太陽能、雙效熱回收熱泵系統在醫院熱水系統改造中的應用

馮敏添

（廣州市機電安裝有限公司，廣東 廣州 510405）

1 項目改造前概況

項目改造前中山大學附屬腫瘤醫院飯堂、住院部的生活熱水均由醫院西北面鍋爐房內的燃油鍋爐提供熱源。鍋爐房內原有燃油鍋爐二臺，分別為（WNS3-1.25-Y）一臺，（WNS5-1.25-Y）一臺，能耗較大。近三年，平均每年油耗為266噸，平均每天耗油為0.73噸。每年向大氣排放二氧化碳約813.96噸，年排放碳顆粒塵埃220.78噸。中山大學附屬腫瘤醫院位于鬧市中心，鍋爐屬特種設備，具有一定安全隱患。為減低能耗和二氧化碳排放對大氣造成的污染，現需對醫院現有熱水系統進行改造。

2 項目改造要求

中山大學附屬腫瘤醫院熱水系統改造要求：

2.1 工程改造過程不能影響醫院的正常運營和原有機電設施的正常使用，并把施工造成的影響降到最低。

2.2 工程改造完畢必須100%確保取消燃油鍋爐后醫院的所有生活熱水設備可靠的安全的運行。

2.3 工程改造完成后必須是符合并達到國家提倡的節能環保原則。

2.4 工程改造完成后要實現節能減排的目的且滿足經濟性和實用性的要求。

3 項目改造分析及應用

按年平均油耗266噸，每噸柴7000元/噸，現在醫院熱水系統每年需耗費186.2萬元用于熱水加熱。運行費用較高，本次節能改造的主要目的是降低污染、減少熱水系統運行費用。

按節能環保需要本次改造熱源采用太陽能再生技術、雙效熱回收熱泵機組技術。下面先對對兩種技術的應用進行闡述。

4 太陽能再生循環應用技術

因醫院樓面可用面積有限，本改造方案太陽能集熱系統只作輔助用途，首先在醫院樓頂空間規劃出一塊250平米的空間用于安裝太陽能熱量換熱系統。太陽能熱量換熱系統由36塊太陽能集熱板組成，集熱面積為84m2，系統配有自循環的立式半容積式換熱器，組成可再生循環使用的太陽能熱量換熱系統。該系統日照系數按照廣州市平均全年有效0.6計算，有效日照時間為216天（每天有效日輻射時間是11小時），根據計算系統全年回收熱量為108864kW。如果折合原蒸汽油鍋爐產生的熱量，則需要油費6.82萬元，相當耗油9.74噸（見圖1）。

圖1 改造方案太陽能熱回收系統樸拓

5 雙效熱回收熱泵機組系統

生活熱水系統改造方案選用雙效熱回收熱泵機組作為主要熱源，該機組突出優勢是雙效和高效熱回收，夏季可運行在制冷和熱回收工況，該技術使得熱泵機組在能量守恒的工況下，冷量和熱量均被不同的系統所使用，沒有任何廢熱的排放，是目前效率最高、能效比最好、經濟性最優的應用。根據現場垂直運輸特點，改造方案采用3組共18臺雙效熱回收模塊機組，采用并聯方式實現夏季制熱/冷回收以及冬季供暖和制熱運行。考慮到雙效熱泵機組出現意外故障，或者醫院供電系統出現故障等，系統還配置了一臺高效燃氣常壓熱水爐，以確保出現上述情況時保證醫院生活熱水系統正常運行。燃氣熱水爐設計為可應對兩種應急運行工況：（1）生活熱水供水溫度偏低時，快速提升生活熱水的水溫運行，以確保生活熱水的品質；（2）雙效熱泵加熱能力下降時，投入備份生活熱水熱量的補充運行。雙效熱回收機組運行在制熱同時進行冷回收，基于能量守恒，回收80%的冷量，并將冷量輸送到空調冷凍水系統，達到消耗一份電量卻產生兩份有價值可利用的熱量的效果，機組的綜合能耗比高達8.32。為了實現冷量和熱量的同時使用，機組的耗電加上冷凍水泵、一次熱水循環水泵、二次熱水循環水泵的電耗，最終產生的系統電耗與冷量和熱量之和能夠達到5.4的系統能效比COP值（見圖 2）。

太陽能集熱系統和雙效熱回收熱泵機組系統控制節點多、數據采集點廣、數據關聯密切、運算流程復雜，本方案通過智能管理系統系統進行群控，來達到節能效果。

圖2 雙效熱回收熱泵系統樸拓圖

6 改造項目經濟效益分析

注：（1）雙效熱泵年熱水費用的計算包括熱量輸出與冷量輸出，冬季拿出10天作為惡劣氣候使用應急的燃氣熱水鍋爐補充熱水所需的燃氣費用。（2）燃氣費用按照5.4元/立方；柴油按照7元/公斤；電費按照0.98元/度計算。從以上數據得出本次改造后比改造前每年節約費用123.34萬，節能效果明顯。

[1]譚胤，張德源.智能中央空調節能系統設計實現[J].工業控制計算機，2005.

[2]于梅春，劉澤華.自控在暖通空調系統中的應用和發展[J].節能技術，2003.