地源熱泵系統(tǒng)在醫(yī)院應(yīng)用中的性能分析

　　一、引言

　　由于醫(yī)院功能的特殊性，其所需能源種類多、電能消耗大。有資料表明：醫(yī)院的能耗是一般辦公建筑的1.6～2倍，而醫(yī)院建筑空調(diào)通風(fēng)的能耗占到整個(gè)建筑總能耗的65%。因此，現(xiàn)代化醫(yī)院應(yīng)在確保服務(wù)質(zhì)量的前提下，采用一種穩(wěn)定、高效、節(jié)能、環(huán)保的冷熱源設(shè)備，降低能源消耗，為醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展提供保障。地源熱泵系統(tǒng)作為打造綠色建筑中的一種新型技術(shù)在眾多公共建筑中得到應(yīng)用，該系統(tǒng)利用淺層地下水溫度較為恒定的特性，以淺層地下水作為能量載體，通過壓縮機(jī)系統(tǒng)，在夏季將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下水中，在冬季將地下水中的熱量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了建筑物的制冷和供暖。但由于地源熱泵實(shí)施的技術(shù)難度大，且對(duì)水文地質(zhì)條件有特殊要求，醫(yī)院基于銀川平原的地質(zhì)水文條件及其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，確定了地源熱泵在醫(yī)院應(yīng)用可行性的前提下實(shí)施了該項(xiàng)目，下面將對(duì)其運(yùn)行過程中的系統(tǒng)測(cè)試與性能進(jìn)行分析。

　　二、寧夏人民醫(yī)院新區(qū)醫(yī)院項(xiàng)目概況

　　(一)建筑規(guī)模

　　寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院新區(qū)醫(yī)院于2007年6月21日開工建設(shè)，2008年主體工程完工，項(xiàng)目占地面積170000m2，建筑面積120000m2。

　　(二)節(jié)能措施

　　1.外墻構(gòu)造

　　外墻體采用300厚加氣混凝土砌塊(或鋼筋混凝土梁柱)+35厚XPS板保溫層+鋁板幕墻(金屬氟碳噴涂)，K≤0.6W/(m2·k);

　　屋面采用保溫防水一體化的50厚聚氨脂硬泡體，K≤0.55W/(m2·k)。

　　2.門窗構(gòu)造 本工程窗墻比南向?yàn)?.38，東向?yàn)?.36，西向?yàn)?.42，北向?yàn)?.39，外窗采用斷橋絕熱鋁合金加中空玻璃窗，外窗氣密性不應(yīng)低于《建筑幕墻物理性能分級(jí)》GB/T15225規(guī)定的Ⅲ級(jí)。

　　外窗傳熱系數(shù)(包括透明幕墻)K≤2.3W/(m2·k)，東、南、西向遮陽(yáng)系數(shù)SC≤0.60，玻璃的可見光透射比≥0.4;玻璃屋頂面積小于屋頂面積的20%，采用鋼化夾膠中空彩釉玻璃，K≤2.7W/(m2·k)，遮陽(yáng)系數(shù)SC≤0.50。外門做門斗或熱風(fēng)幕;當(dāng)房間挑空時(shí)，在樓板底部粘貼30厚自熄型擠塑聚苯板保溫層，K≤0.6W/(m2·k)。

　　三、地源熱泵系統(tǒng)使用概況

　　在本項(xiàng)目中，醫(yī)院空調(diào)采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，供暖供回水溫度為40℃～45℃，制冷供回水溫度為7℃～12℃。冬季，經(jīng)潛水泵抽取的溫度為12℃的地下水經(jīng)過旋流除砂器，進(jìn)入板式換熱器側(cè)換熱后，溫度降至2℃，然后回灌到地下同一含水層中。高溫型熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)產(chǎn)生40℃～45℃的熱水，通過循環(huán)水泵被輸送到用戶末端供暖系統(tǒng)。

　　夏季，經(jīng)潛水泵抽取的溫度為12℃的地下水經(jīng)過旋流除砂器，進(jìn)入板式換熱器，吸收熱量后溫度升至25℃，然后回灌到地下同一含水層中。熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)產(chǎn)生7℃～12℃的冷凍水，通過循環(huán)水泵被輸送到用戶末端的空調(diào)系統(tǒng)。為降低輸送能耗，水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速變流量系統(tǒng)。

　　本項(xiàng)目冷、熱負(fù)荷為：Q冷=10399kW，Q熱=11088kW。

　　系統(tǒng)采用地下水作為熱源，地下水出水量及回灌比例必須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽回水實(shí)驗(yàn)得出。

　　銀川地區(qū)水溫度為12℃左右，制冷工況下，按照8℃的供、回水溫差計(jì)算，需要井水量為1000.0m3/h，制熱工況下，按照10℃的供、回水溫差計(jì)算，需要井水量為1000.0m3/h。

　　根據(jù)當(dāng)?shù)爻鼍叩乃膱?bào)告，單井抽水量為100m3/h。鑒于此，布置10口取水井，井間距為40m，10眼水井總抽水量應(yīng)為1000m3/h。按照1∶1.5的回灌比例，設(shè)置15口回灌水井。

　　本項(xiàng)目水源熱泵系統(tǒng)的組成包括：水井工程，包括打井、井室砌筑、井水泵及其配電、井室內(nèi)閥部件及儀表安裝等;井水外線工程，包括挖土方、室外井水管道敷設(shè)等;機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備安裝，包括熱泵機(jī)組、冷熱水循環(huán)水泵、集分水器、軟水器及水箱、補(bǔ)水與定壓裝置、井水深度潔凈裝置、電子水垢處理儀、管道、各類閥門、保溫、消聲降噪、自動(dòng)控制等。

　　地源熱泵是一個(gè)成熟的技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)是水源井的成井工藝，如果技術(shù)不過關(guān)會(huì)導(dǎo)致井水含砂量過高和回灌不暢。在本設(shè)計(jì)中，除了強(qiáng)調(diào)成井工藝水平，成井隊(duì)伍素質(zhì)外，重點(diǎn)解決好回灌阻塞、設(shè)備腐蝕、井水泵功耗過高和運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)。抽水井、回灌井分開設(shè)置，在沒有充分運(yùn)行數(shù)據(jù)的情況下，不應(yīng)采用同井回灌方式，消除短路隱患，保證溫差穩(wěn)定。

　　四、項(xiàng)目主要設(shè)備

　　1.項(xiàng)目機(jī)組

　　本項(xiàng)目選配3臺(tái)半封閉螺桿滿液式水源熱泵機(jī)組，見表1。

　　2.附屬設(shè)備

　　機(jī)房中與主機(jī)相配套的附屬設(shè)備，見表2。 五、項(xiàng)目運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

　　檢測(cè)時(shí)間：2012年3月22日～23日。檢測(cè)工況：制熱。

　　1.檢測(cè)數(shù)據(jù)

　　(1)地源水系統(tǒng)地源水總管流量：1172m3/h，兩臺(tái)90kW水泵運(yùn)行，流速：1.8m/s;流量：730m3/h，1臺(tái)90kW水泵運(yùn)行，流速：1.2m/s。地源水機(jī)組出水溫度：6.3℃～8.9℃，回水溫度：5.2℃～7.8℃。

　　(2)空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)

　　空調(diào)水總管流量：756m3/h，1臺(tái)90kW+1臺(tái)55kW水泵運(yùn)行，流速：1.3m/s。流量：530m3/h，1臺(tái)90kW水泵運(yùn)行，流速：0.9m/s。

　　空調(diào)水機(jī)組出水溫度：42℃～45℃，回水溫度：39.6℃～41.9℃。

　　(3)機(jī)組工作電流：1060A。

　　(4)水泵工作電流：地源水泵1臺(tái)90kW，160A;2臺(tái)90kW同時(shí)運(yùn)行，250A;空調(diào)水1臺(tái)90kW，140A。

　　2.系統(tǒng)檢測(cè)效率

　　根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的數(shù)據(jù)，計(jì)算空調(diào)水運(yùn)行1臺(tái)90kW水泵時(shí)，地源側(cè)開啟1臺(tái)水泵時(shí)系統(tǒng)的檢測(cè)效率，結(jié)果見表3。

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　地源熱泵系統(tǒng)是住建部、財(cái)政部共同推廣應(yīng)用的可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)之一。寧夏人民醫(yī)院新區(qū)的地源熱泵系統(tǒng)是國(guó)家可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目，對(duì)此技術(shù)在寧夏及廣大西部地區(qū)的推廣應(yīng)用具有重要的示范意義。項(xiàng)目運(yùn)行效果良好，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)效率COP達(dá)到3.7，在充分認(rèn)識(shí)到地源熱泵系統(tǒng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計(jì)、精心施工及專業(yè)管理可以保證地源熱泵系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。(編輯：呂志新)

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]肖俊海.淺談醫(yī)院建筑的暖通節(jié)能設(shè)計(jì)[J].中國(guó)醫(yī)院建筑與裝備,2010，11(6)

　　[2]黃文.節(jié)能地源熱泵應(yīng)用的思考[J].科技資訊，2010(8)

　　[3]劉紅衛(wèi),徐貴來(lái),張晴,等.漢口地區(qū)影響熱源井回灌量的主要因素[J].資源環(huán)境與工程，2010，24(1):4