引言

医院建筑功能分区复杂，门诊楼、住院楼、手术室、ICU、检验科室、行政区域的空调负荷需求差异极大，且存在昼夜不停机、季节负荷波动大、洁净区域管控严格等特殊运行要求。当前多数医院地源热泵空调电气系统仍采用传统固定式、粗放式控制模式，无法根据区域负荷、环境温度、人员密度动态调节设备运行状态，存在设备空载运行、工频持续运转、多设备协同紊乱、调节滞后等问题，造成大量电能浪费，制约系统节能优势发挥。因此，深入研究医院地源热泵空调电气系统节能控制技术，优化电气控制逻辑与运行模式，对降低医院建筑运维能耗、提升系统运行能效、保障医疗环境稳定、推动绿色医疗建筑发展具有重要的工程价值与现实意义。

1医院地源热泵空调电气系统概述及运行特征

1.1系统基本构成与工作原理

医院地源热泵空调电气系统是统筹管控暖通设备运行的核心控制系统，主要由地源热泵主机控制系统、水泵电气控制单元、风机调速单元、辅助温控电气模块、传感监测单元、联动控制柜及配电线路组成。系统核心工作原理为：通过各类温度、湿度、压力传感器实时采集室内外环境参数与管路运行参数，由电气控制核心单元分析空调负荷需求，精准控制热泵主机启停、功率调节、循环水泵转速、风机运行状态，实现地下土壤与室内环境的热量交换，完成夏季制冷、冬季制热、全年恒温调控的功能。电气控制系统的调控精度、协同能力、响应速度，直接决定整套地源热泵空调系统的运行能效与能耗水平。

1.2医院场景专属运行特征

相较于普通民用建筑，医院地源热泵空调电气系统运行具备显著特殊性，也是能耗管控难度大的核心原因。一是全天候不间断运行，医院属于24小时连续运营场所，手术室、ICU、病房、急救区域空调无停机时段，设备持续运行、能耗基数大；二是分区负荷差异显著，手术室、无菌科室对温湿度、洁净度要求极高，负荷稳定且标准严苛，门诊、行政区域白天负荷高、夜间负荷骤降，普通病房昼夜负荷波动明显；三是季节与天气适应性强，医院需全年恒温恒湿，冬夏满负荷运行、春秋过渡季节低负荷运行，工况切换频繁；四是运行稳定性优先级高，医疗区域严禁空调频繁启停、温度大幅波动，电气控制需优先保障稳定运行，兼顾节能降耗，节能控制约束条件更多。

2医院地源热泵空调电气系统能耗偏高的主要问题

2.1传统工频控制模式能耗浪费严重

现阶段多数医院地源热泵空调电气系统仍采用传统工频定速控制模式，水泵、风机、主机多以固定转速、固定功率持续运行，无法适配医院动态变化的空调负荷。在夜间、凌晨、节假日等低负荷时段，门诊、行政区域人员稀少，空调实际负荷大幅下降，但电气系统无法自动降低设备运行功率，设备仍满负荷运转，出现“大马拉小车”的低效运行状态，产生大量无效能耗。同时工频模式下设备频繁启停、持续满负荷运行，不仅能耗偏高，还会加剧设备机械磨损，缩短设备使用寿命，增加运维成本。

2.2缺乏精细化分区电气控制逻辑

医院建筑功能分区复杂、负荷需求差异化极强，但多数地源热泵电气控制系统采用统一调控模式，未按照科室、区域设置独立控制单元。系统运行时整体统一启停、统一调速，无法实现不同区域的差异化温控与负荷调节。例如夜间门诊区域无需高负荷制冷制热，但系统仍随病房区域同步满负荷运行；无菌科室高精度温控需求无法单独适配，普通区域过度温控造成能耗浪费，分区管控缺失导致系统节能性大幅降低，无法匹配医院精细化运维需求。

3医院地源热泵空调电气系统核心节能控制技术

3.1变频调速节能控制技术

变频调速技术是地源热泵电气系统最核心、最基础的节能技术，通过将传统工频定速控制改造为变频可调控制，实现设备运行功率与空调负荷的动态匹配。针对医院水泵、风机、热泵主机等核心设备加装变频控制模块，依托电气调速原理，根据室内温湿度、管路压差、负荷大小实时调节设备运行转速与输出功率。在夜间低负荷、春秋过渡季节等工况下，自动降低设备转速与运行功率，避免满负荷空载运行；在日间诊疗高峰期、极端天气高负荷工况下，自动提升功率保障温控效果。该技术可彻底解决传统工频控制的能耗浪费问题，大幅降低输送设备无效能耗，经工程实践验证，水泵、风机变频改造后节电率可达20%~40%，且能有效减少设备启停冲击，延长设备服役年限。

3.2分区独立智能控制技术

结合医院建筑功能分区差异化特征，搭建分区独立电气控制体系，是适配医院场景的专属节能技术。按照门诊区、住院区、手术室、ICU、检验科室、行政办公区划分独立控制单元，为每个分区配置独立的传感监测模块、变频调控单元与控制程序。针对手术室、无菌病房等特殊区域，设置恒定高精度温控程序，保障医疗环境达标；针对门诊、行政区域，设置分时控制模式，白天正常运行、夜间自动降载低功率运行、无人时段适度关停；针对普通病房，根据昼夜人员作息规律动态调节温控阈值与设备功率。通过分区独立调控，杜绝全域统一运行造成的局部过度能耗，实现“按需供能、分区管控”，在保障医疗区域环境标准的前提下，最大化降低系统整体能耗。

3.3多设备联动协同优化控制技术

针对地源热泵多设备协同紊乱问题，优化电气联动控制逻辑，构建“主机-水泵-风机-辅助设备”一体化联动调控体系。通过核心电气控制器整合各设备运行参数，建立负荷匹配算法模型，根据实时空调负荷统一调配各设备运行工况。高负荷工况下，同步提升主机、水泵、风机运行功率，保障换热效率与温控效果；中低负荷工况下，按比例匹配主机输出功率与管路水流量、风机风量，杜绝单设备低效运行、参数不匹配问题；过渡季节自动关停辅助加热设备，仅依靠地源热泵主机完成温控，减少辅助能耗。同时优化设备启停逻辑，避免多设备同时启停造成的电网冲击与能耗峰值，实现整套系统高效协同运行，大幅提升系统综合能效比。

结束语

在实际工程运维中，通过全面推进变频改造、落实分区分时精细化管控、优化联动控制逻辑、搭建智能能耗监测体系、强化专业运维管理，可最大限度挖掘地源热泵系统节能潜力，在严格保障医院医疗环境安全、稳定、达标的前提下，显著降低空调系统电能消耗，减少医院运维成本。未来需持续推进电气控制技术智能化升级，融合新型智能算法与新能源技术，持续优化节能控制体系，为绿色低碳医院、智慧医院建设提供有力的技术支撑。

参考文献

[1]王浩.地源热泵空调系统电气节能控制技术优化研究[J].工程技术研究,2024(18):102-104.

[2]张磊.医院建筑中央空调智能分区节能控制技术应用[J].暖通空调,2023,53(09):78-82.

[3]李博文.变频调速技术在暖通空调电气节能改造中的应用[J].电气技术,2024(05):67-70.

作者简介：作者：杨金学，性别 男，民族  汉，职称 工程师