醫(yī)院制冷供熱方案

醫(yī)院制冷供熱方案目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 1一、 醫(yī)院制冷供熱特點 21醫(yī)院建筑的特點 21.2醫(yī)院建筑制冷（熱）源的特點 21.3醫(yī)院制冷供熱節(jié)能 3二、 醫(yī)院暖通機房建設方案的選擇 41水源熱泵方案 42.2空氣源熱泵方案 52.3電制冷空調(diào)+燃氣鍋爐 62.4電制冷空調(diào)+市政管網(wǎng)蒸汽 62.5醫(yī)院制冷供熱推薦方案 72.6政策支持 8三、 蓄能互聯(lián)熱泵制冷供熱方案 83.1暖通設計參數(shù) 93.1.1當?shù)貧夂驐l件 91.2室內(nèi)外空調(diào)設計參數(shù) 91.3制冷（熱）負荷估算 93.2基于熱能綜合利用的制冷（熱）系統(tǒng)配置 10四、 能耗及用能費用分析 134.1能耗及用能費用估算所涉參數(shù)設定 131.1公用參數(shù) 131.2電制冷空調(diào)+燃氣熱水鍋爐方案所涉參數(shù) 131.3電制冷空調(diào)+城市管網(wǎng)蒸汽方案所涉參數(shù) 137.1.4蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)能耗估算所涉參數(shù) 144. 1.5生活熱水制備 144.2能耗及能耗費用比較 144. 2.1用能費用及能耗比較 144. 2.2 結論 16摘要醫(yī)院綜合樓制冷供暖方案若采用水源熱泵，面臨的問題是打井費用高、地質(zhì)風險大空氣源熱泵存在冬季功率衰減及結霜等尚未解決的難題而不能保證供熱質(zhì)量，因此這兩種方案缺乏可行性。實際可行的方案有：（1） 電制冷空調(diào)+燃氣熱水鍋爐（方案一）；（2） 電制冷空調(diào)+城市管網(wǎng)蒸汽（方案二）；（3） 蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)（方案三，本文推薦方案）。蓄能互聯(lián)熱泵集制冷、供熱、生活熱水供應為一體，夏季制冷能效比高，冬季制熱將再生能源（空氣能、太陽能、污水、冷凝水以及醫(yī)院其他可回收廢熱等）通過蓄能平臺儲存及熱泵的二次提升，轉(zhuǎn)移為高溫位熱能，節(jié)能效益十分顯著。結合醫(yī)院建筑用能特點，蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)以再生能源利用、節(jié)能降費顯著、功率調(diào)節(jié)范圍寬、智能控制、初投資低等特點在可行的方案中脫穎而出。以北方某醫(yī)院綜合樓制冷供熱為例，三種方案的用能費用如圖所示。基于熱能綜合利用中福麗恒聒?；鼐諏Ｔ航ㄖ芎谋O(jiān)控管理系統(tǒng)建設、醫(yī)院污水利用、太陽能利用等有益于“綠色醫(yī)院”建設的內(nèi)容。一、醫(yī)院制冷供熱特點醫(yī)院空調(diào)擔負著創(chuàng)建舒適、健康室內(nèi)環(huán)境，有效防止院內(nèi)感染的重任。隨著醫(yī)療需求的不斷增長，患者、醫(yī)務工作者以及先進的診療設備，完備的檢驗、分析、診斷科室對環(huán)境的要求不斷提高，制冷供熱及其他方面的用能日益增大。醫(yī)院建筑是一個使用功能較為復雜的建筑，具有能源種類繁多的特點，一般有：冷、熱、電、水、汽、燃氣或燃油及醫(yī)用氣體等，其中電力與燃氣（蒸汽）占總能耗的95%左右。有關資料表明，我國醫(yī)院建筑能耗是一般公共建筑的1.6~2倍。醫(yī)院能耗主要用于制冷、供熱（供暖及高溫消毒用蒸汽、生活熱水）、照明、動力、辦公設備、醫(yī)療設備、食堂及其它方面，其中制冷與供熱用能占總能耗的比例為54%~65%，醫(yī)院制冷及供熱能耗居高不下的現(xiàn)狀，意味著存在巨大的節(jié)能空間O1.1醫(yī)院建筑的特點（1） 單體建筑涵蓋一所醫(yī)院的幾乎全部功能，內(nèi)部布局復雜，常形成大面積建筑內(nèi)區(qū)，房間數(shù)量龐大且多為小房間，多數(shù)房間無法實現(xiàn)自然通風。（2） 科室眾多，諸如門診、急診、手術、醫(yī)技、病房、手術室、CT室、MR室、ICU病房、中心供應室、后勤，辦公室等，不同的科室對環(huán)境的要求有較大差異，用冷（熱）時間并不一致。（3） 醫(yī)療設備、醫(yī)療支持系統(tǒng)、建筑機電系統(tǒng)龐雜分散，有些屬于連續(xù)性運轉(zhuǎn)，一天24小時就診不能間斷，需全方位、全天候地為病人提供服務。（4） 易感染人員高度集中，多種病源并存。1.2醫(yī)院建筑制冷（熱）源的特點（1） 冷（熱）負荷變化較大。冷（熱）源除應滿足最大負荷外，還必須適應在小負荷下運行，在變負荷運行過程中應保持較高的能量效率。（2） 季節(jié)性制冷（供暖）與過度期制冷（供暖）并存。醫(yī)院建筑既需要季節(jié)性的制冷（供熱），有些科室還需要全年空調(diào)，如潔凈手術部、無菌病房、重癥監(jiān)護病房等。若單獨為這些部門而開啟整幢大樓的空調(diào)冷熱源，其能耗將相當大。因此，為了確保這些科室在過渡季節(jié)能獨立使用制冷（熱）設備，需為其設置單獨的冷（熱）源。（3） 熱負荷較大。除冬季供暖之外，消毒、食堂餐飲等處需常年使用蒸汽，全天候生活熱水供應等使熱負荷增大。1.3醫(yī)院制冷供熱節(jié)能醫(yī)院制冷供熱的節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，應從“管理節(jié)能、設備節(jié)能、技術節(jié)能、控制節(jié)能”等四個方面采取綜合措施。（1）管理節(jié)能建立醫(yī)院建筑能耗監(jiān)控管理系統(tǒng)，針對醫(yī)院建筑能耗特點在建立較為完善的用能計量體系基礎上,對冷水、電、蒸汽、燃氣、熱能、熱水等公用資源進行全過程、全時制監(jiān)控，實現(xiàn)抄錄自動化、統(tǒng)計無紙化、分析實時化，自動完成對不同區(qū)域以及分散設備的能耗數(shù)據(jù)采集、整理;運用數(shù)據(jù)管理平臺，按照規(guī)范的能耗指標計算通則，統(tǒng)計和計算出建筑能耗，向各相關部門提供需要的用能數(shù)據(jù)、存在的問題及解決方案。從而有針對性地實施節(jié)能操控方法、建立和實施能耗控制方案，在全面掌握用能信息的基礎上，為改造、調(diào)整和優(yōu)化方醫(yī)院建筑能耗設備提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)管理節(jié)能。（2） 設備節(jié)能在合理的初投資預算內(nèi)，選用高能效冷（熱）源設備，充分利用醫(yī)院廢熱和再生能源，降低制冷（熱）對一次能源的消耗。（3） 技術節(jié)能運用成熟的節(jié)能技術，如采用變頻技術減少水系統(tǒng)泵機電耗；采用冷凝水回收技術;鍋爐排煙余熱回收技術；污水源熱泵技術；太陽能技術降低醫(yī)院制冷供熱系統(tǒng)能耗。（4） 控制節(jié)能以計算機、PLC、變頻器、傳感器等硬件為核心，集成閉環(huán)控制技術、PID運算、模糊技術和人機整合技術，對制冷供熱系統(tǒng)進行實時的優(yōu)化調(diào)節(jié)，使制冷供熱系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。當環(huán)境溫度、空調(diào)末端負荷變化時，運用溫度補償、模糊計算方法預測出末端空調(diào)負荷所需的冷（熱）量，以及各路冷凍水供回水溫差、壓差和流量的最佳值，并以此控制冷凍泵，使冷凍水系統(tǒng)的供回水溫度、溫差、壓差和流量運行在最優(yōu)值，降低電、油、氣、水等能源消耗，實現(xiàn)無人值守。二、醫(yī)院暖通機房建設方案的選擇結合醫(yī)院建筑的特點，從保證制冷供熱品質(zhì)、降低初投資、節(jié)能降耗等方面，以綜合節(jié)能理念對冷（熱）源方案作以比較，并提出推薦方案供院方選擇。2.1水源熱泵方案水源熱泵是利用地球水所儲藏的太陽能資源作為為冷、熱源，進行轉(zhuǎn)換的空調(diào)技術。地球表面淺層水源（一般在1000米以內(nèi)），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太陽進入地球的相當?shù)妮椛淠芰浚⑶宜吹臏囟纫话愣急容^穩(wěn)定。水源熱泵技術的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量 “取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的；而冬季則是通過水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖水源熱泵系統(tǒng)集制冷、供暖、生活熱水供應為一體，利用可再生能源，環(huán)保效益顯著，具有高效節(jié)能、節(jié)水節(jié)電、維護方便等一些列優(yōu)點，是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比 （COP、EER值）最高的制冷供熱方式。蒸發(fā)器壓縮機冷凝器圖21水源熱泵示意圖水源熱泵系統(tǒng)的缺點：受可利用的水源條件限制。開式系統(tǒng)對水源要求比較苛刻。閉式系統(tǒng)從地下抽水回灌必須考慮到使用地的地質(zhì)的結構，確?？梢栽诮?jīng)濟條件下打井并找到合適的水源,同時還應當考慮當?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件，保證用后尾水的回灌可以實現(xiàn)。受當?shù)卣畬τ诘叵滤谜叩南拗?。作為國家的資源之一，政府對開采與使用有地下水，有各種限制政策和法規(guī)。獲取地下水時，要通過有關政府主管部門的同意方可。水資源管理部門各地設置不同，大體上有如下部門進行管理：計劃局、市政局、地礦局、水務局、節(jié)水辦等。初投資大。水源熱泵系統(tǒng)的初投資除機組之外，閉式系統(tǒng)打井的費用較高。以本案為例，需打井約5組,僅打井的費用就高達200多萬元。維護費用高。地下水位受水流量的大小而變化，制熱能效比受水源的熱工性能等因素影響，因此要保持建筑物的制冷供暖效果，需經(jīng)常對水源井、回灌井進行專業(yè)維護 ，此項費用較高。存在地質(zhì)災害的危險。水源熱能的良性循環(huán)一旦失衡會破壞地層結構而造成塌方、凹陷、地下水位降低等地質(zhì)災害。2.2空氣源熱泵方案空氣源熱泵利用無處不在的空氣中的能量作為低溫熱源，通過 少量電能驅(qū)動壓縮機運轉(zhuǎn)，經(jīng)過傳統(tǒng)空調(diào)器中的冷凝器或蒸發(fā)器進行熱交換，然后通過循環(huán)系統(tǒng)，提取或釋放熱能，利用機組循環(huán)系統(tǒng)將能量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，滿足用戶對生活熱水、地暖或空調(diào)等需求?？諝庠礋岜米鳛槔錈嵩矗瑹o需復雜的配置、昂貴的取水、回灌或者土康換熱系統(tǒng)和專用機房，有著使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干凈等多重優(yōu)勢。作為熱泵技術的一種，有“大自然能量的搬運工”的美譽。目前空氣源熱泵在長江以南地區(qū)使用暴露出來的問題主要集中在輸出功率衰減和結霜等問題上。空氣源熱泵以空氣中的溫差來工作，所以有制冷、制熱系數(shù)隨室外溫度的降低（冬季）或升高（夏季）衰減的缺點，由于空氣能是分散能源，制熱速度慢，熱效率不是很高。此外空氣源熱泵容易出現(xiàn)結霜問題，至今此問題并沒有得到有效解決?？諝庠礋岜迷谖覈狈降貐^(qū)作為冬季采暖熱源尚無成功案例。2-2空氣源熱泵示意圖2.3電制冷空調(diào)+燃氣鍋爐（1）夏季采用水冷制冷機組（螺桿機或離心機），配套設施為冷卻塔及水系統(tǒng)機電設備。（2）冬季供熱配置真空燃氣熱水鍋爐，配套設施有：煙囪、控制柜、循環(huán)水泵等。（3） 優(yōu)點1） 夏季制冷能效比高，其制冷能效值（EER）可達到5~5.5。2） 冬季制熱采用燃氣熱水鍋爐，供暖水溫高，效果好；設備初投資較低。（4） 缺點1） 燃氣鍋爐熱效率為0.8~0.92，加之天然氣價格呈上升趨勢，因此冬季供熱能耗成本大；2） 夏季制冷采用的水冷制冷機組，造成制冷供熱設備的利用率低、總體投資高。2.4電制冷空調(diào)+市政管網(wǎng)蒸汽夏季采用水冷制冷機組（螺桿機或離心機），配套設施為冷卻塔及水系統(tǒng)機電設備。優(yōu)缺點如上所述。冬季以市政管網(wǎng)蒸汽為熱媒，經(jīng)自備換熱站汽 /水換熱提供空調(diào)用循環(huán)熱水，這是一種將高溫位熱能轉(zhuǎn)移為低溫位熱能的過程，綜合換熱效率低。當開通市政管網(wǎng)需繳納不菲的“碰口費”，和蒸汽單價較高時，這種供熱方式，初投資、能耗均不占優(yōu)勢。2.55醫(yī)院制冷供熱推薦方案在保證可靠性高、制冷供熱品質(zhì)優(yōu)良的前提下，應通過機房設備的合理配置，減少設備閑置，降低初投資；通過對醫(yī)院熱能資源的綜合利用，大幅降低用能成本。為此，推薦醫(yī)院綜合樓采用蓄能互聯(lián)熱泵中央空調(diào)系統(tǒng) （簡稱：蓄能互聯(lián)熱泵）方案。一套蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)即可滿足夏季制冷和冬季供暖需求，設備利用率高、運行可靠、節(jié)能效果顯著。蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)由雙制式螺桿熱泵機組、低環(huán)溫熱能動力單元及蓄能平臺等設備組成，具有制冷和供熱雙重功能，其制冷供熱主機為雙制式螺桿機組。（1） 夏季制冷通過冷卻塔與大氣的熱交換和熱泵作用，對建筑物供冷并將熱量散發(fā)至大氣中。蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)主機采用法凱速瑪?shù)蜏仉p螺桿機組，進口制冷配件，運行平穩(wěn)，經(jīng)久耐用；殼管式冷凝器和蒸發(fā)器，結構簡單、換熱穩(wěn)定、效率持久。維護方便、運行壽命長，故障率低；采用模塊化系統(tǒng)控制，即使其中一部分出現(xiàn)問題其他壓縮機也可正常運行。由于雙制式螺桿機組具有良好的負荷無級調(diào)控特性，可變負荷節(jié)能運行，制冷能效比（EER）24.5o（2） 冬季制熱由低環(huán)溫熱能動力單元提取空氣中的低品位熱能，通過向雙制式螺桿熱泵機組輸入少量電能，得到大量高品位熱能。此時雙制式螺桿機組的運行相當于水源熱泵，其冬季制熱能效比（COP）可達到2.8~3.5o（3） 蓄能平臺蓄能平臺作為蓄能互聯(lián)熱泵中低溫熱源與高溫熱源之間的蓄能緩沖環(huán)節(jié)，具有相變蓄熱功能，其蓄熱能力為69kW/1V。在實行分時計費地區(qū)蓄能平臺可利用谷段電價蓄能，既節(jié)省用能費用，又有利于電網(wǎng)負荷的移峰填谷。根據(jù)醫(yī)院的熱能資源，蓄能平臺可將太陽能、冷凝水、污水等蘊含的低品位熱能存貯起來，通過最大限度地無支出環(huán)保蓄能，進一步提高熱泵系統(tǒng)的可靠性，降低用能費用。（4）智能控制與蓄能互聯(lián)熱泵配套的中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)（專利技術），使制冷供熱系統(tǒng)高效、可靠、無人值守運行。通過有效的智能控制技術，使系統(tǒng)始終處于節(jié)能運行狀態(tài)，進一步降低系統(tǒng)能耗。智能控制的主要作用有：D控制熱能動力單元、蓄能平臺、螺桿機組的協(xié)調(diào)運行；2） 按照冷（熱）負荷變化及時調(diào)節(jié)水源側、使用側輸出功率；3） 自動調(diào)整蓄熱及釋熱方案；4） 降低水系統(tǒng)機電設備能耗；5） 在線顯示系統(tǒng)運行參數(shù)；6） 根據(jù)室外溫度變化，實行溫度補償，自動調(diào)節(jié)末端冷（熱）負荷；7） 監(jiān)控系統(tǒng)運行，實現(xiàn)系統(tǒng)的安全防護。2.6政策支持以熱泵技術為核心建立的蓄能互聯(lián)中央空調(diào)，為綠色供熱另辟奇徑，完全順應了國家節(jié)能減排政策。國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施;在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，又把大力發(fā)展和規(guī)模化應用新能源和可再生能源作為能源領域的優(yōu)先發(fā)展主題。從國家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對可再生能源的發(fā)展應用予以強力推動。建筑節(jié)能、綠色醫(yī)院理念已成為業(yè)內(nèi)共識，近年來地方政府對可再生能源的利用從立法和發(fā)展戰(zhàn)略高度給予了相關獎勵政策，支持公共機構建筑節(jié)能技術的運用和節(jié)能項目改造。三、蓄能互聯(lián)熱泵制冷供熱方案北方某醫(yī)院綜合樓一期由醫(yī)技、門診、病房三部分呈“E”字形組成。其中醫(yī)技和門診部分：地下一層，地上六層（第六層為局部，用作電梯房、樓梯間）；病房部分：地下一層，地上七層（第七層為局部，用作電梯房、樓梯間），建筑高度23.8m，建筑面積33999.25mg空調(diào)面積26000武。二期地上十一層，局部十二層。首層為住院大廳及景觀架空，二層為醫(yī)院辦公室，三至十一層為