国家能源局入编案例：泰兴市中医院（北院）与泰兴市妇幼保健院新建项目

国家能源局入编案例

泰兴市中医院（北院）与泰兴市妇幼保健院新建项目

一、项目基本情况

1. 项目概况

泰兴市妇幼保健院、中医院（北院）新建项目位处于泰兴市枕淮路西侧、龙河路北侧、银杏路南侧。主要建筑包括中医院门诊医技楼4层、病房楼17层，后勤及综合配套楼9层，妇幼保健院门诊医技、病房楼9层。项目工程总投资为61145.62万元，获得二星级绿色建筑标识。项目建设单位为泰兴市中医院，于2021年11月24日完工并于2023年投入运行。

项目总用地面积71577.7㎡，总建筑面积121612㎡，地上建筑面积89862㎡，地下建筑面积31750㎡，建筑容积率1.26，建筑密度22.6%，绿地率为35.0%，设置机动车停车位1348辆（地上133辆，地下1215辆），设置非机动车车位2696个。

2. 所在地能源供应消纳条件

泰州市境内已知矿产资源有石油、煤炭、二氧化碳气、地热、砖瓦用粘土资源，其中油、气、地热开发价值较高。境内石油开采分布在兴化、姜堰、泰兴，探明储量在1287万t以上，年产量达40万t以上；煤炭主要分布在靖江，探明储量在1229万t，但尚未利用；地热资源丰富，资源储量在10亿m3以上，埋深在650～3000m，水温在38～69℃，具有广阔的开发利用前景，目前已开发利用地热资源企业有3家。黄桥二氧化碳气田为全国最大气田和生产地，探明储量在65亿m3以上，年产量在2亿m3左右。砖瓦用粘土全市都有分布，一般耕地和基本农田保护区禁采砖瓦用粘土，调查统计可用粘土资源量约为13600万t。

泰州市能源消费历来以原煤、原油等化石能源品种为主，今年以来规上工业消耗原煤1145.3万t，折合约818.1万t标准煤，同比下降2.07%；消耗原油331.7万t，折合473.9万t标准煤，同比下降12.53%，原煤和原油合计消费量占全泰州总能耗的比重为80.09%，同比下降2.97个百分点。

此外，清洁能源消费量同比有所提升。2023年前三季度，泰州规上工业消耗电力150.7亿kWh，折合185.2万t标准煤，同比上升8.63%；消耗热力折合91.3万t标准煤，同比上升10.81%，两者合计占全泰州总能耗的比重为17.14%，同比提升1.89个百分点。

3. 群众收入水平

泰州市2022年全年居民人均可支配收入46363元，比上年增长5.9%。从构成看，工资性收入27996元，增长5.8%；经营净收入7116元，增长6.2%；财产净收入4580元，增长4.5%；转移净收入6670元，增长7.1%。按常住地分，城镇居民人均可支配收入56576元，增长5.1%；农村居民人均可支配收入29417元，增长7.4%。城乡居民收入比由上年的1.96:1缩小至1.92:1。

4. 可再生能源资源条件

为深入推进高质量发展，加快“双碳”目标实现，近期，市发改委组织开展存量可再生能源发电项目的推进、核查工作。根据调查统计，目前全泰州已建存量可再生能源发电项目共计34个，合计核准（备案）容量达到566MW，其中兴化市17个，合计容量335.5MW，占据泰州“过半江山”（不含屋顶分布式光伏发电）。自“十二五”以来，我市可再生能源发电项目建设取得显著成绩，在泰州范围内具有起步早、种类多的特点，主要包含渔光互补光伏发电、风力发电、生物质发电和屋顶分布式光伏发电四大种类。其中渔光互补光伏发电项目在我市起步最早，从2012年已经开始，至今总装机容量合计218.5MW，每年可节约标准煤近8万t，主要由华电、中节能等6家企业进行建设。风力发电项目包括协鑫昌荣50MW风力发电项目和华电沙沟50MW风力发电项目，已于2020年底实现全容量并网发电，每年可节约标准煤7万t。截至5月底，我市累计可再生能源发电并网容量已达410MW，其中屋顶分布式光伏发电并网容量约91.4MW，新备案屋顶分布式光伏发电项目也在有序推进建设中，这些项目的建成投运将为我市高质量发展提供有力支撑，助力“双碳”目标的实现。

近年来，泰兴市把发展可再生绿色能源作为实现可持续发展的重大战略举措，不断提高绿色能源在能源消费中的比重。目前，泰兴市累计并网屋顶分布式光伏项目近5200个，装机容量205.9MW；2023年新增并网光伏用户2070户，同比上升152%。泰兴市光伏日均发电量51万kWh，年节约标准煤6.7万t，减少二氧化碳排放量16.9万t、二氧化硫9.4万t。

5. 项目区生态环境敏感因素

泰州地处长江下游三角洲平原北侧，区内地势平缓，主要为广阔的江淮冲积堆积平原。以新通扬运河为界，北部为里下河平原，南部为长江三角洲平原。平原区覆盖有厚度80-1500米不等的松散沉积层，地层可钻性强，水文地质条件优越，换热效果好，蕴藏有丰富的浅层地热能资源，开发利用优势明显。

截止2020年底，泰州市完成了城市规划区范围内浅层地热能资源调查评价，在研究城市规划区浅层地热能资源的分布特点和赋存条件的基础上，施工8个热响应试验孔，获取了地层热物性参数，评价了浅层地温资源量及开发利用潜力，进行浅层地热能开发利用适宜性分区。

研究成果显示，整个泰州市全区均适宜浅层地热能的开发，100m深度范围内的浅层地热能容量高达1.032x1015kJ/C，根据泰州市建设用地规模，并考虑城市规划、道路、桥梁、已有建筑物、城市规划绿地等影响因素，泰州市地下100m深度范围内可开发浅层地热能资源量可供夏季总制冷服务面积9.139亿㎡，可供暖服务面积8.806亿㎡。浅层地热能供暖替代标准煤按每年29kgce/㎡计算，每年可替代标准煤3036.6万t，减少CO2排放7955.8万t，减少SO2排放25.8万t、减少氮氧化物排放22.5万t，节能减排效果明显。

二、技术路线及工艺流程

1. 负荷情况

项目地源热泵中央空调系统充分利用浅层地热能来解决建筑夏季制冷、冬季取暖需求。该项目地源热泵系统应用面积为12.16万㎡，应用范围包括中医院门诊医技楼、病房楼、配套综合楼和妇幼保健院四大区域。急诊、各种大型医疗设备用房及一些需要单独控制空调的房间等采用变制冷剂流量多联空调系统，除此之外的房间区域均采用地源热泵作为冷热源的集中空调水系统。设计选用螺杆式地源热泵机组共5台，5台主机全部采用满液式机组，冷煤采用R134a冷煤，均须达到一级能效要求。水系统采用“一次泵侧定流量，二次泵侧变流量”系统。

2. 技术路线

（1）技术思路

由于医院功能的特殊性，其所需能源种类多、电能消耗大。有资料表明∶医院的能耗是一般办公建筑的1.6～2倍，而医院建筑空调通风的能耗占到整个建筑总能耗的65%。空调系统不但要供热、供冷、提供热水，还要不受季节影响。因此，现代化医院应在确保服务质量的前提下，采用一种稳定、高效、节能、环保的冷热源设备，降低能源消耗，为医院可持续发展提供保障。地源热泵系统作为打造绿色建筑中的一种新型技术在众多公共建筑中得到应用，该系统利用浅层地下水温度较为恒定的特性，以浅层地下水作为能量载体，通过压缩机系统，在夏季将建筑物内的热量转移到地下水中，在冬季将地下水中的热量转移到建筑物内，实现了建筑物的制冷和供暖。安装地源热泵可满足医院的多种需求，制冷、供热、生活热水三供一体功能，被一套系统代替了。节省了建筑面积，降低了投资费用，节能显著。

（2）技术特点

1）绿色清洁，经济高效。地源热泵通过消耗少量电能，可从土壤、地表水、地下水等浅层地热中提取4~6倍于自身所消耗电能的能量进行利用。与常规冷热源系统相比，地源热泵系统的能量利用效率整体可提高30%左右，大大减少了系统运行能耗和费用，而且除实现制冷、制热功能外，一套系统可同时实现生活热水的制取。

2）运行稳定。由于浅层地热的温度相对稳定，热泵机组吸热或放热受外界气候影响小，其运行工况比其他空调设备更稳定，可避免常规空调当外界气温过高或过低时运行不稳定的问题。

3）使用寿命长：地源热泵系统非常的可靠耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，一般室外地下换热部分寿命为50年，地上热泵机组寿命为25年。热泵主机系统安装于室内，没有风吹、日晒、雨淋、不用频繁的清洗，使用寿命比仅有10年的普通空调高出一倍。

（3）技术适用性

地源热泵系统是一种公认的绿色节能技术，可以高效地满足夏季制冷和冬季供暖需求，但由于地源热泵实施的技术难度大，且对水文地质条件有特殊要求。其应用存在一定的局限性，即地埋管系统导致的土壤热平衡问题，尤其是在极寒或极热地区。项目所在地为夏热冬冷地区，医院建筑同时具有较大的冷热负荷，较为适用地源热泵系统。医院基于泰兴市的地质水文条件及其经济评价，进行了岩土勘测及岩土热响应测试，确定了地源热泵在医院应用可行性的前提下实施了该项目。

3. 系统配置

（1）机组选型

根据夏冬季空调冷热负荷确定采用3台螺杆式地源热泵机组和2台带全热回收螺杆式地源热泵机组为集中空调提供7/12℃的空调冷冻水和45/40℃的空调热水。本工程中一些需要全年独立运行的空调房间采用变制冷剂流量多联分体式空调系统（即VRV多联机系统）或分体式空调机组。

1）水冷离心式地源热泵机组3台（两用一备）

型号为：CVHG670；

制冷量2058kW、制冷功率331kW；

制热量1986.4kW、制热功率386.4kW；

制冷7℃/12℃、制热40℃/45℃；

制冷COP：6.22，制热COP：5.14。

2）水冷螺杆式地源热泵机组（全热回收型）2台（一用一备）

型号为：RTWH300CC032A1AA14XXX1AA21AX10；

制冷量1063.8kW、制冷功率183.3kW；

制热量1105.6kW、制热功率225.8kW；

制冷7～12℃、制热40～45℃；

制冷COP：5.80，制热COP：4.90。

夏季工况∶优先开启全热回收热泵机组制冷，优先使用地埋管换热器制冷，满负荷或须平衡系统散热时开启冷却塔；

冬季工况∶开启3台水冷离心式地源热泵机组制取空调热水，热回收机组低谷电时段制卫生热水。

（2）地埋管换热系统

根据该项目的岩土体热响应测试报告，本工程换热量夏季按53W/m（井深），冬季按42W/m（井深）设计。埋管设计时，埋管进行分区设计、分区调控，以在提高埋管换热效率的同时，避免地下土壤冷热堆积现象的发生。地埋井的数量为1520口，划分为四个区域，西北侧绿化区域（区域一）地埋井数量为400口，西南侧绿化区域（区域二）地埋井数量为407口，东南侧绿化区域（区域三）地埋井数量为386口，北侧绿化区域（区域四）地埋井数量为327口。所有地埋井均垂直布于建筑周边红线内，孔距建筑至少1.5m远。垂直换热孔采用外径为32mm的高密度聚乙烯管单U型布置，有效埋管深度为100m。水平连接管道采用高密度聚乙烯管，承压1.6MPa。地埋管井通过支管连接汇入室外二级分水器，二级分集水器间通过管路连接汇入地下室机房的地埋侧一级分水器。

（3）输配系统形式

空调水系统为两管制闭式机械循环系统，空调水侧机房内一级泵环路采用两管制定流量系统，机房至各用能单体环路采用二级泵变流量系统。

（4）末端形式

空调末端风系统按科室功能分区，门诊大厅用低风速单风道全空气系统，其余部分均采用风机盘管加新风系统。每层每个分区均设新风机房。夏冬季新风机组将经过冷热处理的过滤新风直接送入空调房间，过渡季节则把室外过滤新风直接送入室内。并组织机械排风以保证室内新风的摄取。新风进风口及空调回风口均设低阻的初中效过滤器。新风机组和全空气空调机组的新风进风口设与机组联动的电动风阀。当新风机组和空调机组停止运行时则联动关闭新风电动风阀，防止冬季冻裂机组的热水盘管。

空调末端水系统根据建筑及功能分区，水系统总立管采用异程式，每层的水平干管均为同程式。每层在与垂直立管连接的回水干管上设置自力式动态压差平衡型电动调节阀，用来平衡水系统水平干管间的阻力损失。风机盘管的回水管上设置电动两通阀及带温控器的三速开关。组合式空调机组回水管上设置动态平衡电动调节阀，根据回水温度调节空调水量，恒定机组水阻力。

（5）生活热水

项目生活热水系统采用热水系统间接换热，热源采用两台全热回收型地源热泵机组，设置辅助热源。冬季时主要采用地源热泵机组为主辅助热源热源加热，充分利用低谷电进行制热。夏季时冷凝热经热回收用于生活热水的加热，多余热量再进入冷却塔系统或地下。

地下室设置2座热水水箱，一座为地源热泵储热水箱容积75t，由热泵机组进行循环加热，间距换热，制取45～55℃热水，另一座为恒温水箱容积30t，配备电热水锅炉加热系统，根据水箱的温度自动启停，保证水箱水温恒定在60℃。

地源热泵的热水系统提供的热水量为181.18t/d，占建筑生活热水总量的100%。

（6）系统施工

1）空调设备的安装，调试及运行可参照产品说明书或在产品供应方的技术指导下进行。空调主机、风机、大泵、空调机组等定货时要求厂商提供设备噪声值及隔振消声措施，并作减振处理，吊顶式空调器及吊装的风机，风机箱等运行中产生插动的各种设备均设减振吊架，空调器和风机进出口按要求设消声设备，所有设备安装前混凝土基础处须进行质量交接验收，合格后方可安装设备。包括设备基础尺寸、位置，基础的强度，基础表面的平整度、水平度均应符合要求。若有基础特殊要求的，应按说明书制作。

2）用于系统安装上的粘结剂应采用不燃烧材料或难燃烧材料。

3）防火风管的本体、框架与固定材料、密封垫料为不燃材料。

（7）空调自控

1）空调机组的表冷器出水管上均安装动态平衡电动调节阀，通过改变水流量控制所需空气温度。以回风温度作为控制信号。

2）空调水系统采用二次泵变流量系统。二次泵采用变流量系统，根据供回水温差控制二次泵水泵变频器，实现节能运行。空调水系统一次泵与主机联动，采用变流量系统。

3）冷热源系统的节能控制方式和运行模式：智能化BA控制系统。末端设备控制方式：电动二通阀控制。各房间可根据房间使用功能、时间等的不同予以独立调节，能够有效地降低空调系统的部分负荷。空调自动控制系统根据供回水总管的温度、流量信号、计算系统的实际空调负荷，并控制地意热泵机组及其配用的空调大泵的运行台数和运行组合。空调自动控制系统累计每台地源热泵机组、空调水泵的运行时间，并控制地源热泵机组和空调水泵均衡运行。

4）地源热泵机组、冷热水泵、冷却水泵和地埋管联锁运行。启动顺序∶地源热泵机组地源水泵启动→负荷侧二次泵运转→负荷侧一次泵运转→地埋管换热系统运转→地源热泵机组启动。停机顺序相反。

（8）热量平衡分析

项目土壤源热泵系统夏季承担室内冷负荷、冬季承担室内热负荷，属于可再生能源建筑应用，符合碳达峰与碳中和国家战略方针要求。

由于泰兴地处夏热冬冷地区，全年夏冬季冷热负荷处于非平衡状态，从而会导致埋管全年地下取放热量失衡；同时，对于医院类建筑，其建筑功能的多样性导致不同用房空调运行时间的不一致性，从而会进一步加剧地下土壤取放热量的不平衡性。为了保证系统长期高效运行，利用测试得到的热物性参数值，根据整个医院的全年冷热负荷状况，进行长期运行时土壤热平衡动态模拟计算，在系统设计与运行中采用各种措施来缓解土壤热失衡问题。

为确保项目土壤源热泵系统不出现土壤热失衡问题，从系统优化设计、优良施工质量及后期的科学运行管理三个大方面来控制，以保证系统长年稳定高效地运行。具体解决措施思路如图所示。

项目采用了生活热水、冷却塔辅助供冷、设置监控系统、系统运行策略等措施以解决土壤热平衡问题。

1）冷却塔辅助冷却

项目采用闭式冷却塔辅助散热运行解决土壤热平衡问题，夏季采用冷却塔辅助供冷。

2）生活热水

项目生活热水系统采用开热水系统间接换热，热源采用两台制热量为1000kW的全热回收型地源热泵机组，设置辅助热源。冬季时主要采用地源热泵机组为主辅助热源加热，充分利用低谷电进行制热。夏季时冷凝热经热回收用于生活热水的加热，多余热量再进入冷却塔系统或地下。地源热泵的热水系统提供的热水量为181.18t/d，占建筑生活热水总量的100%。

3）设置监控系统

为保证系统的高效运行，应在空调系统中设置多重监测系统，多方位保障系统稳定高效运行。项目采用自控系统，对数据进行逐时监测，负荷需求变换的满足通过自控系统实现，热平衡的运行策略根据监测系统数值统计每年调整一次。具体如图。

4. 运行情况

蒸发器侧的进出水温度为14℃/11℃，冷凝器侧的进出水温度42℃/46℃。开启的两台机组测试制热的平均COP为5.56，铭牌上额定工况下制热的COP为5.14，换算标准工况后平均COP为5.17，所以机组标准制热工况的COP值达到名牌工况数值，运行情况良好。

医院全年运营，正常运营后年综合能耗为1714.07tce（当量值）/2622.54tce（等价值），能源消耗以天然气和电力为主，分别占总能耗的68.91%和31.09%。

（1）地源热泵空调供暖系统节能量计算（参比传统中央空调）

地源热泵耗电量：

8262/3.93×12×110=2775022.90kWh

7937/3.73×12×110=2808804.29kWh

2775022.90+2808804.29=5583827.19kWh

对比传统中央空调耗电量，

8262/3.3×12×110=3304800kWh

7937/3×12×110=3492280kWh

3304800+3492280=6797080kWh

地源热泵系统节电量为6797080-5583827.19=1213252.81kWh。

（2）地源热泵热水系统节能量估算（参比燃气热水锅炉）

项目由可再生能源每年提供的热水为：181.18×365=66130.7t；

提供66130.7t60℃的热水需要的热量为：4.187（水的比热）×66130700（热水量）×（60-15）=12460015840.5kJ（15℃为平均进水温度）。

与燃气热水锅炉对比：

产生12460015840.5kJ热量需要的天然气（按燃气锅炉效率为89%计算，天燃气热值为35544kJ/m3）为12460015840.5/（35544×89%）=393878.51m3。

折算成标准煤为393878.51×1.2143/1000=478.29t，

折算成电量为478.29×1000/0.345=1386347.83kWh。

项目地源热泵热水系统每年的节电量为1386347.83kWh，节标准煤478.29t。

（3）可再生能源应用的节能量

项目可再生能源节能量为地源热泵空调供暖系统节能量与地源热泵热水系统节能量之和。

节电量为1213252.81+1386347.83=2599600.64kWh/a。

项目全年常规能源替代量约1040t标准煤，每年二氧化碳减排量约2591t，每年二氧化硫减排量约78t，每年碳粉尘减排量约707t。

三、经营模式

泰兴市中医院为三级乙等综合医院，泰兴市妇幼保健院为二级妇幼保健院。泰兴市中医院（北院）与泰兴市妇幼保健院新建项目为自建自营模式，由泰兴市中医院直接投资建设，然后由泰兴市中医院直接经营管理。

四、效益分析

1. 经济效益分析

项目地源热泵空调系统的总投资概算为4045.99万元，如所示：

采用冷水机组+热水锅炉空调供暖系统，总投资约为3200万元。地源热泵空调系统的总投资为4045.99万元，则增量投资为845.99万元。

年节约电量：项目利用可再生能源的年节能总量为2599600.64kWh。

年节约电费：空调供暖系统及热水系统由医院后勤部门统一管理，按照泰兴电价0.8元/kWh，则年节约电费约为207.97万元。

投资回收期为：845.99/207.97=4.07年。

2. 环保效益分析

项目集成运用高性能围护结构、屋顶绿化、高效设备系统、节能灯具和节水器具、雨水回收利用、节水灌溉系统、装配式建筑技术、室内空气监测、BIM等技术，促进了生态、低碳、绿色、环保政策的落实，使绿色建筑技术措施得以全面推广，能源得以充分利用，为社会可持续发展做出贡献。

根据项目全生命周期平均碳排放量计算，泰兴市妇幼保健院、中医院（北院）新建项目碳排放量约26.23万t，采用节能设计标准建造、地源热泵等多项绿色低碳技术约可减少碳排放约13.89万t，全生命周期累计减少碳排放率达34%。

3. 社会效益分析

项目建设中集成医院政策、管理、教学、生活为一体的综合化“绿色医院”模式，同时打造绿色智慧集约型医院，为医护、患者、工作人员提供健康、适用、高效地工作和生活环境，推动医院环境和可持续发展迈上一个新台阶。利用项目的工作成果，促进技术成果产业化、行业技术进步，降低建筑能耗和资源，推动高品质绿色医院建设，树立了良好的榜样，具有非常高的推广价值。通过绿色医院的创建将绿色、节能、安全和环保的理念传递给整个社会，对泰兴市及周边城市推进节能减排、绿色生态医院理念起到引领示范作用。

泰兴市中医院（北院）与泰兴市妇幼保健院新建项目为2022年度江苏省绿色建筑发展专项资金项目，获得省级财政补贴资金400万元。

五、突出亮点

1. 地源热泵可再生能源系统运用

医院地源热泵系统在医院中具有广泛的应用前景。通过利用可再生能源，提高医院的能源利用效率和服务质量，降低医院的运营成本和提高医院的经济效益等方面，地源热泵系统都展现出了其独特的优势。同时，随着科技的不断进步和环保意识的不断提高，地源热泵系统也将会在医院中得到更加广泛的应用和发展。泰兴市中医院（北院）与泰兴市妇幼保健院新建项目为2022年度江苏省绿色建筑发展专项资金可再生能源建筑示范项目，对此技术的推广应用具有重要的示范意义。

项目地源热泵系统投入使用后年节电量可达259.96万kWh，全年常规能源替代量约1040t标准煤，每年二氧化碳减排量约2591t，每年二氧化硫减排量约78t，每年碳粉尘减排量约707t。

2. 智能化运营

设置建筑能耗分项计量系统，对医院内的不同部门的照明、动力、空调等系统分别设电能计量表，实现建筑能耗分项计量与监控，以及能耗数据的上传及分析，针对能耗数据异常的部门及时查明原因、优化运行策略。结合智能化系统，设置能耗、水耗公示模块。

项目所采用的楼宇自控系统融合了能耗采集功能，使机电系统的运行工况和能耗可以被同时监控，系统不断的自适应调整运行状态，并最终稳定在节能工况下运行成为现实；楼宇自控系统还可以实现对环境的监测功能，例如地下室CO、手术室温湿度、洁净区域的相关传感器等。

3. 绿色建筑技术集成应用

泰兴市妇幼保健院、中医院（北院）新建项目综合采用多种低碳节能措施，以绿色建筑为基本要求，重点在围护结构热工性能优化、可再生能源应用优化、水资源综合利用技术、BIM技术应用、能耗分项计量系统、智能化高集成运营管理系统等方面开展了相关关键技术的应用。

根据项目全生命周期平均碳排放量计算，泰兴市妇幼保健院、中医院（北院）新建项目碳排放量约26.23万t，采用节能设计标准建造、地源热泵等多项绿色低碳技术约可减少碳排放约13.89万t，全生命周期累计减少碳排放率达34%。