南寧某醫(yī)院冷暖空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
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黃孝軍
廣西華藍設(shè)計（集團）有限公司
摘要：本文以南寧市某醫(yī)院為例，針對目前最常用的兩種集中式冷暖空調(diào)設(shè)計方案均存在的一些不足，提出一種類似熱源塔的優(yōu)化設(shè)計方案，對這三種空調(diào)設(shè)計方案的初投資及運行費用進行分析比較，根據(jù)計算數(shù)據(jù)得出結(jié)論，為設(shè)計師及業(yè)主以后在選擇類似項目的空調(diào)方案時提供借鑒和參考。
關(guān)鍵詞：冷暖空調(diào)熱源塔優(yōu)化設(shè)計初投資運行費用
1 項目概況
該醫(yī)院為一個全新興建的綜合性醫(yī)院，地下3層，為停車庫及設(shè)備用房，地上裙房部分6層，為門診、手術(shù)室及醫(yī)技用房；主樓7～26層為住院部。參考原來設(shè)計過的醫(yī)療建筑項目，估算本項目空調(diào)系統(tǒng)冷熱負荷如表1（上班時段門診、醫(yī)技用房、手術(shù)室及住院部均使用空調(diào)8h，下班時段僅住院部使用空調(diào)16h）。
2 常用冷暖空調(diào)方案
1)水冷+風冷熱泵冷暖空調(diào)方案。
由于南寧市全年的氣溫基本都在0 0C以上，冬季采用風冷熱泵機組來供暖是可行且節(jié)能的，但制冷時，由于風冷熱泵機組的造價及運行費用均比水冷冷水機組大很多，對于規(guī)模稍大的項目，先按空調(diào)系統(tǒng)的熱負荷選擇風冷熱泵機組，夏季制冷由水冷冷水機組與風冷熱泵機組共同負擔，優(yōu)先運行水冷冷水機組。這是目前最常用的方案，以下簡稱“水冷+風冷熱泵”方案，編號A。
該方案主要的缺點是風冷熱泵供暖時，室外氣溫越低，其最大制熱量越小，而此時空調(diào)系統(tǒng)需求的熱負荷反而越大。對于室內(nèi)溫度穩(wěn)定性有較高要求的建筑，如醫(yī)院及高級酒店，需要設(shè)置輔助熱源。
2)水冷+燃氣機組冷暖空調(diào)方案。
南寧市的制冷期為150天，供暖期為60天，由表1可知該醫(yī)院的空調(diào)系統(tǒng)總冷負荷約為總熱負荷的6.5倍，如果采用燃氣熱水機組來供暖，制冷就可以全部采用能效比高的水冷冷水機組，所以此方案也有許多應(yīng)用實例，以下簡稱“水冷+燃氣機組”方案，編號B。
該方案主要的缺點是南寧市的商業(yè)管道天燃氣價格較高，為4.8元/Nm3，熱值為8400 k ca/Nm3，則產(chǎn)生1kW．h的熱量需要燃燒1x3600/(4.18 x8400)=0.1025 Nm3的燃氣，費用是0.1025x4.8=0.492元，如果電價按1.00元/kW．h計，用風冷熱泵機組加熱，按能效比3.0計，則需要1/3=0.333元，可見使用燃氣熱水機組供暖的運行費用比風冷熱泵機組供暖要高50%左右。
3 優(yōu)化的冷暖空調(diào)設(shè)計方案
3.1借鑒的空調(diào)方案
近年來在長江以南地區(qū)出現(xiàn)了一種叫“熱源塔”的空調(diào)型式，該方案采用水源熱泵機組來制冷及供暖，夏季利用熱源塔散熱，冬季利用熱源塔從大氣中吸熱。由于水源熱泵的能效比比風冷熱泵高，該方案較A方案節(jié)能。不過此類方案有個問題，在室外氣溫較低時，從水源熱泵出來的冷水溫度可能在0℃以下，此時須加入防凍劑，防止水結(jié)冰，常規(guī)的防凍劑如氯化鈉或氯化鈣對設(shè)備及管道里的金屬有腐蝕作用，縮短設(shè)備及管道的使用壽命。
3.2優(yōu)化的冷暖空調(diào)設(shè)計方案
為避免使用防凍劑，結(jié)合方案B，在室外氣溫過低時，采用燃氣熱水機組輔助加熱，以保證經(jīng)過水源熱泵的冷水出口溫度在2℃以上，如果室外氣溫繼續(xù)降低，無法利用熱源塔來吸熱，此時就停止運行水源熱泵，全部采用燃氣熱水機組來供暖。按制熱時冷水的進出水溫差為3 ℃，熱源塔內(nèi)出水溫度低于室外空氣濕球溫度2℃計，則對應(yīng)的室外空氣濕球溫度為2+3+2=7℃。查氣象資料可知，南寧市全年室外空氣濕球溫度低于7 ℃的時間為186 h，僅占供暖期的186／(60x24)=12.9%�？梢姶藘�(yōu)化設(shè)計方案（以下簡稱“水源熱泵+燃氣輔助”方案，編號C）是可行的。
4 三種方案分析比較
4.1三種方案的設(shè)備配置及運行情況
由于各方案的末端設(shè)備及管道基本一樣，下面就不考慮這部分內(nèi)容；按常規(guī)醫(yī)院應(yīng)選用帶熱回收的水冷機組，在制冷時免費提供生活熱水。根據(jù)表1，參考設(shè)備生產(chǎn)廠家的樣本，選出上述三種空調(diào)方案的冷熱源設(shè)備配置情況如表2~4。
4.2各方案的初投資估算
經(jīng)詢問設(shè)備生產(chǎn)廠家及網(wǎng)上查詢，估算出各方案冷熱源設(shè)備的初投資如表5。
4.3粗略估算各方案的運行情況
為方便比較，下面的計算只考慮滿負荷運行時的情況，同時統(tǒng)一按下面的數(shù)據(jù)：制冷期為150天，商業(yè)電價為豐水期電價0.78元／kW -h；供暖期為60天，商業(yè)電價為枯水期電價1.00元/kW．h。計算結(jié)果如表6。
根據(jù)表6可以看出，制冷時，A方案的運行費用最高，供暖時，單獨采用水源熱泵的運行費用最低，其次是風冷熱泵機組，最高是燃氣熱水機組，而根據(jù)南寧市的室外氣候條件時，綜合采用水源熱泵+燃氣機組的運行費用最低。綜合全年的運行費用來看，水源熱泵+燃氣輔助方案最低，其次是水冷+風冷熱泵方案，水冷+燃氣機組方案最高。
5 結(jié)論
綜上所述，可見在南寧市，大型集中式冷暖空調(diào)非常適合采用水源熱泵+燃氣熱水機組輔助加熱方案。該方案的初投資及運行費用均比水冷+風冷熱泵的空調(diào)方案低，供暖時最大供熱量又像水冷+燃氣熱水機組方案一樣穩(wěn)定。該方案可以看成采用水冷冷水機組+燃氣熱水機組的空調(diào)方案的改進版，兩個方案燃氣熱水機組的總?cè)萘客耆粯�，水冷冷水機組的總?cè)萘恳不疽粯�。此方案相對水�?燃氣熱水機組方案來說，系統(tǒng)相對復(fù)雜，初投資高一點，但從節(jié)能的角度看，這點代價是值得的。
