皖北某醫院中央空調系統設計方案對比分析

秦圣權

摘 要 本文主要介紹了皖北某醫院原設計方案采用多聯機空調，太陽能提供生活熱水。經方案對比分析，最終確定為地源熱泵空調系統系統進行供暖制冷和提供生活熱水。

關鍵詞 醫院;中央空調系統;設計方案;對比分析

前言

皖北某醫院建設項目原設計方案采用多聯機空調，太陽能提供生活熱水。我公司針對該建設項目的特點，對原設計方案和地源熱泵系統進行投資和運營費用對比分析，推薦建設單位采用地源熱泵系統進行供暖制冷和提供生活熱水[1]。

1建筑概況及相關依據

本工程中央空調部分夏季空調冷負荷7200kW，冬季空調熱負荷4480kW。原空調系統設計采用變頻多聯機空調系統。本工程熱水需求為36噸/天（東住院樓和西住院樓各18噸/天），采用的是太陽能+燃氣鍋爐。我公司推薦使用采用地源熱泵系統滿足夏季制冷、冬季采暖和全年生活熱水的需求。

2地源熱泵機房設計方案

（1）地源熱泵空調主機設備選型及設計。本工程設計一個集中式地源熱泵系統機房，包括空調和生活熱水。位于地下室內，建筑面積400㎡。地源熱泵機組設計采用：采用2臺RSL-1480HM型全熱回收螺桿式地源熱泵機組、1臺RSL-1480M型螺桿式地源熱泵機組及1臺SXB-800J水冷離心式冷水機組可滿足采暖、制冷的需求[2]。

（2）地源熱泵（熱水）負荷計算。淋浴熱水總需求量為36噸/24小時，設計水溫55℃。

熱水負荷Qr= 0.001163×kh×（v×（tr– t1））

Kh-使用常數，取1.2

v—生活熱水用量，36000L

tr—生活熱水溫度，取55℃

t1—冷水計算溫度，自來水最低取5℃

淋浴熱水負荷Qr=0.001163×1.2×[36000×（55–5）]=2512kW。

36噸熱水，從5℃加溫到55℃需要熱量2512kW，工作一臺RSL-1480HM型全熱回收螺桿式地源熱泵機組（制熱量為1562kW）需要的加熱時間為：2512÷1562=1.6小時。

3地埋管換熱器設計方案

冬季地埋管換熱器總吸熱量等于建筑總熱負荷減去機組消耗功率（機組消耗功率等于機組輸入功率與機組能效系數COP之比），根據提供機組的制熱量確定系統冬季最大熱負荷為4480kW/h，地源熱泵機組COP值取4.0，

可得：Q=4480×（1–1/4.0）=3360kW/h;

但考慮到機組消耗功率所散發出來的熱并未全部傳到系統水中，根據經驗，考慮10%的余量，空調機組總吸熱量為：

3360×1.10=3696kW/h。

參照臨近的淝河監獄地源熱泵土壤換熱系數估算如下：雙鳳地區采用冬季換熱能力為：45W/巖米。設計單井深度為120米，采用雙U型de25-PE100埋管。埋管數量計算如下：

L=3360×1000/45/120≈622

得：總埋管74640延米，按照120米深鉆孔約622口。

本工程設計采用垂直地埋管系統：設計井深度為120m，井間距為4.5米（局部根據實際情況確定）。地源熱泵系統以地下土壤為介質，利用其中豐富的淺層低位能量。本項目需要采用地源熱泵專用的垂直地下埋管（雙U，口徑為De25mm，壁厚為2.3mm，額定耐壓為1.6MPa）[3]。

4投資概算

5經濟效益分析

（1）投資成本分析對比。①擬設計方案：a.類型：空調：地源熱泵 、熱水：全熱回收技術;b.空調投入：2492.4萬元。c.熱水投入：13萬元;d.電力增容費 0元;e.電力增容費0元;f.合計：2505.4萬元。②圖紙設計方案：a.類型：空調：多聯機、熱水：太陽能+燃氣鍋爐;b.空調投入：2072.4萬元。c.熱水投入：84.8萬元;d.電力增容費120元;e.電力增容費10元;⑥合計：2287.2萬元。③備注：電力增容費：圖紙設計方案多聯機空調總用電負荷比地源熱泵空調總用電負荷約高30%，增加電氣設備、電纜等費用約為120萬元。燃氣開戶費：熱水系統需求燃氣，需要燃氣接入費，總計：多投資218.2萬元。

（2）地源熱泵系統運行費用計算。地源熱泵系統運行費用主要包含：地源熱泵空調：（冬季）1227992元，夏季：2695680元。地源熱泵熱水：（春、秋、冬季）113190元，（夏季）1584元，費用合計：4038446元。

（3）多聯機空調、太陽能+燃氣熱水運行費用計算。多聯機空調、太陽能+燃氣熱水運行費用匯總：多聯機空調（冬季）2333184，多聯機空調（夏季）3773952元，太陽能+燃氣熱水（全年）181238元，費用合計：181238元。

（4）運行費用對比。①空調（ 地源熱泵）與熱水 （全熱回收技術）：冬季空調 1227992元 ，夏季空調 2695680元 ，熱水113190、1584元，運行費用合計 4038446元 。②空調（多聯機）與熱水（太陽能+燃氣鍋爐）：冬季空調 2333184元 ，夏季空調3773952元 ，熱水181238、0元，運行費用合計6288374元。綜上所述，使用地源熱泵中央空調系統與多聯機空調相比，每年可節約運行費用225萬元。

6結束語

通過方案對比分析，采用地源熱泵空調系統提供本醫院供暖制冷比原設計多聯機和太陽能系統增加投資218萬元，但年運行費用減少225萬元。可見采用地源熱泵空調系統在本醫院項目上具有良好的經濟效益。

參考文獻

[1] 馬最良，姚楊.民用建筑空調設計[M].北京：化學工業出版社，2006：76.

[2] 刁乃仁，方肇洪.地源熱泵地埋管系統[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：51.

[3] 張敏.南京某醫院地源熱泵空調系統工程設計[M].制熱供冷，2018（1）：58-60.