初探空氣源熱泵系統(tǒng)在某醫(yī)院的優(yōu)化設(shè)計

　　【摘 要】本文結(jié)合某工程實例，針對某醫(yī)院采用的空氣源熱泵系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果進行總結(jié)分析，根據(jù)實際的運行數(shù)據(jù)，從技術(shù)性和經(jīng)濟性兩方面進行綜合研究，探討了空氣源熱泵系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的優(yōu)化設(shè)計。

　　【關(guān)鍵詞】空氣源熱泵;性能評估;優(yōu)化設(shè)計

　　引言

　　醫(yī)院建筑具有使用要求高、功能復(fù)雜、總體能耗大等特點。暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗可占醫(yī)院總能耗的50%以上，單位建筑面積的暖通空調(diào)能耗是辦公建筑的1.6～2.0倍;其中空調(diào)冷熱源的能耗約占暖通空調(diào)總系統(tǒng)能耗的50%，降低空調(diào)冷熱源系統(tǒng)的能耗是空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵，也是醫(yī)院節(jié)能的重點，人們在這方面開展了相關(guān)的研究工作。

　　1 項目概況

　　1.1醫(yī)院建筑能耗概況

　　該醫(yī)院是位于福建某三級甲等醫(yī)院。主要由病房樓、醫(yī)技樓、門急診樓、康復(fù)樓和行政辦公樓等九棟建筑組成。其中病房樓需要全年供應(yīng)生活用熱水.夏季供冷、冬季供暖的空調(diào)系統(tǒng)都是全天24小時運行.其單位面積的空調(diào)系統(tǒng)能耗較高。改造前，醫(yī)院的空調(diào)、生活熱水等的供應(yīng)源于能源中心的燃油鍋爐和蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組。夏季通過燃油鍋爐產(chǎn)生的蒸汽提供給溴化鋰?yán)渌畽C組制冷，冬季燃油鍋爐提供蒸汽，進行熱交換后，提供空調(diào)系統(tǒng)的供暖用熱水;全年的生活用熱水也是用燃油鍋爐產(chǎn)生蒸汽作為熱源。

　　1.2醫(yī)院改造方案

　　醫(yī)院運營成本的不斷攀升，給醫(yī)院帶來很大的負(fù)擔(dān)，故而，該醫(yī)院決定針對醫(yī)院的住院病房的其中A，B，C號樓進行考察、改進。這三棟樓的建筑面積將近3萬平米，空調(diào)協(xié)同及熱水供應(yīng)系統(tǒng)地耗能量非常大。該次調(diào)研中，分別將該三棟樓的空調(diào)及熱水供應(yīng)設(shè)備進行升級，均升級為兩組空氣源熱泵機組。其中一組冬季熱運行，夏季冷運行，可給樓中人員供熱。另一組全年運行，負(fù)責(zé)給樓中用戶提供熱水。

　　2 空氣源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用

　　此次改進同時滿足了醫(yī)院這三棟樓的熱水供應(yīng)及夏季供冷、冬季供暖的目的，給醫(yī)院節(jié)省了大量的柴油及電力能源。以上空氣源熱泵機組中包含的兩臺設(shè)備采用如下所示的配置：

　　其一消耗10701124熱量，輸入功率是206/290kW。

　　其二消耗366/454熱量，輸入功率是102kW。

　　2.1空調(diào)用冷熱源系統(tǒng)

　　雙螺桿壓縮機的使用，使得空氣源熱泵機組在運行時沒有那么大噪音、振動幅度小，并且具有較高的容積效率，負(fù)載大時可控制壓縮機增大輸出能量，反之則減少。殼管式熱交換機以及內(nèi)螺紋外螺旋無縫紫銅管均是效率較高的，故而該系統(tǒng)中水側(cè)熱交換器能夠在高熱效率的條件下運行;空氣側(cè)熱交換器則是通過V型盤管樣式的設(shè)計，來提高熱量外散效率。此外，該機組采用并聯(lián)的方式布置數(shù)臺壓縮機，系統(tǒng)地可靠性則是通過壓縮機的冷媒回路來實現(xiàn)。

　　2.2生活熱水用熱源系統(tǒng)

　　冬季時節(jié)，該系統(tǒng)能夠同時提供生活熱水及空調(diào)降溫用的冷水，生活熱水通過空調(diào)設(shè)備制熱而非電加熱的方式產(chǎn)生，并且能夠在-5℃～-43℃的范圍內(nèi)自動切換熱水供應(yīng)模式來控制供應(yīng)熱水的溫度。

　　2.3節(jié)能量監(jiān)測系統(tǒng)

　　在改進后，該醫(yī)院采用電表計量額度控制的方式來監(jiān)控改進系統(tǒng)的運行，如果電表中計數(shù)有異常，則能夠及時報警來提高醫(yī)院設(shè)備的安全性。

　　3 空氣源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)性能評估

　　3.1節(jié)能量、節(jié)能率的確定方法

　　該醫(yī)院在設(shè)備改進前后的柴油及電力能耗情況分別是由改進前后設(shè)備柴油耗油量及改進后新設(shè)備的電量計數(shù)得出。而實際情況是，該醫(yī)院并沒有實時地統(tǒng)計空調(diào)系統(tǒng)地電力消耗，在改進實施后，對鍋爐柴油用量及改進設(shè)備的電量都進行了計量。故而改進前的電力消耗可通過設(shè)備在運行時的記錄報表而分析機組及水泵等設(shè)備的額定功率、運行了多少時間、設(shè)備的負(fù)載情況計算得出，改進后除了上述方法計算水泵等沒有計量耗電情況的設(shè)備的耗電量外，還需讀取耗電計量的機組設(shè)備的耗電量。

　　3.2節(jié)能量、節(jié)能率的確定

　　(1)改造后的鍋爐節(jié)能量

　　鍋爐的節(jié)能量主要體現(xiàn)在三個方面：空氣源熱泵機組夏季替代蒸汽型溴化鋰機組供冷?？諝庠礋岜脵C組冬季替代鍋爐供暖;空氣源熱泵熱水機組全年替代鍋爐制取生活用熱水。節(jié)能改造前后鍋爐柴油耗量均有數(shù)據(jù)記錄，2009年柴油耗量1580t、2011年柴油量710t、其中節(jié)省柴油量870t、折合標(biāo)煤量1267.677t。

　　改造后空氣源熱泵機組和熱泵熱水機組全年運行耗能節(jié)能改造后空氣源熱泵機組和熱泵熱回收機組安裝了電表.故可通過計量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得到其耗能量如下：

　　2011年機組耗電量2996640/kWh，折合標(biāo)煤量898.992t。

　　在設(shè)備改進前，三棟樓中A樓采用兩臺蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C組來完成夏季制冷功能;B樓則是兩臺螺桿式水冷冷水機組來完成，C樓中只有7、8層是調(diào)研范圍，只需一臺螺桿式水冷冷水機組來完成夏季制冷的目的。三棟樓中的機組在改進前均未分項計量其耗電量，其改進前的耗電情況(如圖1所示)可以通過改進后機組的運行數(shù)據(jù)從而推斷改進前機組的負(fù)載情況，并根據(jù)機組運行時間及額定的輸入功率計算得出。其具體的耗電情況如下所示：

　　2011年機組耗電量617980/kWh，折合標(biāo)煤量185.394t。

　　(2)改造前后水泵及冷卻塔等設(shè)備的耗電量

　　由于節(jié)能改造前后水泵及冷卻塔等設(shè)備沒有進行獨立的分項計量，故根據(jù)改造后設(shè)備的運行時間和額定輸入功率等來計算這些設(shè)備的耗電量。改造前后水泵及冷卻塔等設(shè)備的耗電量如圖2所示。

　　3.3節(jié)能指標(biāo)

　　(1)改造后的全年總節(jié)能量

　　該醫(yī)院改造后全年總節(jié)能量為改造前后鍋爐節(jié)能量、改造前螺桿式水冷冷水機組加蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C組、水泵以及冷卻塔等設(shè)備的耗能量之和減去改造后空氣源熱泵機組、空氣源熱泵熱水機組以及水泵等設(shè)備的耗能量。節(jié)能改造后全年總節(jié)能量詳見表1。

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