贵港市人民医院空调系统设计

摘 要：以贵港市人民医院外科住院楼空调设计为例，通过经济性比对分析，确定夏热冬暖地区医院类型空调的冷热源选择。

关键词：医院空调；冷热源选择；经济性；方案比较

引 言

根据《民用建筑热工设计规范》中全国建筑热工设计分区图可知，夏热冬暖地区主要包含广东、广西大部分地区，香港、澳门，以及福建南部地区，这些地区都有气候状况类似；能源供应状况也类似，冷源方案的确定具有相通性，通过本工程方案的比对确定，可以用于类似工程参考。

1 工程概况

本工程地下一层，地上25层，建筑总面积约为49067m2（地上45405m2，地下3662m2），地下一层为车库以及设备用房，1层为入口门厅和架空、2层为消毒供应中心，3层、4层为手术室，5层为手术ICU，6层为架空设备层，7～24为病房及医生办公，25层为病案及阅览，建筑总高度96.95m，属一类高层建筑。

2 设计内容

本建筑的通风防排烟换气系统；冬夏两季舒适性空调系统，本文只介绍空调系统部分。

3 设计参数

（1）室外气象参数，见表1（参照GB50736-2012中玉林地区参数）。

（2）夏季室内参数，见表2。

4 空调系统

（1）根据业主设计要求，贵港市人民医院外科综合楼设计冷暖两用空调系统；二至五层设置洁净空调系统（洁净空调系统由业主另行委托专业公司设计，由于洁净度要求及运行时间上的差别，二至五层设置独立的空调系统），其他部分设计中央空调系统；中央空调系统的夏季冷负荷约为3810kW，冬季热负荷约为2128kW。

（2）医院院方无现有锅炉，且不打算设置锅炉，当地的燃气价格也较贵，故本工程设置三台空气源热泵机组作为冬季空调热源，空气源热泵夏季运行，承担一部分冷负荷，另设计两台冷水螺杆式制冷机组作为夏季空调冷源的补充，冷冻水供回水温度为7/12℃。

（3）冬季：设置空气源热泵机组作为冬季空调热源，根据计算负荷，设置3台机组，每台制热量为696kW同时设4台空调用热水水泵（三用一备），每台流量为132m3/h，热水供回水温为45/40℃。

（4）夏季另设两台冷水螺杆机组做冷源的补充，同时设置三台冷冻水泵及冷却水泵（均二用一备），设两台200m3/h的冷却塔，制冷机、冷冻水泵、冷却水泵位于地下室机房，冷却塔位于本楼天面层。

（5）在分集水器的出水管上设电动、手动蝶阀，当整个系统负荷率较你时关闭风冷冷水机组接分集水器的，进出管，使用较高效率的水冷冷水机组运行提供系统所需承担的冷量。

（6）夏季空调水系统采用一次泵变流量设计，在整个空调系统处于部分负荷工况下运行时，能够有效节约水泵的能耗；在总供回水管之间旁通电动调节阀，旁通流量为一台冷水机组的最小允许流量。

（7）冷冻水管主管采用异程式，楼层采用异程式布置，各层水平供水干管及水平管上主要分支管上设置静态平衡阀对管路进行水力平衡。

（8）为保证空调水系统循环水的品质，在冷冻水的回水总管上设置缠绕式水处理器。

（9）在冷水机组冷却水进出水管之间设置自动在线清洗装置，保证冷水机组冷凝器换热器无积垢，从而长期高效率地运行。

（10）空调末端系统主要采用风机盘+新风系统，低速风管，气流组织采用侧送上回或上送上回的方式。

（11）首层值班室，监控室设分体空调。

5 空调系统方案的确定过程

（1）需求：本工程空调系统夏季需要供冷，冬季需要供暖；

（2）能源供应状况：医院院方无现有锅炉，且不打算设置锅炉，当地的燃气价格也较贵。

（3）根据工程需求与现状，本工程的比较合理的供冷供暖方案是：采用电制冷冷水机组供应夏季冷源，采用风冷热泵机组提供冬季空调热源。方案细分有以下两种情况：

方案一：冬季：风冷热泵机组冬季供热；夏季：仅水冷冷水机组制冷；

方案二：冬季：風冷热泵机组冬季供热；夏季：水冷冷水机组+风冷热泵同时制冷；

两者的差异在于风冷热泵机组夏季是否供冷，方案二相对于方案一缺点是风冷热泵机组制冷时的效率相对水冷冷水机组较低；优点是项目初制资会较低，而且风冷热泵机组在夏季运行，有利于设备保养，反之则相反。两方案系统示意图如下：

（4）由于两方案的特性，需进行经济的比对分析，才可以最后确定应该采用的最优方案，方案一与方案二冬季的制热情况一样，即冬季运行费用一样，故经济性比较时只需比较夏季运行费用。

方案一：

机组全年运行时间比率按：100%负荷率时间为10%，85%负荷率时间为10%，70%负荷率时间为10%，50%负荷率时间为50%，45%负荷率时间为10%，30%及以下负荷时间为10%，则两方案的耗能计算如下（全年空调时间按4320h计算）：

方案一：分析可知，当负荷率小于50%时，才可以停一台主机及水泵。

总能耗=100%负荷率+85%负荷率+70%负荷率+50%负荷率+45%负荷率+30%负荷率=（296+45+15.75）×2×4320×10%×100%+（296+45+15.75）×2×4320×10%×85%+（296+45+15.75）×2×4320×10%×70%+（296+45+15.75）×2×4320×50%×50%+（296+45+15.75）×2×4320×10%×45%+（296+45+15.75）×1×4320×10%×60%=1968494.4（kWh）

方案二：分析可知：85%负荷率时可以停一台风冷热泵，70%负荷率时可以停两台风冷热泵，50%负荷率时可以停3台风冷热泵

总能耗=100%负荷率+85%负荷率+70%负荷率+50%负荷率+45%负荷率+30%负荷率+=（218×2+30×2+8.75×2+143.7×3）×4320×10%×100%+（218×2+30×2+8.75×2+143.7×2）×4320×10%+（218×2+30×2+8.75×2+143.7×1）×4320×10%+（218×2+30×2+8.75×2）×4320×50%+（218×2+30×2+8.75×2）×4320×10%×90%+（218×2+30×2+8.75×2）×4320×10%×60%=2025358.56（kWh）

则方案二与方案一的能耗差值为56864.16（kWh）

由计算结果对比可知，对全年来说，方案二的空调夏季运行费用高，但是两者相差不太大，但是考虑方案二比初投资低，而且风冷热泵机组在夏季也运行，对设备保养比较有利。故本工程最后采用方案二。

6 总 结

空调系统冷热源方案的确定需分步进行：一要明确工程需求；二要结合工程能源供应状况，确定大体方案；三要对方案进行细分，对差异方案进行细分，通过定性定量分析，并进行经济性比对分析，找出最优方案。

参考文献

[1]陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.2版.北京：中国建筑工业出版社，2008

[2]陈立文，陈敬武主编.技术经济学概论.北京：机械工业出版社，2006.1

作者简介：冯业雷（1985-），男，汉族，2009年华南理工大学本科毕业，研究方向为暖通空调设计、建筑节能设计。