以节约燃料费用26%左右，主要在于以下方面：第一，减少蒸汽管道的散热损失，可占其消耗蒸汽的热量的10%；
第二，减少由于间隙用汽的损失，可占其消耗蒸汽的热量的1%；
第三，回收制药室的蒸汽冷凝水（设回收量为60%），则可以节约20.4%×60%=12.2%；
第四，电加热锅炉的效率可达98%，则高出效率为85%的燃油锅炉13%。

按照估计目前所用总用汽量的39%，则经济分析如下：
（一）基本数据
（1）、柴油消耗量（以2010年依据）：426×39%=166吨/年；
（2）、能源單价：柴油8588元/吨；电力0.81元/kWh；
（3）、能源热值：电能860 kcal/kWh；柴油热值10000 kcal/ kg；
（二）电加热锅炉运行费用
锅炉效率取85%。

运行耗电
运行费用=130×0.81=105万元。

（三）燃油锅炉运行费用
运行费用=166×0.8588=142万元。

（四）节约费用比例
每年节约费用=142-105=37万元；
节约费用比例=37/142×100%=26%。

2.3开水器采用热泵预热+电加热代替蒸汽加热
开水器用电加热代替蒸汽，利用热泵生产供应过来的温水进行再加热生产热水。

对比原来使用来源于锅炉的蒸汽，可以节约燃料费用31.6%左右，主要在于以下方面：
第一，减少蒸汽管道的散热损失，可占其消耗蒸汽的热量的10%；
第二，减少由于间隙用汽的损失，可占其消耗蒸汽的热量的1%；
第三，避免蒸汽冷凝水的热损失，则可以节约19.4%；
假设目前用到15%的蒸汽，则经济分析如下：
（一）基本数据
（1）、柴油消耗量（以2010年依据）：426×15%=63.9吨/年；
（2）、能源单价：柴油858元/吨；电力0.81元/kWh；
（3）、能源热值：电能860 kcal/kWh；柴油热值10000 kcal/ kg；
（二）电加热运行费用
电加热开水器效率取98%，锅炉效率取85%。

运行耗电
运行费用=46.3×0.81=37.5万元。

（三）燃油锅炉运行费用
运行费用=63.8×0.8588=54.8万元。

（四）节约费用比例
每年节约费用=54.8-37.5=17.3万元；
节约费用比例=（54.8-37.5/54.8×100%）=31.6%。

2.4 厨房用燃气代替蒸汽
厨房用燃气代替蒸汽用于蒸煮食物，对比原来使用来源于锅炉的蒸汽，可以节约燃料费用11%左右，主要在于以下方面：
第一，减少蒸汽管道的散热损失，可占其消耗蒸汽的热量的10%；
第二，减少由于间隙用汽的损失，可占其消耗蒸汽的热量的1%
厨房用汽部分为蒸饭和煮粥，此部分造价并不高，投资回收期约在3年左右。

3 结语
通过上述经济技术分析，由于本院生活用热水所占比例大，以空气源热水机组生产热水代替原燃油锅炉生产水蒸气输送到各个用水点；再需要水蒸气的用水点局部加热生成水蒸气；对该医院热源系统进行节能改造无论从热能消耗，热能损失，运行费用等都得到了大幅度节约；通过各种控制手段以及管理方法，实现有效管理条件下的能源使用，提高使用者的素质等。

经过1年多的实际运行，医院在热源方面的用电费用对比原本的用油费用有大约30%以上的降幅，实现了热源节能改造的目的，目前系统运行正常，为医院的高效运行提供有力支撑。

同时也减低了环境的热污染跟废水废气的排放。

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