多功能熱泵-在潔凈手術室應用節(jié)能性分析

多功能熱泵--在潔凈手術室應用節(jié)能性分析第一頁，共39頁。前言

潔凈手術部冷熱源現(xiàn)狀

多功能熱泵機組原理

應用實例

結束語目錄第二頁，共39頁。改革開放三十多年來，我國醫(yī)院建設迅速發(fā)展，各地新建、改建了大量各等級的?？?、綜合性醫(yī)院，建立了較現(xiàn)代化的潔凈手術部。由于潔凈手術部的特殊性，成為醫(yī)院典型的高能耗部門。本文以醫(yī)院I級潔凈手術室能耗分析為例，結合自己的設計經驗，介紹一種新型冷熱源設備—多功能熱泵機組，在潔凈手術室的應用情況。并結合工程實例進行節(jié)能分析和計算，使?jié)崈羰中g部冷熱源設計更合理、更科學、更節(jié)能。前言第三頁，共39頁。

潔凈手術室空調統(tǒng)特點：一年四季處于制冷、制熱、再加熱的特殊狀況醫(yī)院潔凈手術部的耗能特點與醫(yī)院一般科室有所不同。由于潔凈手術室通常采用雙走廊平面布局，外圍的清潔走廊使得手術室不含外圍護結構，潔凈手術室基本處于內區(qū)，設備、照明和人員熱負荷常年占絕大部分比重。即使在冬季也需要制冷，但又不是十分典型的內區(qū)需要長期供冷。冬季在手術室工作前，室內熱負荷很小，仍需要進行供熱，在正常手術時隨著熱負荷的加大，空調系統(tǒng)又需要切換到供冷工況。

潔凈手術部冷熱源現(xiàn)狀第四頁，共39頁。風冷熱泵機組電加熱或熱水盤管現(xiàn)狀方案1：冷熱源：風冷熱泵機組水系統(tǒng)：采用四管制或二管制；風系統(tǒng)：潔凈空調箱，再加熱采用電加熱或熱水盤管

潔凈手術部冷熱源現(xiàn)狀第五頁，共39頁。

潔凈手術部冷熱源現(xiàn)狀現(xiàn)狀方案2：冷熱源：冷水機組+熱水鍋爐方案；水系統(tǒng)：采用四管制或二管制；風系統(tǒng)：潔凈空調箱，再加熱采用電加熱或熱水盤管水冷冷水機組鍋爐第六頁，共39頁。冷水機組電加熱或熱水盤管鍋爐風冷熱泵機組現(xiàn)狀方案缺點冷熱抵消存在同時使用冷凍機與鍋爐/電加熱的情況，能耗互相抵消第七頁，共39頁。現(xiàn)狀方案缺點1風冷熱泵機組：常規(guī)熱泵機組方案，效率都比較低，制冷制熱能效比COP=3.0左右，而且二管制無法同時制冷空氣源熱泵第八頁，共39頁。鍋爐現(xiàn)狀方案缺點2冷水機組+熱水鍋爐方案：冷熱分為兩套系統(tǒng)，系統(tǒng)復雜系統(tǒng)效率低，能源粗放式利用鍋爐冷水機組第九頁，共39頁。冷熱源一體機的工作原理是能量的回收和有效利用，它有壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、可變換熱器等組成。采用二個獨立回路的四管制水系統(tǒng)，作為系統(tǒng)的

熱源，風扇-翅片換熱器功能是在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進行切換，進行冷熱量調節(jié)和平衡的作用，系統(tǒng)的工作原理如圖所示。這樣的設備可代替鍋爐+冷水機組模式，實現(xiàn)多功能冷熱源一體機，同時解決潔凈手術部冷凍去濕、再加熱的要求，達到恒溫恒濕控制的目的。

多功能熱泵機組原理第十頁，共39頁。風扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進行切換，進行冷熱量調節(jié)多功能熱泵機組原理壓縮機平衡換熱（空氣）第十一頁，共39頁。風扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進行切換，進行冷熱量調節(jié)冷凍水工況1：單制冷工況

多功能熱泵機組原理第十二頁，共39頁。風扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進行切換，進行冷熱量調節(jié)

熱水

工況2：單制熱工況多功能熱泵機組原理第十三頁，共39頁。多功能熱泵機組原理工況3：同時制冷制熱工況風扇-翅片換熱器——在蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進行切換，進行冷熱量調節(jié)冷凍水

熱水

液氣分離器儲液罐冷凝器壓縮機蒸發(fā)器冷凝器第十四頁，共39頁。熱回收冷熱都回收冷、熱源一體機組——能量提升機（四管制冷、熱水機組）僅熱回收1.部分熱回收2.全部熱回收多功能熱泵機組與風冷熱泵機組、風冷熱回收熱泵機組的區(qū)別第十五頁，共39頁。多功能熱泵機組有別于空氣源熱泵和空氣源熱泵熱回收機組空氣源熱泵夏季制冷、冬季供熱；空氣源熱泵熱回收機組除了夏季制冷、冬季供熱外，在夏季制冷的同時能部分或全部進行熱回收提供熱水；多功能熱泵機組在全年任何季節(jié)都能單制冷，單供熱及同時制冷、供熱。多功能熱泵機組與風冷熱泵機組、風冷熱回收熱泵機組的區(qū)別第十六頁，共39頁。多功能熱泵機組特別適用于江南地區(qū)潔凈手術部的凈化空調系統(tǒng)。江南地區(qū)梅雨季、夏季濕度大，再熱量大，多功能熱泵機組能在制冷的同時回收冷凝熱，免費提供熱水用于潔凈空調箱再加熱，對于四管制水系統(tǒng)，解決了在梅雨季、夏季鍋爐運行問題；多功能熱泵機組優(yōu)點-夏季及過渡季節(jié)

第十七頁，共39頁。冬季手術室剛開始啟用時室內無余熱，此時為了達到室內溫度，循環(huán)空調箱需供熱；待手術進行后，手術室內有余熱產生，循環(huán)空調箱應制冷才能維持規(guī)定的室內溫度；采用了多功能熱泵機組即使在冬季，機組也能制冷，此時的冷量是在機組供熱的同時進行冷回收，免費提供空調冷量，真正能做到一機多用。多功能熱泵機組優(yōu)點-冬季第十八頁，共39頁。應用實例上海某一家三級甲等醫(yī)院潔凈手術室I級潔凈手術室面積56m2,高度3m,裝備有麻醉機，呼吸機，電刀等醫(yī)療設備。潔凈手術室要求,室內溫度T=24±1℃，相對濕度φ=50±5%，手術室人員14人，手術室設在三層，上層為技術夾層。計算結果為：總冷負荷Q=49.29Kw總濕負荷d=2.1Kg/h循環(huán)風負荷34.73Kw新風負荷14.56Kw根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》（50333-2002）I級潔凈手術室最小新風量為1000m3/h，手術室控制區(qū)2.6×2.4m2,手術室控制區(qū)送風量12000m3/h。正壓風量500m3/h，排風量500m3/h。

第十九頁，共39頁。應用實例1234空調方案:各手術室空調自成系統(tǒng)，避免交叉感染，可以靈活使用；新風集中控制；排風獨立，并且與手術室自動門連鎖；手術室始終處于正壓受控狀態(tài),第二十頁，共39頁。應用實例典型潔凈手術室空調系統(tǒng)圖第二十一頁，共39頁。應用實例一次循環(huán)風再加熱系統(tǒng)i-d圖第二十二頁，共39頁。在凈化空調系統(tǒng)中大風量，小溫差是一大特點。采用一次循環(huán)風系統(tǒng)設計，大風量處理到“機器露點”，再通過再加熱把風量處理到送風狀態(tài)點。這樣很大部分冷熱量互相“抵消”。

經計算，I級潔凈手術室總冷量49.29Kw，其中新風冷量Q=1.2*1000*(92.06-48.37)=14.56Kw，回風冷量Q=1.2*10000*（48.37-37.95）=34.73KW，再熱量Q=1.2*10000*(46.29-37.95)=27.8Kw。互相“抵消”的能量為27.8Kw，占全部冷負荷的56.40%，造成大量的能源浪費。應用實例第二十三頁，共39頁。

為了保持手術室內的溫濕度，空調常常采用一次回風系統(tǒng)，二管制水系統(tǒng)。

而冷熱源往往考慮手術室過渡季節(jié)使用，采用與中央空調系統(tǒng)分開的獨立熱泵

機組。

采用熱泵機組，水系統(tǒng)二管制，空調系統(tǒng)一次回風再加熱，冷、

熱抵消不

節(jié)能，而采用冷水機組+熱水鍋爐，系統(tǒng)復雜投資高。二者均沒有解決空調系

統(tǒng)再加熱的弊病，很明顯方案不盡合理。

而冷熱源一體機可以同時提供冷水和熱水，實現(xiàn)真正意義上的四管制，上述問

題就迎刃而解了。應用實例第二十四頁，共39頁。

多功能熱泵一體機有別于空氣源熱泵和空氣源熱泵熱回收機組，空氣源熱泵夏季制冷、冬季供熱；空氣源熱泵熱回收機組除了夏季制冷、冬季供熱外，在夏季制冷的同時能部分或全部進行熱回收提供熱水；冷熱源一體機在全年任何季節(jié)（一般環(huán)境夏季在46℃，冬季在-10℃可工作，

極端環(huán)境在50℃和-15℃都能工作），

都能單制冷，單供熱及同時制冷、

供熱。。應用實例多功能熱泵一體機的特點第二十五頁，共39頁。運行模式熱回收功能冷熱量分配沒有冬、夏季模式轉換，沒有四通換向閥。機組可靠性得到很大提高。夏季將廢熱回收，在提供冷水時，可提供50℃熱水。冬季可局部回收廢熱，作為高品質熱源提供熱水，并提供冷水。做到全年均能提供冷、熱水。多功能熱泵相當于一個全自動冷熱平衡機，通過微電腦控制系統(tǒng)，優(yōu)化用戶冷熱量分配，不需要外置設備平衡冷熱量，實現(xiàn)機組對用戶冷熱量最佳匹配。應用實例多功能一體機主要特點第二十六頁，共39頁。應用實例

江南地區(qū)梅雨季、夏季濕度大，再熱量大，冷熱源一體機能在制冷的同時回收冷凝熱，免費提供熱水用作再熱，對于四管制水系統(tǒng)，解決了在梅雨季、夏季鍋爐運行問題；

冬季手術室在手術前室內無余熱，此時為了達到室內溫度，循環(huán)空調箱需供熱，待實施一臺手術后，室內有余熱，循環(huán)空調箱應制冷才能維持規(guī)定的室內溫度，采用了冷熱源一體機即使在冬季機組也能制冷，此時的冷量是在機組供熱的同時進行冷回收，免費提供空調冷量，該機組能做到一機多用。第二十七頁，共39頁。應用實例傳統(tǒng)一次回風加再熱系統(tǒng)缺陷不能同時供冷供熱冷熱能耗互相“抵消”潔凈手術部冷熱源采用熱泵機組方案，一旦系統(tǒng)配置好了，就不能變動。為確保醫(yī)院手術室安全、可靠運行，常常在空調箱內增加電加熱，以滿足手術室在不同季節(jié)、不同工況下運行，必然會造成一定的能源浪費。第二十八頁，共39頁。應用實例多功能熱泵機組采用二個獨立回路的四管制水系統(tǒng)來同時提供冷水和熱水，并通過水系統(tǒng)上閥門的切換即可將冷熱量分配到所需空調箱，同一臺機組即可實現(xiàn)傳統(tǒng)方式中兩套設備才能達到的功能，實現(xiàn)冷熱量的綜合利用。這樣徹底解決了手術室冷熱量互相“抵消”的問題，是一個很好的節(jié)能方案。多功能熱泵+一次回風方案優(yōu)點第二十九頁，共39頁。應用實例我們以一家三甲醫(yī)院潔凈手術部16間潔凈手術室為例，其中Ⅰ級2間、Ⅱ級2間、Ⅲ級12間。潔凈手術室冷量計算結果見表第三十頁，共39頁。等級送風量（m3/h）冷量

(KW)循環(huán)冷量(KW)新風冷量(KW)

再熱量

(KW)備注I級1000049.334.714.627.8ε=12000KJ/KgII級500028.818.211.613.4ε=10000KJ/KgIII級300023.411.711.76.91同上

各級潔凈手術室冷量匯總

第三十一頁，共39頁。對I級潔凈手術室節(jié)能分析一間I級潔凈手術室理論節(jié)能可達約27.8Kw以一家三甲醫(yī)院潔凈手術部（16間潔凈手術室）為例，潔凈手術室再加熱能量約163Kw，一年運行6*250=1500小時，年可節(jié)約24.5萬度用電量。潔凈手術部冷熱源采用多功能熱泵機組，比傳統(tǒng)的熱泵機組節(jié)能約30%結論第三十二頁，共39頁。結論目前我院設計的潔凈手術部空調冷熱源，均采用多功能熱泵機組，取消空調箱內電再加熱器。通過幾年的實際運行，收到很好的節(jié)能效果。因此我們在醫(yī)院在建設潔凈手術部時，除了考慮降低空調設備總造價，還應關注能耗、運行費用等問題，不能因為多功能熱泵機組造價略高而放棄采用。夏季手術室內區(qū)、外區(qū)制冷冬季手術室內區(qū)制冷外區(qū)供熱潔凈手術部第三十三頁，共39頁。結論綜上所述，熱泵機組設備系統(tǒng)運行調節(jié)能力較差，如沒有為節(jié)能運行多作考慮，也會導致運行費用的提高。而冷熱源一體機相當于一個全自動冷熱量平衡系統(tǒng)，優(yōu)化了用戶冷熱量的分配，通過全自動的微處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機組對用戶的供冷、供熱量最佳匹配。因此采用新型冷熱源，對醫(yī)院節(jié)能具有積極意義。第三十四頁，共39頁。結束語在醫(yī)院空調系統(tǒng)中，冷熱源一體機特別適用于醫(yī)院特殊空調場合，如潔凈手術部、ICU、中心供應等，它能全年同時提供冷水和熱水，實現(xiàn)醫(yī)院空調冷卻去濕再加熱功能，解決冷熱量互相“抵消”而造成大量不合理能耗，是一種典型的空調節(jié)能方案。只要合理匹