深圳市濱海醫院中央空調系統的可靠性與節能設計

深圳市建筑研究設計總院有限公司 田鑫野

深圳市濱海醫院中央空調系統的可靠性與節能設計

深圳市建筑研究設計總院有限公司 田鑫野

介紹了深圳市濱海醫院中央空調系統冷源及主機的設計以及節能措施的運用。

濱海醫院溫濕度獨立控制熱回收蓄冷水池二次泵變頻控制

目前我國建筑能耗約占全國總能耗的28%,其中公共建筑能耗占總建筑能耗的20%左右,而中央空調則在公用建筑耗中占了很大的比重,隨著經濟和社會進步,這一比例呈上升趨勢。因此公共建筑能耗已經關系到國家節能減排政策順利實施的重要因素。醫療建筑以其特殊的功能而與其他公共建筑在設計階段有所不同,如手術室、急診、ICU等區域則需要空調系統的保證24小時全天候的運行,這對空調系統的可靠性有著很高的要求。因此在醫療建筑的設計階段充分的考慮空調系統的節能與可靠性對醫療建筑日后運行意義重大。

一、工程概況

深圳市濱海醫院是深圳市政府投資興建的具有醫、教、研和遠程醫療功能的現代化、數字化、綜合性三級甲等醫院。坐落在風景旖旎、環境宜人的濱海大道與僑城東路交匯處,總共包括門診、醫技、住院樓(A、B、C三棟)、特需診療中心、行政信息樓、后勤服務樓等八個單體建筑以及儲氧站、鍋爐房、垃圾站、污水處理站、地面連廊等附屬建筑。建筑物占地面積為192001.76㎡,總建筑面積348652.24㎡。空調面積195400㎡,本項目總空調面積為193827m;總冷負荷為28288kW,其中顯熱負荷為14098kW,新風負荷為14190kW,冷負荷指標為:145W/㎡,其中,顯熱負荷為72.0W/㎡,新風負荷為73.0W/㎡。

二、空調系統的可靠性設計

1.中央空調系統及主機的設計

本項目采用溫濕度獨立控制的中央空調系統,由帶有熱回收功能的雙溫冷源新風機組負擔所有的新風負荷和所有的室內濕負荷、以及小部分的顯熱負荷。中央空調制冷機組負擔所余的室內顯熱負荷。

采用位于深圳的南天電廠的低品位熱能作為制冷機的驅動的能源,同時也作為衛生熱水、采暖、消毒等熱源。

采用2臺制冷量為3489kW(約合300萬kCal/h, 1000冷噸)的蒸汽式水冷冷水機組作為空調主要冷源,負擔本工程普通區域(非凈化區域)所有顯熱冷負荷,機組進/出水溫度為20/15℃。另設2臺制冷量為2800KW(約合800RT)作為空調冷源,負擔本工程凈化區域所有負荷,機組進/出水溫度為12/7℃。

采用兩臺制冷量為3516kW(約合1000冷噸) 10KV的電驅動雙工況離心式水冷冷水機組為備用冷源,并設置一個有效容積為3200立方米的蓄冷水池,可在夜間低谷電價時段啟動離心式冷水機組滿負荷運行進行蓄冷,在白天通過2臺換熱量為3516KW(約合1000RT)的板式換熱器放冷,與蒸汽吸收式制冷冷機組共同供冷。電制冷機組串聯或并聯運行,空調工況時進出水溫為20/15℃,主機并聯運行;蓄冷工況時進出水溫為4/10℃及10/18℃,主機串聯運行。考慮到手術室等凈化區域的安全性和可靠性,另設一臺制冷量為5625KW(約合1600RT)的板式換熱機組,直接從蓄冷水池供給冷水,機組進/出水溫度為12/7℃。

2.空調系統可靠性討論

在蒸汽供應正常的情況下:夜間用電低谷階段,兩臺1000RT的電制冷離心主機滿負荷運行進行蓄冷,蓄冷時長按8小時設計;同時一臺1000RT蒸汽式水冷冷水基載主機啟動,為普通區域供冷;兩臺800RT離心機為凈化區域供冷。日間用電高峰階段,啟動蓄冷水池及其放冷配套系統,對系統供冷,當水池負荷不能滿足全天負荷時,可由雙效蒸汽機補充;兩臺800RT離心機為凈化區域全天候供冷。當為凈化區域全天候供冷的兩臺800RT離心機故障時,可開啟蓄冷水池放冷系統直接為凈化區域供冷。

在蒸汽供應不正常的情況下:兩臺1000RT的雙工況電制冷離心主機夜間滿負荷運行進行蓄冷,日間用電高峰階段,啟動蓄冷水池及其放冷配套系統,對系統供冷,當水池負荷不能滿足全天負荷時,則開啟離心機進行補充;兩臺800RT離心機全天候開啟,夜間為系統供冷,日間為凈化區域供冷。

這樣空調系統就會將影響空調系統穩定性的可能大大降低,即使南天電廠的蒸汽供應不正常也能保證空調系統的正常運行,如遇到離心機出現故障,也可啟用蓄冷水池進行短期供冷,在保證供冷的前提下為維修爭取時間。

三、空調系統節能設計

1.空調主機的主要能源來自于南天電廠的低品位能源

空調主機的耗能在建筑耗能中占了很大的比重,一般都在20%以上,利用電廠的低品位能源能有效的降低系統運行對能源的浪費;在用電高峰期通過蓄冷水池和蒸汽式水冷冷水機組的開啟也能有效降低電網的負荷波動。

2.二次泵變頻

空調主機冷凍水經一次泵、二次泵加壓后分六路分別送至凈化潔凈區域、行政后勤樓、門診醫技樓、VIP特需診療中心、急診、住院樓ABC等六個系統。

系統一次泵定流量運行,二次泵變頻控制,變頻控制器與系統最不利區域的壓差傳感器連接。當末端負荷變動時,二次泵可有效的調節轉速滿足冷凍水供應,有效地降低了水泵的能源浪費。

3.空調系統溫濕度獨立控制

空調主機主要供應15～20℃的冷凍水,主要負擔整個醫院的顯熱負荷;帶有熱回收功能的雙溫冷源新風機組負擔所有的新風負荷和所有的室內濕負荷、以及小部分的顯熱負荷。此舉有效的避免了熱濕聯合處理時,用低溫冷凍水帶走顯熱負荷所造成的能量利用品位上的浪費;而且,熱濕聯合處理時經過冷凝除濕后的空氣雖然濕度(含濕量)滿足要求,但溫度過低,有時還需要再熱,造成了能源的進一步浪費與損失。

4.冷凝水回收利用

空調制冷機組的蒸汽凝結水(95℃)、生活熱水換熱器的蒸汽凝結水(95℃)都會被用于生活熱水進水(20℃)的預熱,降溫后的凝結水(35℃或以下)將作為空調冷卻塔的補水(空調季節)。

四、結束語

以上主要是以深圳市濱海醫院為例簡要的論述了醫療建筑中中央空調系統的穩定性以及節能措施的設計。在經濟快速發展,能源日益短缺的今天,醫療建筑如何有效的利用能源又增加中央空調系統的可靠性變得尤為重要。希望本文能對暖通技術人員有所幫助,由此推動暖通行業的發展。

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