熱回收型風(fēng)冷式熱泵機組在醫(yī)院潔凈手術(shù)部中的應(yīng)用

1、熱回收型風(fēng)冷式熱泵機組在醫(yī)院潔凈手術(shù)部中的應(yīng)用引言隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，風(fēng)冷熱泵機組越來越多的被采用。夏季，風(fēng)冷熱泵機組在運行的同時，會通過空氣側(cè)換熱器向環(huán)境中散發(fā)出大量的冷凝熱，冷凝熱的排放不但使城市氣溫不斷升高，而且在城市中心形成“熱島”效應(yīng)。如果把這部分能量回收加以利用，不但可以節(jié)約能源、減少二氧化碳排放，而且可以保護環(huán)境?；诖?，很多廠家開發(fā)了部分熱回收型和全部熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組。這種機組在夏季運行時部分或者全部回收空調(diào)產(chǎn)生的冷凝熱;在過渡季節(jié)可運行熱泵熱水器模式產(chǎn)生熱水;在冬季則可運行熱泵模式或熱泵熱水器模式。熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組原理熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱

2、泵機組通常是在原機組壓縮機和標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷冷凝器間串聯(lián)一個熱回收換熱器，它將壓縮機排出的高溫氣態(tài)制冷劑的熱量傳遞給熱回收換熱器產(chǎn)生熱水。通過控制熱回收換熱器的進出水溫度或者標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷冷凝器的散熱量來調(diào)節(jié)熱回收量的大小。當(dāng)夏季運行時，通過水側(cè)熱交換器、熱回收換熱器、空氣側(cè)熱交換器三者之間通過控制實現(xiàn)相互切換 ，可實現(xiàn)空調(diào)制冷、制冷加熱回收、熱泵熱水器三種模式;當(dāng)過渡季節(jié)運行時，通過風(fēng)側(cè)熱交換器和熱回收換熱器實現(xiàn)熱泵熱水器運行模式;當(dāng)冬季運行時，通過空氣側(cè)熱交換器、水側(cè)熱交換器、熱回收換熱器實現(xiàn)空調(diào)制熱、熱泵熱水器、空調(diào)制熱加熱泵熱水器三種模式。各種運行模式流程及閥門狀態(tài)如圖1和表1所示： 1 壓縮機;2

3、，3，9，11電磁閥;4四通閥;5風(fēng)側(cè)熱交換器;6熱回收換熱器;7，8，14，17，18單向閥;10電子膨脹閥;13過濾器;15儲液器;16水側(cè)熱交換器 醫(yī)院潔凈手術(shù)部夏季用熱泵機組的系統(tǒng)方案醫(yī)院潔凈手術(shù)部因其使用的特殊性，要求室內(nèi)全年溫濕度不變，因此全年要求使用空調(diào)。一般說來，醫(yī)院潔凈手術(shù)部的潔凈手術(shù)室和輔助用房根據(jù)級別要求獨立或合用凈化空調(diào)系統(tǒng)，采用分散或集中處理新風(fēng)的一次回風(fēng)系統(tǒng)。在一般的設(shè)計中，醫(yī)院潔凈手術(shù)部在夏季和冬季的運行采用醫(yī)院集中冷熱源(離心冷水機組加市政熱水或其它形式)提供空調(diào)冷熱水，而在集中冷熱源過渡季節(jié)停開或冬夏季故障時，運用風(fēng)冷熱泵(不帶熱回收)做為其過渡季節(jié)冷熱源和備

4、用冷熱源。在其夏季和部分過渡季節(jié)的運行中，由于其采用一次回風(fēng)系統(tǒng)，故需要一定的再熱量，這部分再熱量可由電，蒸汽或者熱水提供。在醫(yī)院無外部熱源的情況下，這部分再熱量只能靠電來提供。本文探討了由熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組代替醫(yī)院集中冷源在夏季同時給醫(yī)院潔凈手術(shù)部提供空調(diào)冷水和再熱熱水的系統(tǒng)方案。系統(tǒng)運行模式在夏季，醫(yī)院潔凈手術(shù)部同時需要供冷和再熱，這正好可以利用熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組的制冷加熱回收模式，如表1中模式2。在制冷系統(tǒng)中增加一個熱回收冷凝器，在制冷的同時通過這個增加的熱回收冷凝器來加熱熱水，從而為潔凈手術(shù)部提供免費的再熱熱水。經(jīng)濟性分析以下就醫(yī)院潔凈手術(shù)部夏季用方案一：醫(yī)院集中冷源(

5、水冷離心式冷水機組)提供空調(diào)冷水，用電提供再熱量和方案二：熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組的制冷加熱回收模式同時提供空調(diào)冷水和免費的再熱熱水這兩個方案進行經(jīng)濟性比較。理論分析根據(jù)公共建筑節(jié)能熱泵機組在額定制冷量大于50kW時其性能系數(shù)不應(yīng)低于2.80。若假定醫(yī)院潔凈手術(shù)部的制冷量為A，再熱熱量為B，電再熱效率為100%，則兩個方案耗電量如下：方案一：夏季每小時的耗電量Q1=(A/5.10+B)kW方案二：夏季每小時的耗電量Q2=A/2.80kW若要Q1Q2，則B16.1%A。因此，拋開其它經(jīng)濟因素不計，僅就機組的耗電量進行經(jīng)濟性比較來說：只要潔凈手術(shù)部的再熱熱量占到其制冷量達一定比例，方案二就能產(chǎn)生

6、經(jīng)濟效益和節(jié)能效果。實例分析某地有一個醫(yī)院工程，夏季醫(yī)院總制冷量為5800kW，其中潔凈手術(shù)部制冷量852kW，需要再熱量190kW(潔凈手術(shù)部所需再熱熱量為其制冷量的22.3%)。夏季空調(diào)運行時間為120天，潔凈手術(shù)部每天折算成滿負(fù)荷運行時間為6小時。醫(yī)院用電價格按1元/kWh計算。方案一：醫(yī)院集中冷源選用封閉型離心式冷水機組三臺，每臺制冷量為1934kW，耗電量為349kW;冷水循環(huán)泵三臺，每臺耗電量55kW;冷卻塔三臺，每臺耗電量15 kW;冷卻水循環(huán)泵3臺，每臺耗電量45 kW。用集中冷源為潔凈手術(shù)部提供空調(diào)冷水，用電為其提供再熱熱量。此時潔凈手術(shù)部一個夏季制冷周期的運行費用約為：Q1

7、 =852×(349×3+55×3+15×3+45×3)/5800+190×6×120×1=284000元方案二：醫(yī)院潔凈手術(shù)部選用兩臺部分熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組，每臺制冷量為428 kW，部分熱回收量為100.4 kW，熱回收熱水供回水溫度45/40，耗電量為130kW，每臺熱回收熱泵機組較不帶熱回收的機組需要增加的費用為45000元(采用方案一時做為過渡季節(jié)和備用冷熱源的不帶熱回收風(fēng)冷熱泵機組的初投資仍存在);為熱泵選用的冷水循環(huán)泵三臺(兩用一備)，每臺耗電量7.5kW。用部分熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組為潔

8、凈手術(shù)部提供空調(diào)冷水和免費的再熱熱水。此時潔凈手術(shù)部一個夏季制冷周期的運行費用為：Q2=(130×2+7.5×2)×6×120×1=198000元方案二與方案一比每個夏季制冷周期節(jié)約費用為：Q=284000-198000=86000元選用部分熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組比選用普通熱泵機組增加的費用為45000×2=90000元，故投資回收期為90000/86000=1.05年。另外，由于醫(yī)院潔凈手術(shù)部夏季的冷量由熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組提供，因此可減少做為集中冷源的離心機組及其配套的冷水循環(huán)泵、冷卻塔、冷卻水循環(huán)泵的初投資。由以上分析可知，醫(yī)院潔凈手術(shù)部在夏季運用熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組可免費獲得再熱熱水，比利用集中冷源(離心機組)加電再熱的方案能帶來明顯的經(jīng)濟效益和節(jié)能效果。結(jié)語對于潔凈手術(shù)部夏季空調(diào)運行時間越長，需要的空調(diào)再熱熱量越大(此時可選用全熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組)，潔凈手術(shù)部用熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵機組的經(jīng)濟效益和節(jié)能效果越明顯。另外，潔凈手術(shù)部在過渡季節(jié)的部分運行時間里也同樣需要制冷加熱回收的運行模式，這更增加了潔凈手術(shù)部用熱回收型風(fēng)冷螺桿式熱泵