医院制冷供热方案

医院制冷供热方案目录TOC\o"1-5"\h\z摘要 1一、 医院制冷供热特点 21医院建筑的特点 21.2医院建筑制冷（热）源的特点 21.3医院制冷供热节能 3二、 医院暖通机房建设方案的选择 41水源热泵方案 42.2空气源热泵方案 52.3电制冷空调+燃气锅炉 62.4电制冷空调+市政管网蒸汽 62.5医院制冷供热推荐方案 72.6政策支持 8三、 蓄能互联热泵制冷供热方案 83.1暖通设计参数 93.1.1当地气候条件 91.2室内外空调设计参数 91.3制冷（热）负荷估算 93.2基于热能综合利用的制冷（热）系统配置 10四、 能耗及用能费用分析 134.1能耗及用能费用估算所涉参数设定 131.1公用参数 131.2电制冷空调+燃气热水锅炉方案所涉参数 131.3电制冷空调+城市管网蒸汽方案所涉参数 137.1.4蓄能互联热泵系统能耗估算所涉参数 144. 1.5生活热水制备 144.2能耗及能耗费用比较 144. 2.1用能费用及能耗比较 144. 2.2 结论 16摘要医院综合楼制冷供暖方案若采用水源热泵，面临的问题是打井费用高、地质风险大空气源热泵存在冬季功率衰减及结霜等尚未解决的难题而不能保证供热质量，因此这两种方案缺乏可行性。实际可行的方案有：（1） 电制冷空调+燃气热水锅炉（方案一）；（2） 电制冷空调+城市管网蒸汽（方案二）；（3） 蓄能互联热泵系统（方案三，本文推荐方案）。蓄能互联热泵集制冷、供热、生活热水供应为一体，夏季制冷能效比高，冬季制热将再生能源（空气能、太阳能、污水、冷凝水以及医院其他可回收废热等）通过蓄能平台储存及热泵的二次提升，转移为高温位热能，节能效益十分显著。结合医院建筑用能特点，蓄能互联热泵系统以再生能源利用、节能降费显著、功率调节范围宽、智能控制、初投资低等特点在可行的方案中脱颖而出。以北方某医院综合楼制冷供热为例，三种方案的用能费用如图所示。基于热能综合利用中福丽恒聒桑回菊专院建筑能耗监控管理系统建设、医院污水利用、太阳能利用等有益于“绿色医院”建设的内容。一、医院制冷供热特点医院空调担负着创建舒适、健康室内环境，有效防止院内感染的重任。随着医疗需求的不断增长，患者、医务工作者以及先进的诊疗设备，完备的检验、分析、诊断科室对环境的要求不断提高，制冷供热及其他方面的用能日益增大。医院建筑是一个使用功能较为复杂的建筑，具有能源种类繁多的特点，一般有：冷、热、电、水、汽、燃气或燃油及医用气体等，其中电力与燃气（蒸汽）占总能耗的95%左右。有关资料表明，我国医院建筑能耗是一般公共建筑的1.6~2倍。医院能耗主要用于制冷、供热（供暖及高温消毒用蒸汽、生活热水）、照明、动力、办公设备、医疗设备、食堂及其它方面，其中制冷与供热用能占总能耗的比例为54%~65%，医院制冷及供热能耗居高不下的现状，意味着存在巨大的节能空间O1.1医院建筑的特点（1） 单体建筑涵盖一所医院的几乎全部功能，内部布局复杂，常形成大面积建筑内区，房间数量庞大且多为小房间，多数房间无法实现自然通风。（2） 科室众多，诸如门诊、急诊、手术、医技、病房、手术室、CT室、MR室、ICU病房、中心供应室、后勤，办公室等，不同的科室对环境的要求有较大差异，用冷（热）时间并不一致。（3） 医疗设备、医疗支持系统、建筑机电系统庞杂分散，有些属于连续性运转，一天24小时就诊不能间断，需全方位、全天候地为病人提供服务。（4） 易感染人员高度集中，多种病源并存。1.2医院建筑制冷（热）源的特点（1） 冷（热）负荷变化较大。冷（热）源除应满足最大负荷外，还必须适应在小负荷下运行，在变负荷运行过程中应保持较高的能量效率。（2） 季节性制冷（供暖）与过度期制冷（供暖）并存。医院建筑既需要季节性的制冷（供热），有些科室还需要全年空调，如洁净手术部、无菌病房、重症监护病房等。若单独为这些部门而开启整幢大楼的空调冷热源，其能耗将相当大。因此，为了确保这些科室在过渡季节能独立使用制冷（热）设备，需为其设置单独的冷（热）源。（3） 热负荷较大。除冬季供暖之外，消毒、食堂餐饮等处需常年使用蒸汽，全天候生活热水供应等使热负荷增大。1.3医院制冷供热节能医院制冷供热的节能是一个系统工程，应从“管理节能、设备节能、技术节能、控制节能”等四个方面采取综合措施。（1）管理节能建立医院建筑能耗监控管理系统，针对医院建筑能耗特点在建立较为完善的用能计量体系基础上,对冷水、电、蒸汽、燃气、热能、热水等公用资源进行全过程、全时制监控，实现抄录自动化、统计无纸化、分析实时化，自动完成对不同区域以及分散设备的能耗数据采集、整理;运用数据管理平台，按照规范的能耗指标计算通则，统计和计算出建筑能耗，向各相关部门提供需要的用能数据、存在的问题及解决方案。从而有针对性地实施节能操控方法、建立和实施能耗控制方案，在全面掌握用能信息的基础上，为改造、调整和优化方医院建筑能耗设备提供数据支持，实现管理节能。（2） 设备节能在合理的初投资预算内，选用高能效冷（热）源设备，充分利用医院废热和再生能源，降低制冷（热）对一次能源的消耗。（3） 技术节能运用成熟的节能技术，如采用变频技术减少水系统泵机电耗；采用冷凝水回收技术;锅炉排烟余热回收技术；污水源热泵技术；太阳能技术降低医院制冷供热系统能耗。（4） 控制节能以计算机、PLC、变频器、传感器等硬件为核心，集成闭环控制技术、PID运算、模糊技术和人机整合技术，对制冷供热系统进行实时的优化调节，使制冷供热系统运行在最佳状态。当环境温度、空调末端负荷变化时，运用温度补偿、模糊计算方法预测出末端空调负荷所需的冷（热）量，以及各路冷冻水供回水温差、压差和流量的最佳值，并以此控制冷冻泵，使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在最优值，降低电、油、气、水等能源消耗，实现无人值守。二、医院暖通机房建设方案的选择结合医院建筑的特点，从保证制冷供热品质、降低初投资、节能降耗等方面，以综合节能理念对冷（热）源方案作以比较，并提出推荐方案供院方选择。2.1水源热泵方案水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为为冷、热源，进行转换的空调技术。地球表面浅层水源（一般在1000米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都比较稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量 “取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖水源热泵系统集制冷、供暖、生活热水供应为一体，利用可再生能源，环保效益显著，具有高效节能、节水节电、维护方便等一些列优点，是目前空调系统中能效比 （COP、EER值）最高的制冷供热方式。蒸发器压缩机冷凝器图21水源热泵示意图水源热泵系统的缺点：受可利用的水源条件限制。开式系统对水源要求比较苛刻。闭式系统从地下抽水回灌必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井并找到合适的水源,同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。受当地政府对于地下水利用政策的限制。作为国家的资源之一，政府对开采与使用有地下水，有各种限制政策和法规。获取地下水时，要通过有关政府主管部门的同意方可。水资源管理部门各地设置不同，大体上有如下部门进行管理：计划局、市政局、地矿局、水务局、节水办等。初投资大。水源热泵系统的初投资除机组之外，闭式系统打井的费用较高。以本案为例，需打井约5组,仅打井的费用就高达200多万元。维护费用高。地下水位受水流量的大小而变化，制热能效比受水源的热工性能等因素影响，因此要保持建筑物的制冷供暖效果，需经常对水源井、回灌井进行专业维护 ，此项费用较高。存在地质灾害的危险。水源热能的良性循环一旦失衡会破坏地层结构而造成塌方、凹陷、地下水位降低等地质灾害。2.2空气源热泵方案空气源热泵利用无处不在的空气中的能量作为低温热源，通过 少量电能驱动压缩机运转，经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换，然后通过循环系统，提取或释放热能，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。空气源热泵作为冷热源，无需复杂的配置、昂贵的取水、回灌或者土康换热系统和专用机房，有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势。作为热泵技术的一种，有“大自然能量的搬运工”的美誉。目前空气源热泵在长江以南地区使用暴露出来的问题主要集中在输出功率衰减和结霜等问题上。空气源热泵以空气中的温差来工作，所以有制冷、制热系数随室外温度的降低（冬季）或升高（夏季）衰减的缺点，由于空气能是分散能源，制热速度慢，热效率不是很高。此外空气源热泵容易出现结霜问题，至今此问题并没有得到有效解决。空气源热泵在我国北方地区作为冬季采暖热源尚无成功案例。2-2空气源热泵示意图2.3电制冷空调+燃气锅炉（1）夏季采用水冷制冷机组（螺杆机或离心机），配套设施为冷却塔及水系统机电设备。（2）冬季供热配置真空燃气热水锅炉，配套设施有：烟囱、控制柜、循环水泵等。（3） 优点1） 夏季制冷能效比高，其制冷能效值（EER）可达到5~5.5。2） 冬季制热采用燃气热水锅炉，供暖水温高，效果好；设备初投资较低。（4） 缺点1） 燃气锅炉热效率为0.8~0.92，加之天然气价格呈上升趋势，因此冬季供热能耗成本大；2） 夏季制冷采用的水冷制冷机组，造成制冷供热设备的利用率低、总体投资高。2.4电制冷空调+市政管网蒸汽夏季采用水冷制冷机组（螺杆机或离心机），配套设施为冷却塔及水系统机电设备。优缺点如上所述。冬季以市政管网蒸汽为热媒，经自备换热站汽 /水换热提供空调用循环热水，这是一种将高温位热能转移为低温位热能的过程，综合换热效率低。当开通市政管网需缴纳不菲的“碰口费”，和蒸汽单价较高时，这种供热方式，初投资、能耗均不占优势。2.55医院制冷供热推荐方案在保证可靠性高、制冷供热品质优良的前提下，应通过机房设备的合理配置，减少设备闲置，降低初投资；通过对医院热能资源的综合利用，大幅降低用能成本。为此，推荐医院综合楼采用蓄能互联热泵中央空调系统 （简称：蓄能互联热泵）方案。一套蓄能互联热泵系统即可满足夏季制冷和冬季供暖需求，设备利用率高、运行可靠、节能效果显著。蓄能互联热泵系统由双制式螺杆热泵机组、低环温热能动力单元及蓄能平台等设备组成，具有制冷和供热双重功能，其制冷供热主机为双制式螺杆机组。（1） 夏季制冷通过冷却塔与大气的热交换和热泵作用，对建筑物供冷并将热量散发至大气中。蓄能互联热泵系统主机采用法凯速玛低温双螺杆机组，进口制冷配件，运行平稳，经久耐用；壳管式冷凝器和蒸发器，结构简单、换热稳定、效率持久。维护方便、运行寿命长，故障率低；采用模块化系统控制，即使其中一部分出现问题其他压缩机也可正常运行。由于双制式螺杆机组具有良好的负荷无级调控特性，可变负荷节能运行，制冷能效比（EER）24.5o（2） 冬季制热由低环温热能动力单元提取空气中的低品位热能，通过向双制式螺杆热泵机组输入少量电能，得到大量高品位热能。此时双制式螺杆机组的运行相当于水源热泵，其冬季制热能效比（COP）可达到2.8~3.5o（3） 蓄能平台蓄能平台作为蓄能互联热泵中低温热源与高温热源之间的蓄能缓冲环节，具有相变蓄热功能，其蓄热能力为69kW/1V。在实行分时计费地区蓄能平台可利用谷段电价蓄能，既节省用能费用，又有利于电网负荷的移峰填谷。根据医院的热能资源，蓄能平台可将太阳能、冷凝水、污水等蕴含的低品位热能存贮起来，通过最大限度地无支出环保蓄能，进一步提高热泵系统的可靠性，降低用能费用。（4）智能控制与蓄能互联热泵配套的中央空调智能控制系统（专利技术），使制冷供热系统高效、可靠、无人值守运行。通过有效的智能控制技术，使系统始终处于节能运行状态，进一步降低系统能耗。智能控制的主要作用有：D控制热能动力单元、蓄能平台、螺杆机组的协调运行；2） 按照冷（热）负荷变化及时调节水源侧、使用侧输出功率；3） 自动调整蓄热及释热方案；4） 降低水系统机电设备能耗；5） 在线显示系统运行参数；6） 根据室外温度变化，实行温度补偿，自动调节末端冷（热）负荷；7） 监控系统运行，实现系统的安全防护。2.6政策支持以热泵技术为核心建立的蓄能互联中央空调，为绿色供热另辟奇径，完全顺应了国家节能减排政策。国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施;在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。建筑节能、绿色医院理念已成为业内共识，近年来地方政府对可再生能源的利用从立法和发展战略高度给予了相关奖励政策，支持公共机构建筑节能技术的运用和节能项目改造。三、蓄能互联热泵制冷供热方案北方某医院综合楼一期由医技、门诊、病房三部分呈“E”字形组成。其中医技和门诊部分：地下一层，地上六层（第六层为局部，用作电梯房、楼梯间）；病房部分：地下一层，地上七层（第七层为局部，用作电梯房、楼梯间），建筑高度23.8m，建筑面积33999.25mg空调面积26000武。二期地上十一层，局部十二层。首层为住院大厅及景观架空，二层为医院办公室，三至十一层为