【摘 要】本文結(jié)合某工程實(shí)例,針對(duì)某醫(yī)院采用的空氣源熱泵系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行總結(jié)分析,根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù),從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兩方面進(jìn)行綜合研究,探討了空氣源熱泵系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】空氣源熱泵;性能評(píng)估;優(yōu)化設(shè)計(jì)
引言
醫(yī)院建筑具有使用要求高、功能復(fù)雜、總體能耗大等特點(diǎn)。暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗可占醫(yī)院總能耗的50%以上,單位建筑面積的暖通空調(diào)能耗是辦公建筑的1.6~2.0倍;其中空調(diào)冷熱源的能耗約占暖通空調(diào)總系統(tǒng)能耗的50%,降低空調(diào)冷熱源系統(tǒng)的能耗是空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵,也是醫(yī)院節(jié)能的重點(diǎn),人們?cè)谶@方面開(kāi)展了相關(guān)的研究工作。
1 項(xiàng)目概況
1.1醫(yī)院建筑能耗概況
該醫(yī)院是位于福建某三級(jí)甲等醫(yī)院。主要由病房樓、醫(yī)技樓、門急診樓、康復(fù)樓和行政辦公樓等九棟建筑組成。其中病房樓需要全年供應(yīng)生活用熱水.夏季供冷、冬季供暖的空調(diào)系統(tǒng)都是全天24小時(shí)運(yùn)行.其單位面積的空調(diào)系統(tǒng)能耗較高。改造前,醫(yī)院的空調(diào)、生活熱水等的供應(yīng)源于能源中心的燃油鍋爐和蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組。夏季通過(guò)燃油鍋爐產(chǎn)生的蒸汽提供給溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組制冷,冬季燃油鍋爐提供蒸汽,進(jìn)行熱交換后,提供空調(diào)系統(tǒng)的供暖用熱水;全年的生活用熱水也是用燃油鍋爐產(chǎn)生蒸汽作為熱源。
1.2醫(yī)院改造方案
醫(yī)院運(yùn)營(yíng)成本的不斷攀升,給醫(yī)院帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān),故而,該醫(yī)院決定針對(duì)醫(yī)院的住院病房的其中A,B,C號(hào)樓進(jìn)行考察、改進(jìn)。這三棟樓的建筑面積將近3萬(wàn)平米,空調(diào)協(xié)同及熱水供應(yīng)系統(tǒng)地耗能量非常大。該次調(diào)研中,分別將該三棟樓的空調(diào)及熱水供應(yīng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí),均升級(jí)為兩組空氣源熱泵機(jī)組。其中一組冬季熱運(yùn)行,夏季冷運(yùn)行,可給樓中人員供熱。另一組全年運(yùn)行,負(fù)責(zé)給樓中用戶提供熱水。
2 空氣源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用
此次改進(jìn)同時(shí)滿足了醫(yī)院這三棟樓的熱水供應(yīng)及夏季供冷、冬季供暖的目的,給醫(yī)院節(jié)省了大量的柴油及電力能源。以上空氣源熱泵機(jī)組中包含的兩臺(tái)設(shè)備采用如下所示的配置:
其一消耗10701124熱量,輸入功率是206/290kW。
其二消耗366/454熱量,輸入功率是102kW。
2.1空調(diào)用冷熱源系統(tǒng)
雙螺桿壓縮機(jī)的使用,使得空氣源熱泵機(jī)組在運(yùn)行時(shí)沒(méi)有那么大噪音、振動(dòng)幅度小,并且具有較高的容積效率,負(fù)載大時(shí)可控制壓縮機(jī)增大輸出能量,反之則減少。殼管式熱交換機(jī)以及內(nèi)螺紋外螺旋無(wú)縫紫銅管均是效率較高的,故而該系統(tǒng)中水側(cè)熱交換器能夠在高熱效率的條件下運(yùn)行;空氣側(cè)熱交換器則是通過(guò)V型盤管樣式的設(shè)計(jì),來(lái)提高熱量外散效率。此外,該機(jī)組采用并聯(lián)的方式布置數(shù)臺(tái)壓縮機(jī),系統(tǒng)地可靠性則是通過(guò)壓縮機(jī)的冷媒回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.2生活熱水用熱源系統(tǒng)
冬季時(shí)節(jié),該系統(tǒng)能夠同時(shí)提供生活熱水及空調(diào)降溫用的冷水,生活熱水通過(guò)空調(diào)設(shè)備制熱而非電加熱的方式產(chǎn)生,并且能夠在-5℃~-43℃的范圍內(nèi)自動(dòng)切換熱水供應(yīng)模式來(lái)控制供應(yīng)熱水的溫度。
2.3節(jié)能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
在改進(jìn)后,該醫(yī)院采用電表計(jì)量額度控制的方式來(lái)監(jiān)控改進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行,如果電表中計(jì)數(shù)有異常,則能夠及時(shí)報(bào)警來(lái)提高醫(yī)院設(shè)備的安全性。
3 空氣源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)性能評(píng)估
3.1節(jié)能量、節(jié)能率的確定方法
該醫(yī)院在設(shè)備改進(jìn)前后的柴油及電力能耗情況分別是由改進(jìn)前后設(shè)備柴油耗油量及改進(jìn)后新設(shè)備的電量計(jì)數(shù)得出。而實(shí)際情況是,該醫(yī)院并沒(méi)有實(shí)時(shí)地統(tǒng)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)地電力消耗,在改進(jìn)實(shí)施后,對(duì)鍋爐柴油用量及改進(jìn)設(shè)備的電量都進(jìn)行了計(jì)量。故而改進(jìn)前的電力消耗可通過(guò)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的記錄報(bào)表而分析機(jī)組及水泵等設(shè)備的額定功率、運(yùn)行了多少時(shí)間、設(shè)備的負(fù)載情況計(jì)算得出,改進(jìn)后除了上述方法計(jì)算水泵等沒(méi)有計(jì)量耗電情況的設(shè)備的耗電量外,還需讀取耗電計(jì)量的機(jī)組設(shè)備的耗電量。
3.2節(jié)能量、節(jié)能率的確定
(1)改造后的鍋爐節(jié)能量
鍋爐的節(jié)能量主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:空氣源熱泵機(jī)組夏季替代蒸汽型溴化鋰機(jī)組供冷。空氣源熱泵機(jī)組冬季替代鍋爐供暖;空氣源熱泵熱水機(jī)組全年替代鍋爐制取生活用熱水。節(jié)能改造前后鍋爐柴油耗量均有數(shù)據(jù)記錄,2009年柴油耗量1580t、2011年柴油量710t、其中節(jié)省柴油量870t、折合標(biāo)煤量1267.677t。
改造后空氣源熱泵機(jī)組和熱泵熱水機(jī)組全年運(yùn)行耗能節(jié)能改造后空氣源熱泵機(jī)組和熱泵熱回收機(jī)組安裝了電表.故可通過(guò)計(jì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得到其耗能量如下:
2011年機(jī)組耗電量2996640/kWh,折合標(biāo)煤量898.992t。
在設(shè)備改進(jìn)前,三棟樓中A樓采用兩臺(tái)蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組來(lái)完成夏季制冷功能;B樓則是兩臺(tái)螺桿式水冷冷水機(jī)組來(lái)完成,C樓中只有7、8層是調(diào)研范圍,只需一臺(tái)螺桿式水冷冷水機(jī)組來(lái)完成夏季制冷的目的。三棟樓中的機(jī)組在改進(jìn)前均未分項(xiàng)計(jì)量其耗電量,其改進(jìn)前的耗電情況(如圖1所示)可以通過(guò)改進(jìn)后機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)從而推斷改進(jìn)前機(jī)組的負(fù)載情況,并根據(jù)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間及額定的輸入功率計(jì)算得出。其具體的耗電情況如下所示:
2011年機(jī)組耗電量617980/kWh,折合標(biāo)煤量185.394t。
(2)改造前后水泵及冷卻塔等設(shè)備的耗電量
由于節(jié)能改造前后水泵及冷卻塔等設(shè)備沒(méi)有進(jìn)行獨(dú)立的分項(xiàng)計(jì)量,故根據(jù)改造后設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和額定輸入功率等來(lái)計(jì)算這些設(shè)備的耗電量。改造前后水泵及冷卻塔等設(shè)備的耗電量如圖2所示。
3.3節(jié)能指標(biāo)
(1)改造后的全年總節(jié)能量
該醫(yī)院改造后全年總節(jié)能量為改造前后鍋爐節(jié)能量、改造前螺桿式水冷冷水機(jī)組加蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組、水泵以及冷卻塔等設(shè)備的耗能量之和減去改造后空氣源熱泵機(jī)組、空氣源熱泵熱水機(jī)組以及水泵等設(shè)備的耗能量。節(jié)能改造后全年總節(jié)能量詳見(jiàn)表1。
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