空氣源熱泵集中熱水系統在康復醫院項目中的應用及經濟性分析

周鵬瑞

廣州市城市更新規劃研究院，廣東 廣州 510000

空氣源熱泵通過大量吸收空氣中的免費能源制熱，高效節能，能效比（COP）可達3～5，因此空氣源熱泵在熱水系統中的應用也越來越多。文章以廣西梧州市某康復醫院熱水系統設計為例，介紹空氣源熱泵在熱水系統中的應用，并對其經濟性進行分析。

1 項目介紹

1.1 項目概況

該醫院位于廣西梧州市，為二級康復醫院，總建筑面積約2.5萬m2，地下1層設有車庫、設備房及廚房，地上共11層。1層為康復治療室；2層有康復水療、辦公室和2間小型手術室；3～11層為病房，共有床位200張，其中康復醫院床位100張，養老床位100張（以介助為主）。

1.2 當地氣候條件

梧州市屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫21.1℃，最冷月（1月）平均氣溫11.9℃，最熱月（7月）平均氣溫28.9℃，全年平均日照為1915h。

2 熱水負荷計算及設備選型

2.1 醫院用水特點及熱水用量

醫院熱水用水特點：醫院熱水用水主要來自洗衣房、廚房、水療室等配套功能用水，洗手盆、手術室（刷手池、洗滌盆和淋浴器）等診室用水及病房和工作人員淋浴用水。手術室用水可靠性要求較高，刷手池需水壓較大；洗衣房、廚房、水療室用水量大且集中，對水壓要求相對不高；病房用水時間相對分散，水壓要求穩定。通過分析，此項目熱水分2區供應，-1～2層為功能房用水，3～11層為病房用水，因手術室較少，熱水采用即熱式電熱水器；考慮有陪住人員，故實際用水人數大于床位數。按每個康復醫療床位均有1名陪護人員，即按200張床位計算，則共有床位300張。

此項目設計熱水量如表1所示。

表1 設計熱水量

2.2 耗熱量計算及設備選型

梧州市冷水溫度取10℃，該項目熱水日耗熱量按下式計算：

式中：Qrd為日耗熱量，kcal；C為水的比熱，取1kcal/kg·℃；M為熱水質量，kg；?T為水終溫與水初溫的差值。耗 熱 量 為1×77.15×1000×(60-10)=3857500kcal；日制熱量為3857500kcal÷860kcal/h=4485kW。熱泵熱水機組設計日工作時間宜8～16h，此項目選用機組每天運行14h，不設輔助熱源，以當地最冷月平均氣溫（11.9℃）和冷水供水溫度（10℃）計算，修正系數取0.8，則最不利環境條件下設計小時制熱量為4485kW÷(14h×0.8）=400kW/h。高區和低區分開設置空氣源熱泵，低區制熱量為175kW/h，高區制熱量為225kW/h。該項目空氣源熱泵采用紐恩泰空氣源商用低溫型熱水機，型號為NERS-G30D，單臺制熱量為95kW/h，額定功率為21.5kW，高低分區設備參數如表2所示。

表2 空氣源熱泵選用參數表

3 空氣源熱泵與其他熱源設備的比較

不同能源的能源消耗量、運行費用、熱源設備造價及其他指標對比如表3、表4所示。

表3 各熱源熱值對比表

表4 各熱源設備其他指標對比

通過表3、表4對比可得如下結論：

（1）空氣源熱水機組年運行費用最低，約為42.1萬元，電熱水器年運行費用最高，約為155.1萬元，燃氣鍋爐年運行費用約為70萬元。

（2）空氣源熱泵設備費用最高，初次投入約為40萬元，電熱水器設備費用最低，約為5萬元，燃氣鍋爐設備費用約為12萬元（以上設備費用不含熱水箱、水泵等）。

（3）空氣源熱泵年運行費用+初投資費用約為82.1萬，電熱水器年運行費用+初投資費用約為160.1萬元，燃氣鍋爐年運行費用+初投資費用約為82萬元，柴油鍋爐年運行費用+初投資費用約為112.1萬元。可見，與電熱水器、燃氣鍋爐相比，選用空氣源熱泵1～2年時間即可收回初投資費用，經濟性較好。

4 結論

（1）空氣源熱泵機組具有高效節約、安全環保的優點，缺點是初次投入較大，與鍋爐機組相比，空氣源熱泵可全自動運行，無須人員管理，不占用設備空間（空氣源熱泵一般設在天面，鍋爐一般設在地下室，占用建筑面積）。

（2）空氣源熱泵選型建議不少于2臺，低負荷時1臺開啟運行，最大負荷時全部開啟，節能效果更好。

（3）空氣源熱泵建議在華東、華南等長江以南地區，如廣東、福建、浙江、湖南、江西、云南、海南等省份應用，冬季最冷氣溫低于-5℃的北方地區不建議選用。