多功能熱泵-在潔凈手術(shù)室應(yīng)用節(jié)能性分析

多功能熱泵--在潔凈手術(shù)室應(yīng)用節(jié)能性分析第一頁(yè)，共39頁(yè)。前言

潔凈手術(shù)部冷熱源現(xiàn)狀

多功能熱泵機(jī)組原理

應(yīng)用實(shí)例

結(jié)束語(yǔ)目錄第二頁(yè)，共39頁(yè)。改革開(kāi)放三十多年來(lái)，我國(guó)醫(yī)院建設(shè)迅速發(fā)展，各地新建、改建了大量各等級(jí)的?？?、綜合性醫(yī)院，建立了較現(xiàn)代化的潔凈手術(shù)部。由于潔凈手術(shù)部的特殊性，成為醫(yī)院典型的高能耗部門(mén)。本文以醫(yī)院I級(jí)潔凈手術(shù)室能耗分析為例，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，介紹一種新型冷熱源設(shè)備—多功能熱泵機(jī)組，在潔凈手術(shù)室的應(yīng)用情況。并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行節(jié)能分析和計(jì)算，使?jié)崈羰中g(shù)部冷熱源設(shè)計(jì)更合理、更科學(xué)、更節(jié)能。前言第三頁(yè)，共39頁(yè)。

潔凈手術(shù)室空調(diào)統(tǒng)特點(diǎn)：一年四季處于制冷、制熱、再加熱的特殊狀況醫(yī)院潔凈手術(shù)部的耗能特點(diǎn)與醫(yī)院一般科室有所不同。由于潔凈手術(shù)室通常采用雙走廊平面布局，外圍的清潔走廊使得手術(shù)室不含外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，潔凈手術(shù)室基本處于內(nèi)區(qū)，設(shè)備、照明和人員熱負(fù)荷常年占絕大部分比重。即使在冬季也需要制冷，但又不是十分典型的內(nèi)區(qū)需要長(zhǎng)期供冷。冬季在手術(shù)室工作前，室內(nèi)熱負(fù)荷很小，仍需要進(jìn)行供熱，在正常手術(shù)時(shí)隨著熱負(fù)荷的加大，空調(diào)系統(tǒng)又需要切換到供冷工況。

潔凈手術(shù)部冷熱源現(xiàn)狀第四頁(yè)，共39頁(yè)。風(fēng)冷熱泵機(jī)組電加熱或熱水盤(pán)管現(xiàn)狀方案1：冷熱源：風(fēng)冷熱泵機(jī)組水系統(tǒng)：采用四管制或二管制；風(fēng)系統(tǒng)：潔凈空調(diào)箱，再加熱采用電加熱或熱水盤(pán)管

潔凈手術(shù)部冷熱源現(xiàn)狀第五頁(yè)，共39頁(yè)。

潔凈手術(shù)部冷熱源現(xiàn)狀現(xiàn)狀方案2：冷熱源：冷水機(jī)組+熱水鍋爐方案；水系統(tǒng)：采用四管制或二管制；風(fēng)系統(tǒng)：潔凈空調(diào)箱，再加熱采用電加熱或熱水盤(pán)管水冷冷水機(jī)組鍋爐第六頁(yè)，共39頁(yè)。冷水機(jī)組電加熱或熱水盤(pán)管鍋爐風(fēng)冷熱泵機(jī)組現(xiàn)狀方案缺點(diǎn)冷熱抵消存在同時(shí)使用冷凍機(jī)與鍋爐/電加熱的情況，能耗互相抵消第七頁(yè)，共39頁(yè)?，F(xiàn)狀方案缺點(diǎn)1風(fēng)冷熱泵機(jī)組：常規(guī)熱泵機(jī)組方案，效率都比較低，制冷制熱能效比COP=3.0左右，而且二管制無(wú)法同時(shí)制冷空氣源熱泵第八頁(yè)，共39頁(yè)。鍋爐現(xiàn)狀方案缺點(diǎn)2冷水機(jī)組+熱水鍋爐方案：冷熱分為兩套系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)效率低，能源粗放式利用鍋爐冷水機(jī)組第九頁(yè)，共39頁(yè)。冷熱源一體機(jī)的工作原理是能量的回收和有效利用，它有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、可變換熱器等組成。采用二個(gè)獨(dú)立回路的四管制水系統(tǒng)，作為系統(tǒng)的

熱源，風(fēng)扇-翅片換熱器功能是在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進(jìn)行切換，進(jìn)行冷熱量調(diào)節(jié)和平衡的作用，系統(tǒng)的工作原理如圖所示。這樣的設(shè)備可代替鍋爐+冷水機(jī)組模式，實(shí)現(xiàn)多功能冷熱源一體機(jī)，同時(shí)解決潔凈手術(shù)部冷凍去濕、再加熱的要求，達(dá)到恒溫恒濕控制的目的。

多功能熱泵機(jī)組原理第十頁(yè)，共39頁(yè)。風(fēng)扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進(jìn)行切換，進(jìn)行冷熱量調(diào)節(jié)多功能熱泵機(jī)組原理壓縮機(jī)平衡換熱（空氣）第十一頁(yè)，共39頁(yè)。風(fēng)扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進(jìn)行切換，進(jìn)行冷熱量調(diào)節(jié)冷凍水工況1：?jiǎn)沃评涔r

多功能熱泵機(jī)組原理第十二頁(yè)，共39頁(yè)。風(fēng)扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進(jìn)行切換，進(jìn)行冷熱量調(diào)節(jié)

熱水

工況2：?jiǎn)沃茻峁r多功能熱泵機(jī)組原理第十三頁(yè)，共39頁(yè)。多功能熱泵機(jī)組原理工況3：同時(shí)制冷制熱工況風(fēng)扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進(jìn)行切換，進(jìn)行冷熱量調(diào)節(jié)冷凍水

熱水

液氣分離器儲(chǔ)液罐冷凝器壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器第十四頁(yè)，共39頁(yè)。熱回收冷熱都回收冷、熱源一體機(jī)組——能量提升機(jī)（四管制冷、熱水機(jī)組）僅熱回收1.部分熱回收2.全部熱回收多功能熱泵機(jī)組與風(fēng)冷熱泵機(jī)組、風(fēng)冷熱回收熱泵機(jī)組的區(qū)別第十五頁(yè)，共39頁(yè)。多功能熱泵機(jī)組有別于空氣源熱泵和空氣源熱泵熱回收機(jī)組空氣源熱泵夏季制冷、冬季供熱；空氣源熱泵熱回收機(jī)組除了夏季制冷、冬季供熱外，在夏季制冷的同時(shí)能部分或全部進(jìn)行熱回收提供熱水；多功能熱泵機(jī)組在全年任何季節(jié)都能單制冷，單供熱及同時(shí)制冷、供熱。多功能熱泵機(jī)組與風(fēng)冷熱泵機(jī)組、風(fēng)冷熱回收熱泵機(jī)組的區(qū)別第十六頁(yè)，共39頁(yè)。多功能熱泵機(jī)組特別適用于江南地區(qū)潔凈手術(shù)部的凈化空調(diào)系統(tǒng)。江南地區(qū)梅雨季、夏季濕度大，再熱量大，多功能熱泵機(jī)組能在制冷的同時(shí)回收冷凝熱，免費(fèi)提供熱水用于潔凈空調(diào)箱再加熱，對(duì)于四管制水系統(tǒng)，解決了在梅雨季、夏季鍋爐運(yùn)行問(wèn)題；多功能熱泵機(jī)組優(yōu)點(diǎn)-夏季及過(guò)渡季節(jié)

第十七頁(yè)，共39頁(yè)。冬季手術(shù)室剛開(kāi)始啟用時(shí)室內(nèi)無(wú)余熱，此時(shí)為了達(dá)到室內(nèi)溫度，循環(huán)空調(diào)箱需供熱；待手術(shù)進(jìn)行后，手術(shù)室內(nèi)有余熱產(chǎn)生，循環(huán)空調(diào)箱應(yīng)制冷才能維持規(guī)定的室內(nèi)溫度；采用了多功能熱泵機(jī)組即使在冬季，機(jī)組也能制冷，此時(shí)的冷量是在機(jī)組供熱的同時(shí)進(jìn)行冷回收，免費(fèi)提供空調(diào)冷量，真正能做到一機(jī)多用。多功能熱泵機(jī)組優(yōu)點(diǎn)-冬季第十八頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例上海某一家三級(jí)甲等醫(yī)院潔凈手術(shù)室I級(jí)潔凈手術(shù)室面積56m2,高度3m,裝備有麻醉機(jī)，呼吸機(jī)，電刀等醫(yī)療設(shè)備。潔凈手術(shù)室要求,室內(nèi)溫度T=24±1℃，相對(duì)濕度φ=50±5%，手術(shù)室人員14人，手術(shù)室設(shè)在三層，上層為技術(shù)夾層。計(jì)算結(jié)果為：總冷負(fù)荷Q=49.29Kw總濕負(fù)荷d=2.1Kg/h循環(huán)風(fēng)負(fù)荷34.73Kw新風(fēng)負(fù)荷14.56Kw根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》（50333-2002）I級(jí)潔凈手術(shù)室最小新風(fēng)量為1000m3/h，手術(shù)室控制區(qū)2.6×2.4m2,手術(shù)室控制區(qū)送風(fēng)量12000m3/h。正壓風(fēng)量500m3/h，排風(fēng)量500m3/h。

第十九頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例1234空調(diào)方案:各手術(shù)室空調(diào)自成系統(tǒng)，避免交叉感染，可以靈活使用；新風(fēng)集中控制；排風(fēng)獨(dú)立，并且與手術(shù)室自動(dòng)門(mén)連鎖；手術(shù)室始終處于正壓受控狀態(tài),第二十頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例典型潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)圖第二十一頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例一次循環(huán)風(fēng)再加熱系統(tǒng)i-d圖第二十二頁(yè)，共39頁(yè)。在凈化空調(diào)系統(tǒng)中大風(fēng)量，小溫差是一大特點(diǎn)。采用一次循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大風(fēng)量處理到“機(jī)器露點(diǎn)”，再通過(guò)再加熱把風(fēng)量處理到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。這樣很大部分冷熱量互相“抵消”。

經(jīng)計(jì)算，I級(jí)潔凈手術(shù)室總冷量49.29Kw，其中新風(fēng)冷量Q=1.2*1000*(92.06-48.37)=14.56Kw，回風(fēng)冷量Q=1.2*10000*（48.37-37.95）=34.73KW，再熱量Q=1.2*10000*(46.29-37.95)=27.8Kw。互相“抵消”的能量為27.8Kw，占全部冷負(fù)荷的56.40%，造成大量的能源浪費(fèi)。應(yīng)用實(shí)例第二十三頁(yè)，共39頁(yè)。

為了保持手術(shù)室內(nèi)的溫濕度，空調(diào)常常采用一次回風(fēng)系統(tǒng)，二管制水系統(tǒng)。

而冷熱源往往考慮手術(shù)室過(guò)渡季節(jié)使用，采用與中央空調(diào)系統(tǒng)分開(kāi)的獨(dú)立熱泵

機(jī)組。

采用熱泵機(jī)組，水系統(tǒng)二管制，空調(diào)系統(tǒng)一次回風(fēng)再加熱，冷、

熱抵消不

節(jié)能，而采用冷水機(jī)組+熱水鍋爐，系統(tǒng)復(fù)雜投資高。二者均沒(méi)有解決空調(diào)系

統(tǒng)再加熱的弊病，很明顯方案不盡合理。

而冷熱源一體機(jī)可以同時(shí)提供冷水和熱水，實(shí)現(xiàn)真正意義上的四管制，上述問(wèn)

題就迎刃而解了。應(yīng)用實(shí)例第二十四頁(yè)，共39頁(yè)。

多功能熱泵一體機(jī)有別于空氣源熱泵和空氣源熱泵熱回收機(jī)組，空氣源熱泵夏季制冷、冬季供熱；空氣源熱泵熱回收機(jī)組除了夏季制冷、冬季供熱外，在夏季制冷的同時(shí)能部分或全部進(jìn)行熱回收提供熱水；冷熱源一體機(jī)在全年任何季節(jié)（一般環(huán)境夏季在46℃，冬季在-10℃可工作，

極端環(huán)境在50℃和-15℃都能工作），

都能單制冷，單供熱及同時(shí)制冷、

供熱。。應(yīng)用實(shí)例多功能熱泵一體機(jī)的特點(diǎn)第二十五頁(yè)，共39頁(yè)。運(yùn)行模式熱回收功能冷熱量分配沒(méi)有冬、夏季模式轉(zhuǎn)換，沒(méi)有四通換向閥。機(jī)組可靠性得到很大提高。夏季將廢熱回收，在提供冷水時(shí)，可提供50℃熱水。冬季可局部回收廢熱，作為高品質(zhì)熱源提供熱水，并提供冷水。做到全年均能提供冷、熱水。多功能熱泵相當(dāng)于一個(gè)全自動(dòng)冷熱平衡機(jī)，通過(guò)微電腦控制系統(tǒng)，優(yōu)化用戶冷熱量分配，不需要外置設(shè)備平衡冷熱量，實(shí)現(xiàn)機(jī)組對(duì)用戶冷熱量最佳匹配。應(yīng)用實(shí)例多功能一體機(jī)主要特點(diǎn)第二十六頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例

江南地區(qū)梅雨季、夏季濕度大，再熱量大，冷熱源一體機(jī)能在制冷的同時(shí)回收冷凝熱，免費(fèi)提供熱水用作再熱，對(duì)于四管制水系統(tǒng)，解決了在梅雨季、夏季鍋爐運(yùn)行問(wèn)題；

冬季手術(shù)室在手術(shù)前室內(nèi)無(wú)余熱，此時(shí)為了達(dá)到室內(nèi)溫度，循環(huán)空調(diào)箱需供熱，待實(shí)施一臺(tái)手術(shù)后，室內(nèi)有余熱，循環(huán)空調(diào)箱應(yīng)制冷才能維持規(guī)定的室內(nèi)溫度，采用了冷熱源一體機(jī)即使在冬季機(jī)組也能制冷，此時(shí)的冷量是在機(jī)組供熱的同時(shí)進(jìn)行冷回收，免費(fèi)提供空調(diào)冷量，該機(jī)組能做到一機(jī)多用。第二十七頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例傳統(tǒng)一次回風(fēng)加再熱系統(tǒng)缺陷不能同時(shí)供冷供熱冷熱能耗互相“抵消”潔凈手術(shù)部冷熱源采用熱泵機(jī)組方案，一旦系統(tǒng)配置好了，就不能變動(dòng)。為確保醫(yī)院手術(shù)室安全、可靠運(yùn)行，常常在空調(diào)箱內(nèi)增加電加熱，以滿足手術(shù)室在不同季節(jié)、不同工況下運(yùn)行，必然會(huì)造成一定的能源浪費(fèi)。第二十八頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例多功能熱泵機(jī)組采用二個(gè)獨(dú)立回路的四管制水系統(tǒng)來(lái)同時(shí)提供冷水和熱水，并通過(guò)水系統(tǒng)上閥門(mén)的切換即可將冷熱量分配到所需空調(diào)箱，同一臺(tái)機(jī)組即可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方式中兩套設(shè)備才能達(dá)到的功能，實(shí)現(xiàn)冷熱量的綜合利用。這樣徹底解決了手術(shù)室冷熱量互相“抵消”的問(wèn)題，是一個(gè)很好的節(jié)能方案。多功能熱泵+一次回風(fēng)方案優(yōu)點(diǎn)第二十九頁(yè)，共39頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例我們以一家三甲醫(yī)院潔凈手術(shù)部16間潔凈手術(shù)室為例，其中Ⅰ級(jí)2間、Ⅱ級(jí)2間、Ⅲ級(jí)12間。潔凈手術(shù)室冷量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表第三十頁(yè)，共39頁(yè)。等級(jí)送風(fēng)量（m3/h）冷量

(KW)循環(huán)冷量(KW)新風(fēng)冷量(KW)

再熱量

(KW)備注I級(jí)1000049.334.714.627.8ε=12000KJ/KgII級(jí)500028.818.211.613.4ε=10000KJ/KgIII級(jí)300023.411.711.76.91同上

各級(jí)潔凈手術(shù)室冷量匯總

第三十一頁(yè)，共39頁(yè)。對(duì)I級(jí)潔凈手術(shù)室節(jié)能分析一間I級(jí)潔凈手術(shù)室理論節(jié)能可達(dá)約27.8Kw以一家三甲醫(yī)院潔凈手術(shù)部（16間潔凈手術(shù)室）為例，潔凈手術(shù)室再加熱能量約163Kw，一年運(yùn)行6*250=1500小時(shí)，年可節(jié)約24.5萬(wàn)度用電量。潔凈手術(shù)部冷熱源采用多功能熱泵機(jī)組，比傳統(tǒng)的熱泵機(jī)組節(jié)能約30%結(jié)論第三十二頁(yè)，共39頁(yè)。結(jié)論目前我院設(shè)計(jì)的潔凈手術(shù)部空調(diào)冷熱源，均采用多功能熱泵機(jī)組，取消空調(diào)箱內(nèi)電再加熱器。通過(guò)幾年的實(shí)際運(yùn)行，收到很好的節(jié)能效果。因此我們?cè)卺t(yī)院在建設(shè)潔凈手術(shù)部時(shí)，除了考慮降低空調(diào)設(shè)備總造價(jià)，還應(yīng)關(guān)注能耗、運(yùn)行費(fèi)用等問(wèn)題，不能因?yàn)槎喙δ軣岜脵C(jī)組造價(jià)略高而放棄采用。夏季手術(shù)室內(nèi)區(qū)、外區(qū)制冷冬季手術(shù)室內(nèi)區(qū)制冷外區(qū)供熱潔凈手術(shù)部第三十三頁(yè)，共39頁(yè)。結(jié)論綜上所述，熱泵機(jī)組設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)能力較差，如沒(méi)有為節(jié)能運(yùn)行多作考慮，也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用的提高。而冷熱源一體機(jī)相當(dāng)于一個(gè)全自動(dòng)冷熱量平衡系統(tǒng)，優(yōu)化了用戶冷熱量的分配，通過(guò)全自動(dòng)的微處理控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組對(duì)用戶的供冷、供熱量最佳匹配。因此采用新型冷熱源，對(duì)醫(yī)院節(jié)能具有積極意義。第三十四頁(yè)，共39頁(yè)。結(jié)束語(yǔ)在醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)中，冷熱源一體機(jī)特別適用于醫(yī)院特殊空調(diào)場(chǎng)合，如潔凈手術(shù)部、ICU、中心供應(yīng)等，它能全年同時(shí)提供冷水和熱水，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院空調(diào)冷卻去濕再加熱功能，解決冷熱量互相“抵消”而造成大量不合理能耗，是一種典型的空調(diào)節(jié)能方案。只要合理匹