众多热水供应系统，医院如何选择？这家医院这样创新～

　 2019-12-02

在大医院，不仅床位是大问题，热水供应也是大问题，过去医院热水系统为传统锅炉系统，能耗大，对环境污染严重。随着科技的进步，技术的更新，出现了许多新的热水供应系统，太阳能与热电联供综合供能系统就是其中一种，天然气分布式能源系统稳定可靠运行的优点，能很好地弥补太阳能热水系统受外界环境影响的不确定性，结合常规燃气锅炉系统，能真正实现多能互补、高效利用，构建全面的综合供能系统。

杭州市丁桥医院采用太阳能与热电联供综合供能系统，主要应用在 1#、2#、3# 病房楼，行政科研楼、门诊医技楼等 5 幢单体建筑中。示范面积为15000㎡，工程性质为公建，工程投资为750万元，开发与建设周期为2年。

本项目主要由太阳能系统和热电联供系统两部分组成。太阳能集热器布置在楼顶上，生产30℃ ~60℃的预热水；采用热电联供系统给建筑供应部分电力的同时，发电机组余热为医院提供制取生活热水的热源。

关键技术措施

太阳能利用

1.主要技术：采用太阳能光热技术，生产预热水，并存储在楼顶水箱内，保证经过太阳能集热器转化的热量被全部利用。

2.主要材料、结构、工作原理及特点：

选用热管式平板太阳能集热器。

工作原理：传热介质在下端吸热后汽化，将热量传导至上端；传热介质在上端冷凝后回至下端。

与普通平板太阳能集热器相比，具有集热效率高、防冻性能好、使用寿命长、维护成本低等特点。

3.相关图纸：

太阳能热利用系统。

行政科研楼太阳能热利用系统平面布置3。

行政科研楼太阳能热利用系统安装。该系统作为服务于当地的能量供应中心，直接面向当地用户的需求，布置在用户附近，简化系统与能量的输送环节，进而减少能量输送过程的损失与输送成本，同时增加能量供应的安全性。

热电联供余热利用

1. 主要技术

采用一套燃气热电联供分布式能源系统，在给建筑物供应部分电力的同时，利用能量回收系统，采用发电机组余热，为医院提供制取热水的热源。

2. 主要设备

结合本工程规模及实际情况，燃气热电联供分布式能源系统的发电机组选择进口内燃机,机组额定发电功率为 200kW，与医院的 400V 配电系统并网运行。

3. 相关图纸

热电联供余热利用系统图。

1# 病房楼地下室热电联供余热利用平面布置图。

热电联供余热利用电气接入图。

远程监控

本项目开发了电脑远程监控系统，用来实时监控太阳能热水系统现场环境温度、水箱温度和液位，太阳能集热器、水泵、电磁阀的工作状况，并实现远程操控及故障报警，详见图 9。

智慧管理

天然气热电联供分布式能源系统建成后，将委托杭州城市能源公司运营。该公司建有智慧管理平台，该管理平台可以对各能源站的数据、视频等进行综合监控和分析，提高项目运营效率，实现各能源站的安全及经济运行。

太阳能、热电联供与普通锅炉组成的综合供能系统：本项目采用太阳能集热器生产预热水，先经过二联供换热器，再经过锅炉换热器，最后供给到用水终端。当太阳能集热器生产预热水温度足够（如45℃以上）时，二联供和锅炉就无需启动；当太阳能集热器生产的预热水温度不够时，先启动二联供加热，如二联供换热器的水温足够时，锅炉无需启动；当二联供换热器的水温也不够时，最后启动燃气锅炉，将锅炉换热器的水加热到规定的温度，然后送至用水终端。冷水通过管路进入蓄热水箱，集热器与水箱通过水泵进行循环加热。水箱中的热水通过水泵输送到地下室的二联供换热器中。当水温达到要求，直接向末端供热水；当水温不能达到要求，用二联供的余热进行二次加热；在用水高峰时，还可开启普通锅炉进行三次加热，保证用水需求。通过大楼回水总管，低于要求温度的水重新进入太阳能储热水箱，不断循环。

太阳能、热电联供与普通锅炉组成的综合供能系统，多能互补过程自动完成，优先使用太阳能生产热水，其次使用二联供生产热水，最后采用燃气锅炉生产热水，形成了三种热源的互补，实现综合节能。

项目创新性

智能信息化应用

本项目中，太阳能及热电联供系统均采用了远程监控及智能控制，可实时对负荷及能效进行分析与预判，提高了运行维护效率，降低了管理成本。

多能互补技术

本项目依据建筑用能需求，通过储热水箱和换热器，将电力、燃气、太阳能等多种能源进行综合利用，实现互补，且各套能源系统既相对独立、又紧密联系。本项目的多能互补结构，充分使用太阳能光热和热电联供废热，尽可能减少燃气锅炉的工作时间，最大化提高整套热水系统的节能效果，可充分保障用能的稳定性和安全性，并使整套系统的运行保持在相对经济的状态。

示范引导意义

节能效果显著

太阳能光热转化不需要耗电，只有循环水泵会消耗很小的电量。本项目有 0.55kW 的循环水泵 7台、0.37kW 的循环水泵 1 台，水泵根据太阳能集热器与保温水箱之间的温差情况自动启停，所有循环水泵平均每天的工作时间约 2 小时，故整个太阳能系统平均每天的加热能耗为：（0.55×7+0.37）×2h=8.44kW・h，本项目全年的热水产水量的加热能耗为：8.44×365=3081kW・h。电价按 1 元 /kW・h 计算，本项目每年用于加热的能耗费用为：3081×1=3081 元。本 项 目 位 于 浙 江 杭 州 地区，经度 120° 17′，纬度 30° 23′，当地纬度倾角平面年平均日照量为 11621kJ/㎡。太阳能集热面积为 921.6㎡ 太阳能集热效率为 55%，管路热损失率为 0.1。因此，本项目太阳能热水系统平均每天转化的热量为：11621kJ/㎡×921.6㎡×55%×（1-0.1）=5301407kJ，本项目全年的太阳能产热量为：5301407kJ/ 天 ×365 天 =1935013555kJ。每立方米天然气的热值是 36000kJ，燃气锅炉的效率为 80%，生产同样多的热水或者同样多的能耗，每年天然气的消耗量为：1935013555÷36000÷80%=67188m³。天然气价格按 3.2 元 /m³ 计算，本项目每年加热能耗费用为：67188×3.2=215002 元。因此，本项目采用太阳能光热技术生产热水，每年能够节约67188m³ 天然气的消耗，每年能够节约能耗费用为：215002-3081=211921 元。

分布式能源系统若全年运行 350 天，每天开机24h，经计算本系统全年发电总量为 1680000kW･h，结合发电机组发电效率 39.20%、天然气热值36000kJ/Nm³、天然气价格 3.2 元 /Nm³ 计算，此系统耗气量为 428571Nm³，燃气费用为 137.1429 万元。本系统全年维保费用约为 25.2 万元，合计全年运行费用为 162.3429 万元。扣除系统内水泵等设备的耗电，本系统全年可提供医院电力 1596000kW･h，电价按 1 元 /kW･h 计算，折算为市电电费为 159.6 万元。本系统全年供热水量 43750t，折合供热量约为1786000kW･h，按照燃气锅炉效率 80% 计算，本系统余热供热水部分折算为常规系统燃气锅炉耗气量约为 223307Nm³，燃气费用为 71.4583 万元。综上所述，丁桥医院采用燃气热电联供分布式能源系统后，与常规系统相比，每年可以节省运行费用68.7154 万元。

综上，本项目采用太阳能光热技术生产热水，经测算，每年能够节约能耗费用约 21.1921 万元；采用热电联供技术发电与生产热水，与采用市电供电及燃气锅炉供应生活热水的常规供能系统相比，根据拟定的运行模式进行测算，预计每年可以节约标准煤约255t，每年可以节省运行费用68.7154万元；两者均具有很好的经济效益。

环境保护成效明显

经计算，本项目采用太阳能系统每年能够节约 67188m³ 天然气，降低了天然气燃烧产生的废气排放，改善了生态环境；采用燃气热电联供系统，SO2 排放约减少了 684t，相当于植树 37374 棵，SO2排放减少了约 4t， NOx 排放减少了约 3t。环境保护成效明显。

本项目有很强的通用性，有力促进了可再生能源的应用推广，在节能减排、改善生态环境等多方面，具有良好的示范效应，符合国家科技部《“十三五”国家社会发展科技创新规划》中的相关要求。

节选自本刊2019年10期

温向阳 叶俊 陈微 梁拾念/杭州市丁桥医院

陶勇刚/杭州舒瑞环境科技有限公司

余晓明/杭州城市能源有限公司

图片来源：杭州市丁桥医院