三門峽市中心醫(yī)院暖通空調(diào)設(shè)計案例

三門峽市中心醫(yī)院空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

設(shè)計分享工程概況

本工程為河南省三門峽市中心醫(yī)院新住院大樓，總建筑面積47622m2，建筑高度99.75m，地下共二層，其中地下二層為人防區(qū)，地下一層為設(shè)備用房，空調(diào)主機房設(shè)在該層。地面上樓層的主要功能設(shè)置如下：1層為住院大廳、2層為中心供應(yīng)、3層為ICU病房、4層為中心手術(shù)室，5層為設(shè)備層，6～26層為住院樓。

設(shè)計方案確定及設(shè)計特點

方案確定的前提條件：甲方提出取消鍋爐；用地周邊的建筑成功采用水源熱泵系統(tǒng)且運行良好。衛(wèi)生熱水需求大、過渡季節(jié)依然需要提供衛(wèi)生熱水及冷（熱）負荷因此，采用了水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)由水源熱泵主機及井水系統(tǒng)、熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)（空調(diào)）機以及干式風(fēng)機盤管組成。設(shè)計特點：利用項目所在地域地下水豐富，且回灌條件較好資源優(yōu)勢，結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用，為醫(yī)院量身打造了一個既節(jié)能又滿足醫(yī)院特殊衛(wèi)生要求的空調(diào)系統(tǒng)。同時設(shè)計整合了院區(qū)內(nèi)其它大樓的空調(diào)系統(tǒng)，取消了醫(yī)院原有的鍋爐房，消除了院區(qū)的污染。節(jié)能、空氣品質(zhì)提升是該項目的主要特點。下面將從冷熱源配置、水源熱泵系統(tǒng)、提供衛(wèi)生熱水模式、末端空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)比較等方面來與大家分享

一、冷熱源系統(tǒng)的配置負荷情況及主機配置：

根據(jù)對本項目詳細的逐時逐項負荷計算，病房樓總冷負荷為5213kW，總熱負荷為3117kW，衛(wèi)生熱水要求1500kW（60℃/55℃）。其中：夏季新風(fēng)冷負荷為1363KW，室內(nèi)顯熱負荷為3850KW。

選用3臺水源熱泵機組，其中兩臺為全部熱回收機組，夏季制冷的同時回收冷凝熱量制取衛(wèi)生熱水。冬季運行純制熱工況，用于采暖并預(yù)熱衛(wèi)生熱水，兩臺熱回收機組作為衛(wèi)生熱水熱源可互為備用。另外設(shè)一臺無熱回收的普通水源熱泵機組，夏天供冷，冬天供暖。

主機配置及負荷分配表

季節(jié)負荷內(nèi)容負荷量（KW）主機運行情況夏季夏季機組總制冷量3828（1481x2+866)二臺熱回收工況主機，一臺制冷工況主機提供夏季機組可提供的·熱回收量3898（1949.3x2）二臺熱回收工況主機供衛(wèi)生熱水夏季室內(nèi)空調(diào)最大需冷量（不含新風(fēng)負荷）3850.0三臺主機都開夏季新風(fēng)負荷1363.0由溶液熱泵新風(fēng)熱交換機提供衛(wèi)生熱水負荷1500.0二臺熱回收工況主機供衛(wèi)生熱水，互為備用冬季冬季機組總制熱量3892.7二臺熱回收工況主機，一臺制冷工況主機提供，互為備用冬季空調(diào)熱負荷（不含新風(fēng)）1050.0冬季衛(wèi)生熱水負荷/（/）1500.0

溫濕度獨立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)負荷分配原則二、室外井水系統(tǒng)的設(shè)計本項目水源熱泵系統(tǒng)需要的井水總流量為：夏季333.2m3/h，井水的進出水溫度為15℃/30℃；冬季253.2m3/h，井水的進出水溫度為15℃/6℃。采用大溫差井水系統(tǒng)可減少系統(tǒng)水流量，從而減少水井的數(shù)量、減少水泵功耗、節(jié)省管道材料。根據(jù)當(dāng)?shù)靥峁┑捻椖坑玫貙嵉乜辈鞌?shù)據(jù)，每口井出水50m3/h，回水25m3/h，共計打,21口井，其中7口出水井、14口回水井，并且出水與回水井可交換使用。水井管材采用鋼管制作，每口井深100米，直徑300mm。井間距最小25米，環(huán)繞用地場地布局。另外，對老大樓也進行了改造，取消了原有鍋爐房。三、衛(wèi)生熱水保證情況水源熱泵熱回收機組的使用模式有三種：模式一、夏季：制冷+熱回收模式空調(diào)制冷，同時余熱回收，熱回收量1976KW(詳見參數(shù)表)。在室內(nèi)空調(diào)使用率很低的情況下，如果熱回收量不能滿足熱水量的使用，那么需要改為熱水模式，由機房操作人員切換機房閥門來實現(xiàn)生產(chǎn)熱水的目的。模式二、過渡季節(jié)：純熱水模式采用純熱水模式，兩臺機組可供靈活使用，制熱量足以滿足生活熱水的需要。模式三、冬季：制熱+制取熱水（熱水優(yōu)先）模式冬季為熱水優(yōu)先模式，該模式在保證熱水水溫的情況下，自動切換為制熱（空調(diào)）模式，單臺（共兩臺）機組制熱量為1510KW（見技術(shù)參數(shù)表），而冬季熱水熱負荷為1500KW，足以滿足熱水的使用要求。

四、新排風(fēng)系統(tǒng)及末端系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計特點：由于醫(yī)院的特殊使用性質(zhì)，與其它類型的建筑相比，其新、排風(fēng)量大，室內(nèi)人員密集、異味較重，濕度大。要解決：滿足衛(wèi)生要求、除臭、除濕、能量回收關(guān)于新風(fēng)量取值：我們當(dāng)時是按照可確定人數(shù)的場所（病房、診室等）按照人員新風(fēng)不低于40m3/h計算，不能確定人員的場所（候診廳、注射室等），按照2次換氣次數(shù)確定新風(fēng)?，F(xiàn)在按照新的規(guī)范，都是不低于2次換氣取新風(fēng)。醫(yī)院排風(fēng)的熱回收問題:必要性：醫(yī)院建筑需要排風(fēng)的場所較多，排風(fēng)量大。由于新、排風(fēng)量較大，采取熱回收措施是必不可少的手段。難點：交叉感染。合適的系統(tǒng)設(shè)備：目前隨著設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了一些非常適用于醫(yī)院的新風(fēng)熱交換機組，本設(shè)計采用的就是其中一種——溶液調(diào)濕型新風(fēng)熱交換機組，這種新風(fēng)機組包括了溶液式全熱回收裝置，利用鹽溶液（如LiBr或者LiCl）在排風(fēng)與新風(fēng)之間傳遞能量，回收排風(fēng)的能量，不存在交叉感染的問題。除塵除菌除臭除濕（或加濕）：除塵除菌除臭除濕的問題是醫(yī)院空調(diào)必須解決的問題末端空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計末端采用熱泵式溫濕度獨立控制新風(fēng)機組+室內(nèi)干式風(fēng)機盤管形式，由熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)熱交換機組對新風(fēng)進行獨立除濕、降溫，新風(fēng)機承擔(dān)室內(nèi)濕負荷及部分室內(nèi)顯熱負荷，同時承擔(dān)去除室內(nèi)CO2、室內(nèi)異味的任務(wù)，以保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。新風(fēng)機按照功能分區(qū)設(shè)置，過渡季節(jié)可以在需要的場所靈活開啟使用，達到節(jié)能的目的。由于采用了溶液調(diào)濕新風(fēng)系統(tǒng)，房間的濕負荷全部由新風(fēng)機組處理后的干燥新風(fēng)負擔(dān)，室內(nèi)風(fēng)機盤管僅需處理室內(nèi)顯熱負荷?？梢圆捎酶墒斤L(fēng)機盤管（簡稱“干盤管”），水系統(tǒng)供回水溫度為15℃/20℃。由于室內(nèi)設(shè)計參數(shù)為25℃、相對濕度55%，對應(yīng)的空氣露點溫度為15.3℃，考慮到冷水輸送過程的沿程溫升和盤管內(nèi)銅管、翅片表面溫度與冷水溫度的差異，采用15℃/20℃的高溫冷凍水，風(fēng)機盤管為干工況運行，這就杜絕了因潮濕環(huán)境（表冷器表面）引起的細菌滋生問題，不會產(chǎn)生二次污染。五、主機房系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)的比較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)配置：夏季冬季水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)配置：對比：減少了：冷卻塔、鍋爐、大功率水泵等耗能設(shè)備；減少了設(shè)備占用面積，有效提高使用率。提高了能效比：高溫水源熱泵主機的冷凍水溫度由常規(guī)的7℃/12℃提高到15℃/20℃，該工況的水源熱泵冷水機組COP值為7.74，較之常規(guī)電制冷機組(COP一般在5.0左右)提高50%以上。節(jié)能效果顯著。燃油/燃氣鍋爐空調(diào)末端系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)的比較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)末端配置溶液調(diào)濕空調(diào)系統(tǒng)末端配置對比：減少了：排風(fēng)機的布點位置，節(jié)約設(shè)備占地面積。減少了凝結(jié)水的排放量；減少了過濾器的數(shù)量。增加了：熱交換功能；熱泵功能，使得過度季節(jié)可以只使用新風(fēng)機即可滿足不同需求；提高了能效比：熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)換熱機組的COP值為4.32，較之常規(guī)空調(diào)機組要高許多節(jié)能效果顯著。六、綜合節(jié)能效果節(jié)能效果顯著：本設(shè)計采用的基于水源熱泵系統(tǒng)的溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，冷凍水溫度由常規(guī)的7℃/12℃提高到15℃/20℃，該工況的水源熱泵冷水機組COP為7.74，較之常規(guī)電制冷機組(COP一般在5.0左右)提高50%以上。同時，溶液調(diào)濕新風(fēng)機組采用了溶液式的新、排風(fēng)全熱交換技術(shù)，機組綜合COP為4.32。經(jīng)過詳細計算，整個空調(diào)系統(tǒng)的綜合COP約為4.8，遠高于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)3.2左右的綜合COP值，綜合運行費用相比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)最少可降低40～50%左右，具有較好的經(jīng)濟性。七、設(shè)計中應(yīng)該注意的問題溶液調(diào)濕新風(fēng)機組體積較大，且必須落地安裝，需要一定面積的機房，在設(shè)計時要充分考慮機房位置及機組重量荷載的問題。本項目的初投資較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)高出大約5～8%左右，根據(jù)各地的電價及空調(diào)系統(tǒng)運行時間的情況不同需要1～3年收回增量投資，本項目根據(jù)河南三門峽市的電價，核算的回收期約為2.04年，在合理的范圍內(nèi)。溶液調(diào)濕新風(fēng)機組運行時需要補充軟化水，特別是冬季溶液調(diào)濕機組的加濕過程，對于自來水水質(zhì)較硬的地方，設(shè)計時要增加的軟化水設(shè)備及管路；計算負荷時要分別計算室內(nèi)的顯熱負荷和濕負荷，以便于準(zhǔn)確選用新風(fēng)機和末端盤管型號；確定冷熱源容量時是以室內(nèi)總顯熱負荷為依據(jù)，而非常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的以室內(nèi)全熱