貴港市人民醫院空調系統設計

摘 要：以貴港市人民醫院外科住院樓空調設計為例，通過經濟性比對分析，確定夏熱冬暖地區醫院類型空調的冷熱源選擇。

關鍵詞：醫院空調；冷熱源選擇；經濟性；方案比較

引 言

根據《民用建筑熱工設計規范》中全國建筑熱工設計分區圖可知，夏熱冬暖地區主要包含廣東、廣西大部分地區，香港、澳門，以及福建南部地區，這些地區都有氣候狀況類似；能源供應狀況也類似，冷源方案的確定具有相通性，通過本工程方案的比對確定，可以用于類似工程參考。

1 工程概況

本工程地下一層，地上25層，建筑總面積約為49067m2（地上45405m2，地下3662m2），地下一層為車庫以及設備用房，1層為入口門廳和架空、2層為消毒供應中心，3層、4層為手術室，5層為手術ICU，6層為架空設備層，7～24為病房及醫生辦公，25層為病案及閱覽，建筑總高度96.95m，屬一類高層建筑。

2 設計內容

本建筑的通風防排煙換氣系統；冬夏兩季舒適性空調系統，本文只介紹空調系統部分。

3 設計參數

（1）室外氣象參數，見表1（參照GB50736-2012中玉林地區參數）。

（2）夏季室內參數，見表2。

4 空調系統

（1）根據業主設計要求，貴港市人民醫院外科綜合樓設計冷暖兩用空調系統；二至五層設置潔凈空調系統（潔凈空調系統由業主另行委托專業公司設計，由于潔凈度要求及運行時間上的差別，二至五層設置獨立的空調系統），其他部分設計中央空調系統；中央空調系統的夏季冷負荷約為3810kW，冬季熱負荷約為2128kW。

（2）醫院院方無現有鍋爐，且不打算設置鍋爐，當地的燃氣價格也較貴，故本工程設置三臺空氣源熱泵機組作為冬季空調熱源，空氣源熱泵夏季運行，承擔一部分冷負荷，另設計兩臺冷水螺桿式制冷機組作為夏季空調冷源的補充，冷凍水供回水溫度為7/12℃。

（3）冬季：設置空氣源熱泵機組作為冬季空調熱源，根據計算負荷，設置3臺機組，每臺制熱量為696kW同時設4臺空調用熱水水泵（三用一備），每臺流量為132m3/h，熱水供回水溫為45/40℃。

（4）夏季另設兩臺冷水螺桿機組做冷源的補充，同時設置三臺冷凍水泵及冷卻水泵（均二用一備），設兩臺200m3/h的冷卻塔，制冷機、冷凍水泵、冷卻水泵位于地下室機房，冷卻塔位于本樓天面層。

（5）在分集水器的出水管上設電動、手動蝶閥，當整個系統負荷率較你時關閉風冷冷水機組接分集水器的，進出管，使用較高效率的水冷冷水機組運行提供系統所需承擔的冷量。

（6）夏季空調水系統采用一次泵變流量設計，在整個空調系統處于部分負荷工況下運行時，能夠有效節約水泵的能耗；在總供回水管之間旁通電動調節閥，旁通流量為一臺冷水機組的最小允許流量。

（7）冷凍水管主管采用異程式，樓層采用異程式布置，各層水平供水干管及水平管上主要分支管上設置靜態平衡閥對管路進行水力平衡。

（8）為保證空調水系統循環水的品質，在冷凍水的回水總管上設置纏繞式水處理器。

（9）在冷水機組冷卻水進出水管之間設置自動在線清洗裝置，保證冷水機組冷凝器換熱器無積垢，從而長期高效率地運行。

（10）空調末端系統主要采用風機盤+新風系統，低速風管，氣流組織采用側送上回或上送上回的方式。

（11）首層值班室，監控室設分體空調。

5 空調系統方案的確定過程

（1）需求：本工程空調系統夏季需要供冷，冬季需要供暖；

（2）能源供應狀況：醫院院方無現有鍋爐，且不打算設置鍋爐，當地的燃氣價格也較貴。

（3）根據工程需求與現狀，本工程的比較合理的供冷供暖方案是：采用電制冷冷水機組供應夏季冷源，采用風冷熱泵機組提供冬季空調熱源。方案細分有以下兩種情況：

方案一：冬季：風冷熱泵機組冬季供熱；夏季：僅水冷冷水機組制冷；

方案二：冬季：風冷熱泵機組冬季供熱；夏季：水冷冷水機組+風冷熱泵同時制冷；

兩者的差異在于風冷熱泵機組夏季是否供冷，方案二相對于方案一缺點是風冷熱泵機組制冷時的效率相對水冷冷水機組較低；優點是項目初制資會較低，而且風冷熱泵機組在夏季運行，有利于設備保養，反之則相反。兩方案系統示意圖如下：

（4）由于兩方案的特性，需進行經濟的比對分析，才可以最后確定應該采用的最優方案，方案一與方案二冬季的制熱情況一樣，即冬季運行費用一樣，故經濟性比較時只需比較夏季運行費用。

方案一：

機組全年運行時間比率按：100%負荷率時間為10%，85%負荷率時間為10%，70%負荷率時間為10%，50%負荷率時間為50%，45%負荷率時間為10%，30%及以下負荷時間為10%，則兩方案的耗能計算如下（全年空調時間按4320h計算）：

方案一：分析可知，當負荷率小于50%時，才可以停一臺主機及水泵。

總能耗=100%負荷率+85%負荷率+70%負荷率+50%負荷率+45%負荷率+30%負荷率=（296+45+15.75）×2×4320×10%×100%+（296+45+15.75）×2×4320×10%×85%+（296+45+15.75）×2×4320×10%×70%+（296+45+15.75）×2×4320×50%×50%+（296+45+15.75）×2×4320×10%×45%+（296+45+15.75）×1×4320×10%×60%=1968494.4（kWh）

方案二：分析可知：85%負荷率時可以停一臺風冷熱泵，70%負荷率時可以停兩臺風冷熱泵，50%負荷率時可以停3臺風冷熱泵

總能耗=100%負荷率+85%負荷率+70%負荷率+50%負荷率+45%負荷率+30%負荷率+=（218×2+30×2+8.75×2+143.7×3）×4320×10%×100%+（218×2+30×2+8.75×2+143.7×2）×4320×10%+（218×2+30×2+8.75×2+143.7×1）×4320×10%+（218×2+30×2+8.75×2）×4320×50%+（218×2+30×2+8.75×2）×4320×10%×90%+（218×2+30×2+8.75×2）×4320×10%×60%=2025358.56（kWh）

則方案二與方案一的能耗差值為56864.16（kWh）

由計算結果對比可知，對全年來說，方案二的空調夏季運行費用高，但是兩者相差不太大，但是考慮方案二比初投資低，而且風冷熱泵機組在夏季也運行，對設備保養比較有利。故本工程最后采用方案二。

6 總 結

空調系統冷熱源方案的確定需分步進行：一要明確工程需求；二要結合工程能源供應狀況，確定大體方案；三要對方案進行細分，對差異方案進行細分，通過定性定量分析，并進行經濟性比對分析，找出最優方案。

參考文獻

[1]陸耀慶主編.實用供熱空調設計手冊.2版.北京：中國建筑工業出版社，2008

[2]陳立文，陳敬武主編.技術經濟學概論.北京：機械工業出版社，2006.1

作者簡介：馮業雷（1985-），男，漢族，2009年華南理工大學本科畢業，研究方向為暖通空調設計、建筑節能設計。