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(diǎn) 21醫(yī)院建筑的特點(diǎn) 21.2醫(yī)院建筑制冷（熱）源的特點(diǎn) 21.3醫(yī)院制冷供熱節(jié)能 3二、 醫(yī)院暖通機(jī)房建設(shè)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?xì)忮仩t 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(shè)計(jì)參數(shù) 93.1.1當(dāng)?shù)貧夂驐l件 91.2室內(nèi)外空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù) 91.3制冷（熱）負(fù)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(fèi)用分析 134.1能耗及用能費(fèi)用估算所涉參數(shù)設(shè)定 131.1公用參數(shù) 131.2電制冷空調(diào)+燃?xì)鉄崴仩t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(fèi)用比較 144. 2.1用能費(fèi)用及能耗比較 144. 2.2 結(jié)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(fèi)用高、地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)大空氣源熱泵存在冬季功率衰減及結(jié)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(shí)際可行的方案有：（1） 電制冷空調(diào)+燃?xì)鉄崴仩t（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(yīng)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(tái)儲(chǔ)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(jié)合醫(yī)院建筑用能特點(diǎn)，蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)以再生能源利用、節(jié)能降費(fèi)顯著、功率調(diào)節(jié)范圍寬、智能控制、初投資低等特點(diǎn)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(fèi)用如圖所示?；跓崮芫C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(shè)、醫(yī)院污水利用、太陽能利用等有益于“綠色醫(yī)院”建設(shè)的內(nèi)容。一、醫(yī)院制冷供熱特點(diǎn)醫(yī)院空調(diào)擔(dān)負(fù)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(wù)工作者以及先進(jìn)的診療設(shè)備，完備的檢驗(yàn)、分析、診斷科室對(duì)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(gè)使用功能較為復(fù)雜的建筑，具有能源種類繁多的特點(diǎn)，一般有：冷、熱、電、水、汽、燃?xì)饣蛉加图搬t(yī)用氣體等，其中電力與燃?xì)猓ㄕ羝┱伎偰芎牡?5%左右。有關(guān)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(dòng)力、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)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(diǎn)（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(fù)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(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。（2） 科室眾多，諸如門診、急診、手術(shù)、醫(yī)技、病房、手術(shù)室、CT室、MR室、ICU病房、中心供應(yīng)室、后勤，辦公室等，不同的科室對(duì)環(huán)境的要求有較大差異，用冷（熱）時(shí)間并不一致。（3） 醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療支持系統(tǒng)、建筑機(jī)電系統(tǒng)龐雜分散，有些屬于連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)，一天24小時(shí)就診不能間斷，需全方位、全天候地為病人提供服務(wù)。（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(diǎn)（1） 冷（熱）負(fù)荷變化較大。冷（熱）源除應(yīng)滿足最大負(fù)荷外，還必須適應(yīng)在小負(fù)荷下運(yùn)行，在變負(fù)荷運(yùn)行過程中應(yīng)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(shù)部、無菌病房、重癥監(jiān)護(hù)病房等。若單獨(dú)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(dāng)大。因此，為了確保這些科室在過渡季節(jié)能獨(dú)立使用制冷（熱）設(shè)備，需為其設(shè)置單獨(dú)的冷（熱）源。（3） 熱負(fù)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(yīng)等使熱負(fù)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(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)從“管理節(jié)能、設(shè)備節(jié)能、技術(shù)節(jié)能、控制節(jié)能”等四個(gè)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(duì)醫(yī)院建筑能耗特點(diǎn)在建立較為完善的用能計(jì)量體系基礎(chǔ)上,對(duì)冷水、電、蒸汽、燃?xì)?、熱能、熱水等公用資源進(jìn)行全過程、全時(shí)制監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)抄錄自動(dòng)化、統(tǒng)計(jì)無紙化、分析實(shí)時(shí)化，自動(dòng)完成對(duì)不同區(qū)域以及分散設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)采集、整理;運(yùn)用數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，按照規(guī)范的能耗指標(biāo)計(jì)算通則，統(tǒng)計(jì)和計(jì)算出建筑能耗，向各相關(guān)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(duì)性地實(shí)施節(jié)能操控方法、建立和實(shí)施能耗控制方案，在全面掌握用能信息的基礎(chǔ)上，為改造、調(diào)整和優(yōu)化方醫(yī)院建筑能耗設(shè)備提供數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能。（2） 設(shè)備節(jié)能在合理的初投資預(yù)算內(nèi)，選用高能效冷（熱）源設(shè)備，充分利用醫(yī)院廢熱和再生能源，降低制冷（熱）對(duì)一次能源的消耗。（3） 技術(shù)節(jié)能運(yùn)用成熟的節(jié)能技術(shù)，如采用變頻技術(shù)減少水系統(tǒng)泵機(jī)電耗；采用冷凝水回收技術(shù);鍋爐排煙余熱回收技術(shù)；污水源熱泵技術(shù)；太陽能技術(shù)降低醫(yī)院制冷供熱系統(tǒng)能耗。（4） 控制節(jié)能以計(jì)算機(jī)、PLC、變頻器、傳感器等硬件為核心，集成閉環(huán)控制技術(shù)、PID運(yùn)算、模糊技術(shù)和人機(jī)整合技術(shù)，對(duì)制冷供熱系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，使制冷供熱系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷變化時(shí)，運(yùn)用溫度補(bǔ)償、模糊計(jì)算方法預(yù)測出末端空調(diào)負(fù)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(yùn)行在最優(yōu)值，降低電、油、氣、水等能源消耗，實(shí)現(xiàn)無人值守。二、醫(yī)院暖通機(jī)房建設(shè)方案的選擇結(jié)合醫(yī)院建筑的特點(diǎn)，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(duì)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(chǔ)藏的太陽能資源作為為冷、熱源，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的空調(diào)技術(shù)。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(jìn)入地球的相當(dāng)?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(shù)的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實(shí)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(dá)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(jī)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(yīng)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(hù)方便等一些列優(yōu)點(diǎn)，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(jī)冷凝器圖21水源熱泵示意圖水源熱泵系統(tǒng)的缺點(diǎn)：受可利用的水源條件限制。開式系統(tǒng)對(duì)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(jié)構(gòu)，確保可以在經(jīng)濟(jì)條件下打井并找到合適的水源,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件，保證用后尾水的回灌可以實(shí)現(xiàn)。受當(dāng)?shù)卣畬?duì)于地下水利用政策的限制。作為國家的資源之一，政府對(duì)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(shí)，要通過有關(guān)政府主管部門的同意方可。水資源管理部門各地設(shè)置不同，大體上有如下部門進(jìn)行管理：計(jì)劃局、市政局、地礦局、水務(wù)局、節(jié)水辦等。初投資大。水源熱泵系統(tǒng)的初投資除機(jī)組之外，閉式系統(tǒng)打井的費(fèi)用較高。以本案為例，需打井約5組,僅打井的費(fèi)用就高達(dá)200多萬元。維護(hù)費(fèi)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(duì)水源井、回灌井進(jìn)行專業(yè)維護(hù) ，此項(xiàng)費(fèi)用較高。存在地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)。水源熱能的良性循環(huán)一旦失衡會(huì)破壞地層結(jié)構(gòu)而造成塌方、凹陷、地下水位降低等地質(zhì)災(zāi)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?zé)嵩?，通過 少量電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過傳統(tǒng)空調(diào)器中的冷凝器或蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，然后通過循環(huán)系統(tǒng)，提取或釋放熱能，利用機(jī)組循環(huán)系統(tǒng)將能量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，滿足用戶對(duì)生活熱水、地暖或空調(diào)等需求?？諝庠礋岜米鳛槔錈嵩?，無需復(fù)雜的配置、昂貴的取水、回灌或者土康換熱系統(tǒng)和專用機(jī)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(shù)的一種，有“大自然能量的搬運(yùn)工”的美譽(yù)。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(jié)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(diǎn)，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(jié)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?xì)忮仩t（1）夏季采用水冷制冷機(jī)組（螺桿機(jī)或離心機(jī)），配套設(shè)施為冷卻塔及水系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備。（2）冬季供熱配置真空燃?xì)鉄崴仩t，配套設(shè)施有：煙囪、控制柜、循環(huán)水泵等。（3） 優(yōu)點(diǎn)1） 夏季制冷能效比高，其制冷能效值（EER）可達(dá)到5~5.5。2） 冬季制熱采用燃?xì)鉄崴仩t，供暖水溫高，效果好；設(shè)備初投資較低。（4） 缺點(diǎn)1） 燃?xì)忮仩t熱效率為0.8~0.92，加之天然氣價(jià)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(jī)組，造成制冷供熱設(shè)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(jī)組（螺桿機(jī)或離心機(jī)），配套設(shè)施為冷卻塔及水系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備。優(yōu)缺點(diǎn)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(dāng)開通市政管網(wǎng)需繳納不菲的“碰口費(fèi)”，和蒸汽單價(jià)較高時(shí)，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(yīng)通過機(jī)房設(shè)備的合理配置，減少設(shè)備閑置，降低初投資；通過對(duì)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(shè)備利用率高、運(yùn)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(jī)組、低環(huán)溫?zé)崮軇?dòng)力單元及蓄能平臺(tái)等設(shè)備組成，具有制冷和供熱雙重功能，其制冷供熱主機(jī)為雙制式螺桿機(jī)組。（1） 夏季制冷通過冷卻塔與大氣的熱交換和熱泵作用，對(duì)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(jī)采用法凱速瑪?shù)蜏仉p螺桿機(jī)組，進(jìn)口制冷配件，運(yùn)行平穩(wěn)，經(jīng)久耐用；殼管式冷凝器和蒸發(fā)器，結(jié)構(gòu)簡單、換熱穩(wěn)定、效率持久。維護(hù)方便、運(yùn)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(jī)也可正常運(yùn)行。由于雙制式螺桿機(jī)組具有良好的負(fù)荷無級(jí)調(diào)控特性，可變負(fù)荷節(jié)能運(yùn)行，制冷能效比（EER）24.5o（2） 冬季制熱由低環(huán)溫?zé)崮軇?dòng)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(jī)組輸入少量電能，得到大量高品位熱能。此時(shí)雙制式螺桿機(jī)組的運(yùn)行相當(dāng)于水源熱泵，其冬季制熱能效比（COP）可達(dá)到2.8~3.5o（3） 蓄能平臺(tái)蓄能平臺(tái)作為蓄能互聯(lián)熱泵中低溫?zé)嵩磁c高溫?zé)嵩粗g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(shí)行分時(shí)計(jì)費(fèi)地區(qū)蓄能平臺(tái)可利用谷段電價(jià)蓄能，既節(jié)省用能費(fèi)用，又有利于電網(wǎng)負(fù)荷的移峰填谷。根據(jù)醫(yī)院的熱能資源，蓄能平臺(tái)可將太陽能、冷凝水、污水等蘊(yùn)含的低品位熱能存貯起來，通過最大限度地?zé)o支出環(huán)保蓄能，進(jìn)一步提高熱泵系統(tǒng)的可靠性，降低用能費(fèi)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(shù)），使制冷供熱系統(tǒng)高效、可靠、無人值守運(yùn)行。通過有效的智能控制技術(shù)，使系統(tǒng)始終處于節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)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(dòng)力單元、蓄能平臺(tái)、螺桿機(jī)組的協(xié)調(diào)運(yùn)行；2） 按照冷（熱）負(fù)荷變化及時(shí)調(diào)節(jié)水源側(cè)、使用側(cè)輸出功率；3） 自動(dòng)調(diào)整蓄熱及釋熱方案；4） 降低水系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備能耗；5） 在線顯示系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；6） 根據(jù)室外溫度變化，實(shí)行溫度補(bǔ)償，自動(dòng)調(diào)節(jié)末端冷（熱）負(fù)荷；7） 監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全防護(hù)。2.6政策支持以熱泵技術(shù)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(yīng)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(shí)施;在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，又把大力發(fā)展和規(guī)?；瘧?yīng)用新能源和可再生能源作為能源領(lǐng)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(duì)可再生能源的發(fā)展應(yīng)用予以強(qiáng)力推動(dòng)。建筑節(jié)能、綠色醫(yī)院理念已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)，近年來地方政府對(duì)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(guān)獎(jiǎng)勵(lì)政策，支持公共機(jī)構(gòu)建筑節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用和節(jié)能項(xiàng)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