深圳市建筑研究設(shè)計總院有限公司 田鑫野

深圳市濱海醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)的可靠性與節(jié)能設(shè)計

深圳市建筑研究設(shè)計總院有限公司 田鑫野

介紹了深圳市濱海醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)冷源及主機(jī)的設(shè)計以及節(jié)能措施的運(yùn)用。

濱海醫(yī)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(diào)則在公用建筑耗中占了很大的比重,隨著經(jīng)濟(jì)和社會進(jìn)步,這一比例呈上升趨勢。因此公共建筑能耗已經(jīng)關(guān)系到國家節(jié)能減排政策順利實施的重要因素。醫(yī)療建筑以其特殊的功能而與其他公共建筑在設(shè)計階段有所不同,如手術(shù)室、急診、ICU等區(qū)域則需要空調(diào)系統(tǒng)的保證24小時全天候的運(yùn)行,這對空調(diào)系統(tǒng)的可靠性有著很高的要求。因此在醫(yī)療建筑的設(shè)計階段充分的考慮空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與可靠性對醫(yī)療建筑日后運(yùn)行意義重大。

一、工程概況

深圳市濱海醫(yī)院是深圳市政府投資興建的具有醫(yī)、教、研和遠(yuǎn)程醫(yī)療功能的現(xiàn)代化、數(shù)字化、綜合性三級甲等醫(yī)院。坐落在風(fēng)景旖旎、環(huán)境宜人的濱海大道與僑城東路交匯處,總共包括門診、醫(yī)技、住院樓(A、B、C三棟)、特需診療中心、行政信息樓、后勤服務(wù)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㎡?？照{(diào)面積195400㎡,本項目總空調(diào)面積為193827m;總冷負(fù)荷為28288kW,其中顯熱負(fù)荷為14098kW,新風(fēng)負(fù)荷為14190kW,冷負(fù)荷指標(biāo)為:145W/㎡,其中,顯熱負(fù)荷為72.0W/㎡,新風(fēng)負(fù)荷為73.0W/㎡。

二、空調(diào)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計

1.中央空調(diào)系統(tǒng)及主機(jī)的設(shè)計

本項目采用溫濕度獨立控制的中央空調(diào)系統(tǒng),由帶有熱回收功能的雙溫冷源新風(fēng)機(jī)組負(fù)擔(dān)所有的新風(fēng)負(fù)荷和所有的室內(nèi)濕負(fù)荷、以及小部分的顯熱負(fù)荷。中央空調(diào)制冷機(jī)組負(fù)擔(dān)所余的室內(nèi)顯熱負(fù)荷。

采用位于深圳的南天電廠的低品位熱能作為制冷機(jī)的驅(qū)動的能源,同時也作為衛(wèi)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(jī)組作為空調(diào)主要冷源,負(fù)擔(dān)本工程普通區(qū)域(非凈化區(qū)域)所有顯熱冷負(fù)荷,機(jī)組進(jìn)/出水溫度為20/15℃。另設(shè)2臺制冷量為2800KW(約合800RT)作為空調(diào)冷源,負(fù)擔(dān)本工程凈化區(qū)域所有負(fù)荷,機(jī)組進(jìn)/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(qū)動雙工況離心式水冷冷水機(jī)組為備用冷源,并設(shè)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(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行進(jìn)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(jī)組共同供冷。電制冷機(jī)組串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行,空調(diào)工況時進(jìn)出水溫為20/15℃,主機(jī)并聯(lián)運(yùn)行;蓄冷工況時進(jìn)出水溫為4/10℃及10/18℃,主機(jī)串聯(lián)運(yùn)行。考慮到手術(shù)室等凈化區(qū)域的安全性和可靠性,另設(shè)一臺制冷量為5625KW(約合1600RT)的板式換熱機(jī)組,直接從蓄冷水池供給冷水,機(jī)組進(jìn)/出水溫度為12/7℃。

2.空調(diào)系統(tǒng)可靠性討論

在蒸汽供應(yīng)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(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行進(jìn)行蓄冷,蓄冷時長按8小時設(shè)計;同時一臺1000RT蒸汽式水冷冷水基載主機(jī)啟動,為普通區(qū)域供冷;兩臺800RT離心機(jī)為凈化區(qū)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(tǒng),對系統(tǒng)供冷,當(dāng)水池負(fù)荷不能滿足全天負(fù)荷時,可由雙效蒸汽機(jī)補(bǔ)充;兩臺800RT離心機(jī)為凈化區(qū)域全天候供冷。當(dāng)為凈化區(qū)域全天候供冷的兩臺800RT離心機(jī)故障時,可開啟蓄冷水池放冷系統(tǒng)直接為凈化區(qū)域供冷。

在蒸汽供應(yīng)不正常的情況下:兩臺1000RT的雙工況電制冷離心主機(jī)夜間滿負(fù)荷運(yùn)行進(jìn)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(tǒng),對系統(tǒng)供冷,當(dāng)水池負(fù)荷不能滿足全天負(fù)荷時,則開啟離心機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充;兩臺800RT離心機(jī)全天候開啟,夜間為系統(tǒng)供冷,日間為凈化區(qū)域供冷。

這樣空調(diào)系統(tǒng)就會將影響空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性的可能大大降低,即使南天電廠的蒸汽供應(yīng)不正常也能保證空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,如遇到離心機(jī)出現(xiàn)故障,也可啟用蓄冷水池進(jìn)行短期供冷,在保證供冷的前提下為維修爭取時間。

三、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

1.空調(diào)主機(jī)的主要能源來自于南天電廠的低品位能源

空調(diào)主機(jī)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(tǒng)運(yùn)行對能源的浪費(fèi);在用電高峰期通過蓄冷水池和蒸汽式水冷冷水機(jī)組的開啟也能有效降低電網(wǎng)的負(fù)荷波動。

2.二次泵變頻

空調(diào)主機(jī)冷凍水經(jīng)一次泵、二次泵加壓后分六路分別送至凈化潔凈區(qū)域、行政后勤樓、門診醫(yī)技樓、VIP特需診療中心、急診、住院樓ABC等六個系統(tǒng)。

系統(tǒng)一次泵定流量運(yùn)行,二次泵變頻控制,變頻控制器與系統(tǒng)最不利區(qū)域的壓差傳感器連接。當(dāng)末端負(fù)荷變動時,二次泵可有效的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速滿足冷凍水供應(yīng),有效地降低了水泵的能源浪費(fèi)。

3.空調(diào)系統(tǒng)溫濕度獨立控制

空調(diào)主機(jī)主要供應(yīng)15～20℃的冷凍水,主要負(fù)擔(dān)整個醫(yī)院的顯熱負(fù)荷;帶有熱回收功能的雙溫冷源新風(fēng)機(jī)組負(fù)擔(dān)所有的新風(fēng)負(fù)荷和所有的室內(nèi)濕負(fù)荷、以及小部分的顯熱負(fù)荷。此舉有效的避免了熱濕聯(lián)合處理時,用低溫冷凍水帶走顯熱負(fù)荷所造成的能量利用品位上的浪費(fèi);而且,熱濕聯(lián)合處理時經(jīng)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(jìn)一步浪費(fèi)與損失。

4.冷凝水回收利用

空調(diào)制冷機(jī)組的蒸汽凝結(jié)水(95℃)、生活熱水換熱器的蒸汽凝結(jié)水(95℃)都會被用于生活熱水進(jìn)水(20℃)的預(yù)熱,降溫后的凝結(jié)水(35℃或以下)將作為空調(diào)冷卻塔的補(bǔ)水(空調(diào)季節(jié))。

四、結(jié)束語

以上主要是以深圳市濱海醫(yī)院為例簡要的論述了醫(yī)療建筑中中央空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及節(jié)能措施的設(shè)計。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,能源日益短缺的今天,醫(yī)療建筑如何有效的利用能源又增加中央空調(diào)系統(tǒng)的可靠性變得尤為重要。希望本文能對暖通技術(shù)人員有所幫助,由此推動暖通行業(yè)的發(fā)展。

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