三門峽市中心醫院空調通風系統

設計分享工程概況

本工程為河南省三門峽市中心醫院新住院大樓，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，地下一層為設備用房，空調主機房設在該層。地面上樓層的主要功能設置如下：1層為住院大廳、2層為中心供應、3層為ICU病房、4層為中心手術室，5層為設備層，6～26層為住院樓。

設計方案確定及設計特點

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且運行良好。衛生熱水需求大、過渡季節依然需要提供衛生熱水及冷（熱）負荷因此，采用了水源熱泵空調系統。空調系統由水源熱泵主機及井水系統、熱泵式溶液調濕新風（空調）機以及干式風機盤管組成。設計特點：利用項目所在地域地下水豐富，且回灌條件較好資源優勢，結合空調系統新技術的應用，為醫院量身打造了一個既節能又滿足醫院特殊衛生要求的空調系統。同時設計整合了院區內其它大樓的空調系統，取消了醫院原有的鍋爐房，消除了院區的污染。節能、空氣品質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、提供衛生熱水模式、末端空調系統設計、與傳統空調系統比較等方面來與大家分享

一、冷熱源系統的配置負荷情況及主機配置：

根據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，衛生熱水要求1500kW（60℃/55℃）。其中：夏季新風冷負荷為1363KW，室內顯熱負荷為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生熱水。冬季運行純制熱工況，用于采暖并預熱衛生熱水，兩臺熱回收機組作為衛生熱水熱源可互為備用。另外設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

季節負荷內容負荷量（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生熱水夏季室內空調最大需冷量（不含新風負荷）3850.0三臺主機都開夏季新風負荷1363.0由溶液熱泵新風熱交換機提供衛生熱水負荷1500.0二臺熱回收工況主機供衛生熱水，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，互為備用冬季空調熱負荷（不含新風）1050.0冬季衛生熱水負荷/（/）1500.0

溫濕度獨立調節空調系統負荷分配原則二、室外井水系統的設計本項目水源熱泵系統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可減少系統水流量，從而減少水井的數量、減少水泵功耗、節省管道材料。根據當地提供的項目用地實地勘察數據，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+熱回收模式空調制冷，同時余熱回收，熱回收量1976KW(詳見參數表)。在室內空調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生產熱水的目的。模式二、過渡季節：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（熱水優先）模式冬季為熱水優先模式，該模式在保證熱水水溫的情況下，自動切換為制熱（空調）模式，單臺（共兩臺）機組制熱量為1510KW（見技術參數表），而冬季熱水熱負荷為1500KW，足以滿足熱水的使用要求。

四、新排風系統及末端系統的節能設計特點：由于醫院的特殊使用性質，與其它類型的建筑相比，其新、排風量大，室內人員密集、異味較重，濕度大。要解決：滿足衛生要求、除臭、除濕、能量回收關于新風量取值：我們當時是按照可確定人數的場所（病房、診室等）按照人員新風不低于40m3/h計算，不能確定人員的場所（候診廳、注射室等），按照2次換氣次數確定新風。現在按照新的規范，都是不低于2次換氣取新風。醫院排風的熱回收問題:必要性：醫院建筑需要排風的場所較多，排風量大。由于新、排風量較大，采取熱回收措施是必不可少的手段。難點：交叉感染。合適的系統設備：目前隨著設備技術的發展，逐漸出現了一些非常適用于醫院的新風熱交換機組，本設計采用的就是其中一種——溶液調濕型新風熱交換機組，這種新風機組包括了溶液式全熱回收裝置，利用鹽溶液（如LiBr或者LiCl）在排風與新風之間傳遞能量，回收排風的能量，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院空調必須解決的問題末端空調系統設計末端采用熱泵式溫濕度獨立控制新風機組+室內干式風機盤管形式，由熱泵式溶液調濕新風熱交換機組對新風進行獨立除濕、降溫，新風機承擔室內濕負荷及部分室內顯熱負荷，同時承擔去除室內CO2、室內異味的任務，以保證室內空氣質量。新風機按照功能分區設置，過渡季節可以在需要的場所靈活開啟使用，達到節能的目的。由于采用了溶液調濕新風系統，房間的濕負荷全部由新風機組處理后的干燥新風負擔，室內風機盤管僅需處理室內顯熱負荷。可以采用干式風機盤管（簡稱“干盤管”），水系統供回水溫度為15℃/20℃。由于室內設計參數為25℃、相對濕度55%，對應的空氣露點溫度為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，風機盤管為干工況運行，這就杜絕了因潮濕環境（表冷器表面）引起的細菌滋生問題，不會產生二次污染。五、主機房系統與常規系統的比較常規空調系統配置：夏季冬季水源熱泵空調系統配置：對比：減少了：冷卻塔、鍋爐、大功率水泵等耗能設備；減少了設備占用面積，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，較之常規電制冷機組(COP一般在5.0左右)提高50%以上。節能效果顯著。燃油/燃氣鍋爐空調末端系統與常規空調的比較常規空調系統末端配置溶液調濕空調系統末端配置對比：減少了：排風機的布點位置，節約設備占地面積。減少了凝結水的排放量；減少了過濾器的數量。增加了：熱交換功能；熱泵功能，使得過度季節可以只使用新風機即可滿足不同需求；提高了能效比：熱泵式溶液調濕新風換熱機組的COP值為4.32，較之常規空調機組要高許多節能效果顯著。六、綜合節能效果節能效果顯著：本設計采用的基于水源熱泵系統的溫濕度獨立控制空調系統，冷凍水溫度由常規的7℃/12℃提高到15℃/20℃，該工況的水源熱泵冷水機組COP為7.74，較之常規電制冷機組(COP一般在5.0左右)提高50%以上。同時，溶液調濕新風機組采用了溶液式的新、排風全熱交換技術，機組綜合COP為4.32。經過詳細計算，整個空調系統的綜合COP約為4.8，遠高于常規空調系統3.2左右的綜合COP值，綜合運行費用相比常規空調系統最少可降低40～50%左右，具有較好的經濟性。七、設計中應該注意的問題溶液調濕新風機組體積較大，且必須落地安裝，需要一定面積的機房，在設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空調系統高出大約5～8%左右，根據各地的電價及空調系統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。溶液調濕新風機組運行時需要補充軟化水，特別是冬季溶液調濕機組的加濕過程，對于自來水水質較硬的地方，設計時要增加的軟化水設備及管路；計算負荷時要分別計算室內的顯熱負荷和濕負荷，以便于準確選用新風機和末端盤管型號；確定冷熱源容量時是以室內總顯熱負荷為依據，而非常規空調系統的以室內全熱