奥胡斯大学医院的节能冷却

2015年11月23日
奥胡斯大学医院的节能冷却

在丹麦第二大医院,一套新的中央冷却装置可每年节省 800,000 kWh 的能源,同时确保最佳运行。

对于斯基比的奥胡斯大学医院的新中央冷却装置,稳定性和高效率是关键。这所医院是丹麦第二大城市奥胡斯的主要医院,该院已将大量分散的旧冷却装置替换成了冷却能力为 2.5 MW 的新集中装置。新装置提高了手术室、扫描仪、服务器室和 IT 设备必要冷却的稳定性水平。 

同时,其促使运营部能更有效地控制并运行整个冷却装置,且能耗比以前低很多。据估计,由于安装了高效节能的供热和冷却系统,医院每年将节省大约 3500,000 kWh 的能源。新系统将冷却系统和供热系统相结合,这种明显的解决方案在世界范围内并不常用。

高效热泵和制冷机组

新的冷却装置包括两个大型空气/液体热泵、9 个风冷冷却机组和若干压缩机。该装置名为江森自控的 SAB LIghtTM, 由丹佛斯 VLT® 变频器控制其速度。变频器与新技术相结合使用,促进整体能源节省。 

在每年的 6 到 8 月,热泵能提供医院所需的全部热量。因此,无需从公共区域供热网接入额外热量。在夏季,冷却生产的余热可再次用于供热。在冬季,热泵只存在很小一部分的热量消耗,而主要的热量供应则由地区供暖供应商 AffaldVarme Aarhus 负责。

两台 180 kW 热泵(实际上是两个单独热泵电路的两倍,两者组成一个单元)的设计温度为 35/80 摄氏度。由于可重复利用热量,而不是将热量排到空气中,因此,它们可实现重要节能。“ 热泵的性能系数 (COP) 为 3.6 或更高,具体取决于外界温度和冷却需求。这意味着发热量是耗电量的 3.6 倍。旧系统的 COP 仅在 2 和 3 之间,因此,热泵是一种节能的解决方案,”江森自控的 Svend Madsen 说道,此人已安装冷却装置并签订了服务协议。 

冷却机组的 COP 为 5 或更高,具体取决于冷却需求和外界温度。丹佛斯 90 kW VLT® 变频器与控制系统相结合,可调节仅实际产生的所需冷却。小型 5.5 kW VLT® 变频器可运行冷却系统上的泵,根据大型 VLT® 变频器的速度来调整,具体取决于冷却需求。

控制与服务更容易

新的 PLC 监控系统可对每台机器的效率进行测量和分析,以确保冷却机组和热泵正确组合,从而在任何时候选择最节能的生产方式。比如,根据实现最大节能的简况,监督可将最大负荷下三台冷却机组的生产改为四台以 80% 负荷运行的冷却机组。通过这种方式,将 CO2 排放量可尽可能减少。Svend Madsen 解释,为了利用一年中的寒冷日子,冷却装置在冬季也可使用自由冷却,因此,在这段时间不产生冷却。他说道:“为节省能源,将冷却机组的余热再次用于供热,而不是排放到大气中,这种尝试也非常重要。”

高效的集中冷却装置比许多旧的冷却装置更易于监测、控制和维修。因此,减少了操作人员的维护工作。”整个系统采用电脑化和 PLC 控制,因此,物理监控将会降到最低。在设计阶段和安装过程中,我们与运营部密切合作。部门人员每日都会处理装置,所以,他们的付出对整个项目也很重要,”Alectia 咨询工程师的项目经理 Lars  Torp Larsen 说道。 

例如,如果一个冷却机的性能低于其他冷却机,工作人员将收到警报,并立即采取行动对其进行优化。CTS 系统可监控若干参数,负责 IT 监控系统的效率。Skejby 奥胡斯大学医院技术部主任 Poul Hvid Nielsen 非常满意: “通过这种方式,医院的最佳手术方案具有双重安全性。作为一家医院,供应可靠性是我们的基础。”

医院正在扩建

Poul 解释,医院最近新建了三座大楼,新的中央冷却装置为进一步增加的冷却需求已作好准备。“冷却系统的设计是这样的,例如,在炎热的夏天,冷却机或热泵可直接停止工作,且不会供冷造成任何问题,”他说道。 

这所医院是丹麦最重要的医院之一,未来几年将不断扩大,面积增长一倍。“项目组在改造现有医院的过程中,努力实现协同效应,并将医院规模扩大差不多一倍。我相信我们可以做到,”Poul 表示。但是,新建造的冷却装置无法满足未来几年新修的许多医院建筑的供冷需求。因此,取而代之的是建造第二个冷却装置,两个装置相辅相成,以满足未来的冷却需求。

环保型解决方案

“由于一些旧的冷却装置已磨损,需要更换,所以,现在必须采取一些措施。等到医院的新修部分建好才准备,那是不可能的。与旧系统相比,新的冷却装置不仅更高效,而且更加环保。许多旧装置使用温室气体氟利昂 22 作为制冷剂(丹麦禁止在所有新的冷却系统中使用该制冷剂),在斯基比医院,该物质已由天然制冷剂取代。其中,冷却机组选择使用 R290 (丙烷,GWP*=3.3),热泵则使用 R600a(异丁烷,GWP=4)。其他选择(如 CO2)也经过了评估,但被发现在应用和所需温度方面效率较低。通过这种方式,每年可减少大约 750 吨的 CO2 排放量,”Lars Torp Larsen 表示。而且,这款新的冷却系统每年可节省约 800,000 kWh 的能量,冷却装置的余热还能二次利用。

所有环保结果都是安装更好的冷却系统所带来的额外好处,在该系统中,正在利用最先进的能源技术造福医院病人及其工作人员。