某醫院熱水系統設計分析

王雷

摘要：本文對遼寧省大連市某醫院生活熱水系統設計做基本的介紹，并針對本項目自身特點及所在區域氣候因素對不同系統做分析對比，確定最適合本項目的系統形式。

關鍵詞：空氣源;太陽能

一、系統概況

本項目建筑面積26582㎡，病床數264床，醫務人員400人，門診按700人/日設計，最大日熱水用水量為60噸，最大時熱水用水量為7.5噸，設計小時耗熱量為1420069KJ/h。

二、系統選擇

方案階段，甲方提出熱水系統采用太陽能系統形式，我則認為空氣源系統

更適合本項目。因此，我從設備投資、運行費用、安全隱患、運行管理、安裝位置及維護保養等方面做如下分析。

1、設備投資：同品質的太陽能系統與空氣源熱泵系統造價相差無幾，但是太陽能系統需要配置一套輔助熱源（100%負荷），總投資高出很多。

2、安全：空氣源熱泵系統是水電分離的加熱方式，而太陽能系統電輔助加熱時電加熱管與水為直接接觸的加熱方式，存在漏電等安全隱患。另外太陽能系統的集熱管或集熱片等部件在風暴天極易刮落，有人身傷害隱患。

3、運行費用：人們常認為太陽能系統運行費用為零，其實這是一個誤區。太陽能系統在陰雨雪天、霧天或夜晚無法工作（每年約120天），只能依靠電輔助系統工作（針對本工程，一天耗電費用約2649元，全年陰雨雪天耗電費用約31.8萬元）;在冬季有陽光時，常規配置的太陽能系統也只能將水加熱到30℃左右，如需將溫度提升到50℃，只能依靠電輔助系統（針對本工程，每年冬季電輔助費用約17.7萬元）。此外，太陽能系統占地面積較大，室外管路較長，管路防凍電伴熱帶耗電功率很大，整個冬季均需全天候開啟，要消耗大量的電能（針對本工程冬季管道伴熱每天耗電量：電伴熱帶約200米×45W/米=9Kw，管道電伴熱費用約2.6萬元）。綜上所述，本工程采用太陽能系統，全年運行費用約為52.1萬元。

4、運行管理：太陽能系統只能在晴天工作，且反向散熱的特點使其在無陽光時散發熱量，同時由于部件易老化，更換維修等運行管理很繁雜。空氣源熱泵機組適用溫度范圍在-20℃～50℃，能全天24小時充分利用空氣中的熱量制取熱水，白天、晚上、陰雨天均可正常工作，而且機組故障率極低，基本上可以無人值守，管理上便捷、輕松。

5、安裝位置：熱泵機組使用不受地點限制，而且占地空間很小，僅為達到同等供熱效果所需太陽能熱水器占地面積的1/9，任何有空氣流通的地方均可;而太陽能集熱設備必須設置在有陽光直射的地方。

6、維修維護：空氣源熱泵機組具有模塊化功能，故障率低，無易損件，維修率低。太陽能真空管夏季易因高溫炸裂，冬季易因低溫凍裂;抗風能力較差，易損件多，維修頻繁，更換配件及維護成本高。

7、使用壽命：熱泵機組使用年限可達15年，太陽能的真空管使用年限僅在5～8年。且真空管吸收熱量能力在2年后就逐年衰減，制熱能力急劇下降。

通過以上比較可得出結論，本工程熱水系統采用空氣源熱泵形式更為經濟合理。空氣源系統設計水量60T/天、水溫50±5℃;設置一座有效容積為48m³的加熱水箱、一座有效容積為12m³的儲熱水箱，系統為全自動運行方式，通過溫控電動閥的互相切換完成系統運行。

三、空氣源熱泵的原理

空氣源熱泵機組設備內置吸熱介質—制冷劑（俗稱冷媒），它在液化的狀態下溫度低于-20℃，與外界溫度存在著溫差，因此，冷媒可吸收外界的熱能，在蒸發器內部蒸發汽化，通過空氣源熱泵機組中壓縮機的工作提高冷媒的溫度，再通過冷凝器使冷媒從汽化狀態轉化為液化狀態，在轉化過程中，釋放出大量的熱量，傳遞給水箱中的儲備水，使水溫升高，達到制備熱水的目的。

四、空氣源熱泵系統的組成

空氣源熱泵系統主要由四部分構成，分別是壓縮機、散熱盤管（俗稱冷凝器）、膨脹閥、吸熱盤管（俗稱蒸發器）。和冰箱一樣，空氣源熱泵也是利用壓縮機驅動管道內的制冷劑循環流動，不斷的蒸發冷凝，通過制冷劑溫差吸熱和壓縮機壓縮制熱后，把外界的熱量源源不斷的聚集到空氣源熱泵主機上的加熱盤管上，再經過導熱材料使儲水器中的水溫迅速上升。熱水經循環管路送入終端用戶室內。

五、設計空氣源熱泵系統特點

1、為北方寒冷氣候地區量身定做，采用制冷劑（冷媒）與添加劑混合，可以在-15℃環境運行。

2、自身標配電輔助系統，自動控制，可以根據環境及使用要求任意設定啟動溫度，節省能源，節約成本。

3、空氣源熱泵的蒸發器采用波紋翅片結構，表面不開窗，平均換熱面積增大30%，翅片間距大有利于化霜。內設四排換熱管，增強換熱效果。

4、獨特的冷凝器：采用先進技術，內部為銅翼管，具有體積小，使用時間長的特點，有效防止水罐結垢。

結語

該項目于2012年5月完成施工圖實際，2013年10月投入使用，熱水系統運行良好，得到了業主的好評。

參考文獻

[1]《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003（2009年版）

[2]《建筑給水排水設計手冊》（第二版）

（作者單位：大連市建筑設計研究院有限公司）