引言中央空调通过空气调节技术使室内空气流动速度保持稳定，维持空气的清洁度、温度与相对湿度，医院需要保证病人就医的高质量环境及重要医疗设备、科研仪器、大数据信息库等系统的安全。因此，医院中央空调系统能耗通常高于其他建筑，随着空调设备使用年限增长，中央空调机组的老化等因素导致中央空调系统能耗逐年上升[1-3]。医院老旧中央空调机组改造成为医院整体节能降耗工作的关键。通过分析医院老旧中央空调喷淋降温技术的节能效果，为医院开展中央空调节能降耗工作提供参考。1研究概况1.1研究对象选择广州市某大型三甲医院的一栋住院楼，建筑面积约3.9万m2，高26层（含夹层）。该栋住院楼的中央空调系统于2009年启用，由2套独立的空调系统组成：2台名义制冷量1 934 kW的离心式冷水机组供整栋楼的新风系统以及1层至3层（含夹层）的室内末端风机盘管系统；4台名义制冷量693 kW的风冷式机组负责4层至24层住院楼病房以及25层信息机房的室内末端风机盘管系统。中央空调系统风冷式机组使用超过10年以后，存在机组故障率高、冷凝器换热效果差、能效降低等现象，亟须进行节能降耗改造。1.2存在问题由于医院人流量较大，医生和病人开展各项医疗活动对环境的舒适度要求高，医院住院楼中央空调基本处于全年每天24 h运行，导致设备损耗增加，设备老化程度加快，能耗升高。（1）设备老化严重。医院该住院楼中央空调系统的4台风冷式机组使用年限超过10年，且全年每天24 h运行。中央空调系统存在使用率高、超长时间运转等特点。设备制冷压缩机、水系统管道、冷凝器散热翅片等部件单元严重老化。中央空调制冷效果面临严峻挑战，一方面，夏季室内制冷量需求大，老旧机组需要长期超负荷工作，导致机组各单元故障增多；另一方面，空调末端系统制冷效果不达标，故障率不断上升，引起医护人员及病人投诉。（2）老旧设备能效低。温室效应使近年来夏天室外环境温度增高。中央空调风冷式机组的冷凝器在出厂时设置的制冷运行最高环境温度一般为35 ℃，但是目前在炎热的夏天季节，建筑楼顶天面温度高达45 ℃，造成空调处于恶劣的散热环境中运行。空调机组使用年限增长导致各部件严重老化，使空调机组的散热接触面和冷凝器的通风量偏小，热交换能力明显持续下降，难以保证机组运行的可靠性[4]。由于环境气温升高、中央空调机组老化等原因，中央空调系统风冷式机组的能效显著降低，空调制冷能效比COP较空调出厂设计值下降约30%。2改造方法2.1空调机组喷淋降温节能技术原理中央空调风冷式机组节能降耗的改造技术处于不断探索阶段。对老旧中央空调加装冷凝热回收装置、更换高效制冷剂的方法，存在可用空间受限、原压缩机适应性差等问题。更换更高能效的设备或对压缩机采用变频技术进行改造，均存在经济支出昂贵、工期长、施工难度大等缺点。老旧中央空调机组采用喷淋降温技术，可以提高机组冷凝器热交换效率，达到节能降耗效果，是低成本、实施便捷且环保的方法[5-6]。喷淋降温技术在中央空调系统风冷式机组冷凝器的高温翅片和管道上，利用增压水泵增压并进行雾化处理的自来水喷洒降温。水滴在高温的环境中，一方面进行汽化吸热的物态变化过程，另一方面喷洒在高温翅片和管道上的水通过外界环境传导带走热量。促使空调机组冷凝器提高整体的热交换效果，提高散热效率[7]。自来水经过水泵增压、雾化喷头处理形成喷淋水雾，在空调机组散热风扇的机械带动下，水雾伴随着冷却空气的流动到达空调机组冷凝器的高温翅片和管道表面。水雾接触冷凝器的高温翅片进行汽化吸热物态变化，最终转变成气态水。水雾发生的吸热汽化过程是物态转变的相变过程，同样的用水量情况下，利用液态水的热传导能力吸收带走的热量远少于水雾汽化过程吸收的热量[8]。因此，为了减少用水量，空调机组喷淋降温技术建议采用使水滴雾化的喷淋方式。水雾喷在高温翅片和管道上汽化变成水蒸气时，除了会直接降低冷凝器的温度，其周围的空气温度也随之下降，更好地提高冷凝器热交换效果。大量的雾化水滴会因空调机组散热风扇的机械带动下，经过冷凝器与冷凝器高温翅片和管道接触，水滴汽化将冷凝器的翅片和管道部分热量带走，促使冷凝器内制冷剂加快液化，从而使管道内压力减小，达到更优的热交换效果。2.2空调机组喷淋降温节能技术实施医院住院楼楼顶天面中央空调系统的4台风冷式机组长8 m、宽2.2 m、高2.45 m，机组冷凝器分布在长8 m的两侧，散热风扇在机组顶部向上抽风。空调机组运行时，由于散热风扇的机械带动，环境空气在机组两侧冷凝器从外向内、从低向高流动，与冷凝器高温翅片和管道进行热交换带走热量。2020年初，该栋住院楼楼顶天面中央空调系统的4台风冷式机组加装了喷淋降温装置。根据空调机组现场分布的情况，采用楼顶天面自来水，选择1台扬程为20 m的增压水泵增压，将水输送至安装在每台空调机组冷凝器两侧的喷淋水管，自来水经过水管喷头淋到冷凝器高温翅片和管道上。水的吸热汽化过程吸热，能够显著降低机组冷凝温度，提高机组性能，从而降低能耗。其中，水管喷头与空调机组冷凝器水平距离20 cm、呈90°喷淋，喷淋水管及喷头安装的平面结构如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.009.F001图1喷淋水管及喷头安装的平面结构喷淋降温装置实施的时间及逻辑如下：（1）制冷季节（通常为每年5月至10月），每天8：00至20：00开启喷淋装置。（2）每台空调机组对应的喷淋系统单独设置水管阀门控制开关，喷淋系统的开关与机组压缩机联动，压缩机启动时对应的喷淋系统阀门开启。2.3观察指标为了分析喷淋降温技术对中央空调风冷式机组的节能效果，分别在环境温度为30 ℃（±1 ℃）和35 ℃（±1 ℃）两种工况下，比较该空调机组加装喷淋降温装置前后的主要性能参数；分析该机组在2018年至2021年的年度用电量。3改造结果分析3.1空调机组主要性能参数对比环境温度为30 ℃（±1 ℃）和35 ℃（±1 ℃）工况下喷淋前后机组性能参数对比如表1、表2所示。环境温度为30 ℃（±1 ℃）和35 ℃（±1 ℃）工况下，空气侧饱和冷媒温度喷淋后比喷淋前分别下降14.70%和18.57%；空气侧排气压力喷淋后比喷淋前分别下降了13.93%和15.57%；随着环境温度的升高，空气侧饱和冷媒温度和排气压力下降明显。机组的压缩机平均线电流值在环境温度为30 ℃（±1 ℃）工况下，加装喷淋降温装置后比之前下降16.92 %，而在环境温度35 ℃（±1 ℃）工况下降低12.86 %。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.009.T001表1环境温度为30 ℃（±1 ℃）工况下喷淋前后机组性能参数对比参数喷淋前喷淋后空气侧饱和冷媒温度/℃47.4640.48空气侧排气压力/kPa1 684.381 449.69压缩机平均线电流值/%81.8568.0010.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.009.T002表2环境温度为35 ℃（±1 ℃）工况下喷淋前后机组性能参数对比参数喷淋前喷淋后空气侧饱和冷媒温度/℃56.9046.33空气侧排气压力/kPa1 952.851 648.87压缩机平均线电流值/%99.5486.733.2空调机组年度用电量分析2018~2021年空调机组用电量如表3所示。2020年加装喷淋降温装置之后，2年额年度用电量均比2018年及2019年的年度用电量明显下降。其中2020~2021年总用电量比2018~2019年下降14.73%。采用喷淋降温技术之后，该空调机组2年共节省电量65.6万kWh，相当于节省265.02吨标准煤，减少排放二氧化碳642.88 t（按照1 kWh电消耗0.404 kg标准煤，产生0.98 kg二氧化碳计算）。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.04.009.T003表32018~2021年空调机组用电量年度用电量2018年224.402019年220.912020年181.982021年197.73万kWh4讨论建设资源节约型社会与实现绿色可持续发展是全社会共同的责任与行动，近年来我国颁布多项环保法规和节能相关法律，要求公共机构加强能源使用管理，采取可靠技术，降低能源消耗。随着社会经济发展与科技创新，中央空调系统被广泛应用于大型医院，是现代化医院不可或缺的部分。医院属于特殊的、人员密集的公共服务性场所，医院建筑中央空调系统除了保障医院安全、有序地开展各项医疗活动外，还要兼顾病人对环境舒适度的高要求。因此，医院中央空调系统能耗较高。大型三甲医院中央空调系统能耗占建筑总能耗的50%以上，其中，中央空调制冷（热）机组耗电量占其中央空调系统耗电量的80%左右[9-11]。5结语结合该栋住院楼中央空调系统的4台风冷式机组采用喷淋技术改善机组冷凝器换热情况，观察喷淋降温技术在医院老旧中央空调风冷式机组节能中的节能降耗效果。该技术有效、合理地利用了能源，提高了中央空调的制冷能力，且环境温度越高时，喷淋技术对改善机组制冷能力和能效的影响越大，保证中央空调系统满足医疗活动的供冷情况，达到一定节能降耗效果。医院老旧中央空调风冷机组采取喷淋降温技术后，老旧机组制冷能力的可靠性将大大提高，能够节约用电、降低碳排放，促进医院进一步实现节能减排、发展低碳经济的目标，符合可持续发展战略，值得推广。