某医院病房水源热泵应用实例

　　摘要：水源热泵技术能够实现从低温处到高温处的转移利用，是近年来新兴的能源技术，其显著特点是可靠、经济、节能。本文结合谋医院病房水源热泵应用实例，分析了水源热泵工程实施的的概况和工程技术设计，总结了其在实施过程中系统的运行状况，提出一些相应的改进建议。
　　关键字：水源热泵；工程；运用；节能
　　随着国家对于建筑节能的日益提倡，可再生能源将在建筑节能中的应用逐渐广泛起来。水源热泵是利用可再生能源中的地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源，进行转换的绿色空调技术，对建筑物进行夏季供冷、冬季供热的系统，其显著特点是可靠、高效、经济、节能、环保。一般的医院建筑，空调能耗占到了医院总能耗的50％～70％，这造成了对能源的极大浪费和增加了医院的经济负担。因此，如何合理开发地表水资源作为空调系统的可再生的资源，使之适应建成现代化的、既符合病人及医护人员的要求又满足医院未来发展的医院的要求，是摆在设计师面前的一个紧要任务。
　　1水源热泵的原理
　　水源热泵技术在近几年也有了很大的发展，其节能效果为众多研究结果和工程项目实践所验证[1-2]。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。地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。夏季，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，生产井与回灌井交换，将室内余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。冬季热泵机组从生产井提供的地下水中吸热，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，提高品位后，对建筑物供暖，把低位热源中的热量转移到需要加湿和供热的地方，取热后的地下水通过回灌井回到地下。通常水源热泵消耗1kw的能量，用户可以得到4kw以上的热量或冷量。
　　
　　2工程概况
　　某医院集医疗、科研、教学于一体的大型综合性医院，承担着近200万人的预防保健任务、医疗救治和市内外医学院校及县内乡镇中心卫生院的科研教学、实习任务。该医院院内建筑有办公楼、门诊楼、病房楼和宿舍楼四种，其中病房楼位于医院北侧，总建筑面积约为28000m2，高度约为83.5m，床位数324个，由地上13层及地下1层组成。主要为手术室、ICU、康复中心、病房及地下汽车库。该医院紧当地某水库，水库水容量常年维持在14-20万m3左右，水深常年保持在5-7.5m，水体表面积为30000m2，根据检测报告水库水质偏营养化，无毒害，水体腐蚀作用不太强，水质相对较好，为采用水源热泵空调系统提供了有力的保障。该工程里用水库的水作为该空调系统的低位冷热源。
　　3工程技术设计
　　3.1冷热源系统概况
　　该冷热源的设计既要要求整个系统的初投资和运行费用较低，又要求医院的供冷供暖系统以及病房的给排水有一定的独立性、稳定性和可靠性。经过多方案比选，利用到当地水库丰富的地下水资源。既能环保节能，运行又稳定可靠、费用低，将此较为经济可行的带热回收水源热泵机组作为空调系统的主要冷热源[3]。设计选用2台大型水源热泵机组，全自动综合水处理器2台，旋流除砂器3台，选择性能较优越的离心式水泵4台。每台机组设4组压缩机，对其中一台机组的两台压缩机进行双电源供电，可提供最大1112kw热量或906kw制冷量，作为本建筑净化空调系统过度季节冷热源，保证手术室等净化空调全年正常运行。其中单台制冷量1812kw，制热量2224kw。全院空调冷负荷平均指标：180W／m2，热负荷为200w/m2，足以满足要求。机组冬季供、回水温度为50℃／45℃，夏季供、回水温度为7℃／12℃。为了解决高等级病房楼生活热水供应，另选择一台全年制热运行的高温型水源热泵机组，热水供、回水温度为65℃／40℃，制热量422kw，热水在板式水一水换热器内完成换热后回到机组。
　　3.2空调系统
　　3.2.1空调水系统
　　空调水系统为一次泵，冷热合用两管制系统；大楼的空调侧循环水系统由空调循环水泵、板式换热器、水-空气热泵机组等组成；两台水源热泵机组并联设置，可以开1台或2台；系统板式换热器设于地下1层机房内，机房地面标高低于湖水表面约20m。选用3台空调水循环泵，两用一备，水泵用变频节流仪控制；为了便于系统调节，运行安全和降低工程造价，达到节能运行，空调侧水系统采用闭式循环双管制同程式变流量系统。空调循环水采用软化水；设循环水旁流式处理器对循环水进行净化、除垢。空调水泵采用变频水泵，根据远端供回水管之间的压差进行调节，实现节能运行，降低运行费用。
　　3.2.2空调风系统
　　空调系统拟采用分散布置的水-空气热泵机组。机组分散设置，不需设置集中机组，调节方便、控制简单且便于科室计量。同一系统不同房间可以同时制冷和制热，能满足建筑内外区及不同人员的个性化要求。住院大堂和住院药库等大空间采用吊顶式空调机组全空气系统。冬季室内温度20℃～25℃，相对湿度>40％，主机运行负荷在50％以内(一个机头)，区域温差控制在2℃～3℃之间。混合后的室内空气和室外新风处理至送风状态后经消声静压箱、风管和设于吊顶上的散流器送到室内；通过顶部回风口集中回风；热泵机组在进行冬、夏季制冷与制热工况转换时，必须通过管道阀门的启闭来实现，设计时一定要考虑机组外部管路及阀门的设置并结合机房控制系统来实现操作。
　　4工程运行情况
　　本工程自2006年6月安装、调试、投入运行至今，效果良好，没有出现井水不能完全回灌现象及大面积的热力失调现象，水源水系统及机房系统运行稳定。该系统节能效果显著，健康舒适，有效控制院内交叉感染，无需再热，避免冷热抵消。对于手术室、ICU病房等恒温恒湿净化区域，夏季新风被直接降温除湿到送风状态，取消常规系统中将新风冷却后再热的冷热抵消。避免了能源的浪费。机组设定冬季热水供回水温度为50℃／45℃，水源水供回水温度为19℃／10℃，室内温度为20—23℃。夏季冷水供回水温度为7℃／12℃，水源水供回水温度为19℃／34℃，室内温度为22℃-25℃；
　　5结语
　　医院建筑作为耗能大户，设计时必须对空调通风系统采取合理的节能措施。我国有大量水资源可以利用，但水资源的品质和应用技术研究还不完善，因此在推广时，必须针对不同水体和建筑特性进行充分论证，以为用户设计一个既经济合理又节约运行费用的空调系统。在设计时要充分考虑机房位置及机组质量荷载的问题。干盘管仍应设置冷凝水管路系统，以提高系统的运行可靠性。企业应该设置专门的风险管理研究人员，提高对风险管理的认识。同时，推行强制性工程造价风险管理标准，有利于消除风险管理的弊端[4]。另外，水源热泵的节能效果应结合初期投资、运行费用、机组寿命等因素并进行综合比较确定。
　　参考文献
　　[1]沈彤，庄春龙．赵广健．等．水源热泵机组的节能效果及环境影响分析[J]．后期工程学院学报，2009，25(1)：73-77．
　　[2]郑峰．水源热泵技术在节能建筑中的应用[J]．建筑节能，2007，35(6)：10-12．
　　[3]刘拴强．刘晓华，江亿．温湿度独立控制系统在医院建筑中的应用．暖通空调，2009，39(4)：68-73．
　　[4]沈彤，庄春龙．赵广健．等．水源热泵机组的节能效果及环境影响分析．后期工程学院学报，2009，25(1)：73-77．