水源熱泵技術在醫(yī)院建筑群中的應用

伍勇　陳紹明

摘要 針對傳統(tǒng)中央空調系統(tǒng)制冷供冷、采暖供熱效率較低，消耗能量大的弊端，結合涇縣醫(yī)院新區(qū)利用地下水作為冷源與熱源，選擇了水源熱泵機組作為集中空調系統(tǒng)和衛(wèi)生熱水系統(tǒng)冷熱源的設計。采用水源熱泵提取無污染的地下水能量，實現(xiàn)建筑物的制冷與采暖。在改變能源結構、有效利用自然界可再生能源、節(jié)約能源、保護環(huán)境等方面，該工程是一個很好的應用實例，具有一定的示范效應。

關鍵詞 水源熱泵；可再生能源；抽水井；回灌井

中圖分類號 TUB3 文獻標識碼 A 文章編號2095—6363（2016）12—0059—01

1工程概況

涇縣醫(yī)院擴建項目經(jīng)涇縣發(fā)改委批準，總建筑面積為8萬m²，其中一期工程建筑面積為6.05萬m²，于2010年4月開始動工興建，于2013年10月建成并投入使用。一期工程采用水源熱泵機組以地下水為載體，實現(xiàn)建筑群的制冷與采暖，以及為病人提供生活熱水，生活熱水水溫在50℃左右。中央空調主機采用山東富爾達兩臺LSBLGR-2570M滿液式水源熱泵機組和一臺LSBLGR-1670M滿液式水源熱泵機組提供末端所需冷、熱負荷，同時滿液式水源熱泵機組LSBLGR-1670M還具備提供四季熱水的功能。設計供、回水溫度：夏季7/12℃，冬季45/40℃。本系統(tǒng)冷、熱源采用井水，井水溫度為：19±1℃。一年四季可為病人提供生活熱水，溫度在50℃左右。

涇縣醫(yī)院水源熱泵的水源工程相關組成主要包括抽水井和回灌井，都位于涇縣醫(yī)院新區(qū)場地范圍內(nèi)，抽水層主要是卵礫石層和泥質礫石層，回灌方式采用管井真空回灌，井深大約為120m。

根據(jù)合肥工業(yè)大學編制水資源論證報告，并由宣城市水務局組織專家評審并通過水資源論證。依據(jù)單井抽水能力和水源熱泵中央空調制冷和制熱時所需水量，以及根據(jù)回灌試驗可采取“1抽1回”方式，我院中央空調系統(tǒng)的抽水井11口、回灌井11口，預留2口井為備用，總井數(shù)24口。

2水源熱泵中央空調

水源熱泵中央空調系統(tǒng)的是由末端系統(tǒng)、水源熱泵中央空調主機系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)3部分組成。末端系統(tǒng)由供水管、回水管、新風機組、新風管、電動閥以及新風機等。水源熱泵中央空調主機系統(tǒng)由水熱泵機組、冷熱水循環(huán)泵、冷卻水泵以及水系統(tǒng)閥門等組織。水源水系統(tǒng)由抽水井、回灌井、抽水泵、抽水管路以及回水管路等組成。

水源熱泵技術的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為水源熱泵冬季的熱源和夏季的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，通過水源水系統(tǒng)中回灌井回灌到地下水體中去，由于地下水源溫度（涇縣醫(yī)院院區(qū)地下水水溫在19±1℃）相對于夏季地面空氣溫度低，通過水源熱泵機組，可以高效地帶走熱量，以達到夏季給醫(yī)院室內(nèi)制冷的目的；地下水源溫度（涇縣醫(yī)院院區(qū)地下水水溫在19±1℃）相對于冬季地面空氣溫度高，則是通過水源熱泵機組，從地下水源中“提取”熱能，達到冬季給醫(yī)院室內(nèi)采暖的目的。

3經(jīng)濟效益

涇縣醫(yī)院水源熱泵中央空調系統(tǒng)（含末端系統(tǒng)，水源中央空調主機系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)）總造價在1869萬元，單位面積成本約為309元/m²，相比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的成本，采用239元/m²為基準做參考，與常規(guī)能源中央空調系統(tǒng)相比，單位面積的增量為70元/m²，增量成本約為420萬元。相比常規(guī)中央空調系統(tǒng)，本系統(tǒng)初投資要高出420萬元，其中地下水源熱泵系統(tǒng)穩(wěn)定運行20年，每年運行240天，每天滿負荷運行12個小時，單位時間內(nèi)節(jié)約能源834kW，據(jù)此推算，該項目費效比為0.26元每千瓦時，每年節(jié)約運行成本約60余萬元。地下水源熱泵運行成本相比常規(guī)能源系統(tǒng)大幅降低約40%，該項目運行6至7年即可回收初投資多出的成本。

4社會效益

4.1環(huán)保潔凈

水源熱泵中央空調系統(tǒng)沒有燃氣或煤燃燒過程，不給排放任何煙塵及有害物質，社會效益顯著。

4.2節(jié)水省電

以地下水為載體，向其抽取或排放能量，抽取出來的水百分之百回灌到地下抽水層，既不消耗地下水的水資源，也不會對地下水造成污染。省去了鍋爐房、冷卻塔及冬天制熱時所需煤的煤場、煤渣場所占用的寶貴用地。

4.3節(jié)能

水能熱泵主機能效比是傳統(tǒng)空調的3～4倍，投入1kW的電能可得到6kW～7kW以上的制冷或供熱的能量。

5結論

涇縣醫(yī)院水源熱泵中央空調系統(tǒng)于2013年10月正式投入使用，經(jīng)過近3年運行后，系統(tǒng)運行正常、自動化程度高、人機對話界面友好、維護操作方便。冬季室內(nèi)溫度能達到25℃，夏季室內(nèi)溫度能達到23℃，生活熱水溫度能達到52℃。水源熱泵中央空調系統(tǒng)既節(jié)能、經(jīng)濟、又環(huán)境、衛(wèi)生。水源熱泵中央空調系統(tǒng)既可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機多用，可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。采用水源熱泵機組可取代冷卻塔和政府淘汰高耗能的鍋爐，無需考慮鍋爐燃燒時對周圍大氣的污染、冷卻塔運行對周圍環(huán)境噪聲干擾。水源熱泵系統(tǒng)關鍵是地下水源是否充沛，首先，應經(jīng)當?shù)厮畡站种鞴懿块T的批準，進行水文地質調查和論證，并取得相應的地質勘察報告和水資源論證報告，其中包括地下水的水量、水溫、動態(tài)水位、靜態(tài)水位、水質報告和回灌試驗等參數(shù)，設計打井位置，水井之間不得低于40m，根據(jù)建筑物所需的總冷負荷和熱負荷來確定總取水量、抽水井和回灌井數(shù)量，保證抽出來的地下水全部回灌和地下水資源不被污染。井水動態(tài)水位的高低對系統(tǒng)的能耗的影響很大，動水位越深，耗電量越大。水源熱泵供暖空調系統(tǒng)在我國應用已有十多年的歷史，與國外應用情況相比，我國發(fā)展比較緩慢的。但是我們國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施；水源熱泵系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保的特點，屬于可再生能源，近幾年，各地政府均采取相應的補貼措施，推廣使用這種新型的節(jié)能產(chǎn)品。國家對水源熱泵中央空調補助資金為80元/m²，涇縣醫(yī)院水源熱泵中央空調系統(tǒng)獲得國家級可再生能源示范縣項目之一，補助資金已到位。endprint