皖北某医院中央空调系统设计方案对比分析

秦圣权

摘 要 本文主要介绍了皖北某医院原设计方案采用多联机空调，太阳能提供生活热水。经方案对比分析，最终确定为地源热泵空调系统系统进行供暖制冷和提供生活热水。

关键词 医院;中央空调系统;设计方案;对比分析

前言

皖北某医院建设项目原设计方案采用多联机空调，太阳能提供生活热水。我公司针对该建设项目的特点，对原设计方案和地源热泵系统进行投资和运营费用对比分析，推荐建设单位采用地源热泵系统进行供暖制冷和提供生活热水[1]。

1建筑概况及相关依据

本工程中央空调部分夏季空调冷负荷7200kW，冬季空调热负荷4480kW。原空调系统设计采用变频多联机空调系统。本工程热水需求为36吨/天（东住院楼和西住院楼各18吨/天），采用的是太阳能+燃气锅炉。我公司推荐使用采用地源热泵系统满足夏季制冷、冬季采暖和全年生活热水的需求。

2地源热泵机房设计方案

（1）地源热泵空调主机设备选型及设计。本工程设计一个集中式地源热泵系统机房，包括空调和生活热水。位于地下室内，建筑面积400㎡。地源热泵机组设计采用：采用2台RSL-1480HM型全热回收螺杆式地源热泵机组、1台RSL-1480M型螺杆式地源热泵机组及1台SXB-800J水冷离心式冷水机组可满足采暖、制冷的需求[2]。

（2）地源热泵（热水）负荷计算。淋浴热水总需求量为36吨/24小时，设计水温55℃。

热水负荷Qr= 0.001163×kh×（v×（tr– t1））

Kh-使用常数，取1.2

v—生活热水用量，36000L

tr—生活热水温度，取55℃

t1—冷水计算温度，自来水最低取5℃

淋浴热水负荷Qr=0.001163×1.2×[36000×（55–5）]=2512kW。

36吨热水，从5℃加温到55℃需要热量2512kW，工作一台RSL-1480HM型全热回收螺杆式地源热泵机组（制热量为1562kW）需要的加热时间为：2512÷1562=1.6小时。

3地埋管换热器设计方案

冬季地埋管换热器总吸热量等于建筑总热负荷减去机组消耗功率（机组消耗功率等于机组输入功率与机组能效系数COP之比），根据提供机组的制热量确定系统冬季最大热负荷为4480kW/h，地源热泵机组COP值取4.0，

可得：Q=4480×（1–1/4.0）=3360kW/h;

但考虑到机组消耗功率所散发出来的热并未全部传到系统水中，根据经验，考虑10%的余量，空调机组总吸热量为：

3360×1.10=3696kW/h。

参照临近的淝河监狱地源热泵土壤换热系数估算如下：双凤地区采用冬季换热能力为：45W/岩米。设计单井深度为120米，采用双U型de25-PE100埋管。埋管数量计算如下：

L=3360×1000/45/120≈622

得：总埋管74640延米，按照120米深钻孔约622口。

本工程设计采用垂直地埋管系统：设计井深度为120m，井间距为4.5米（局部根据实际情况确定）。地源热泵系统以地下土壤为介质，利用其中丰富的浅层低位能量。本项目需要采用地源热泵专用的垂直地下埋管（双U，口径为De25mm，壁厚为2.3mm，额定耐压为1.6MPa）[3]。

4投资概算

5经济效益分析

（1）投资成本分析对比。①拟设计方案：a.类型：空调：地源热泵 、热水：全热回收技术;b.空调投入：2492.4万元。c.热水投入：13万元;d.电力增容费 0元;e.电力增容费0元;f.合计：2505.4万元。②图纸设计方案：a.类型：空调：多联机、热水：太阳能+燃气锅炉;b.空调投入：2072.4万元。c.热水投入：84.8万元;d.电力增容费120元;e.電力增容费10元;⑥合计：2287.2万元。③备注：电力增容费：图纸设计方案多联机空调总用电负荷比地源热泵空调总用电负荷约高30%，增加电气设备、电缆等费用约为120万元。燃气开户费：热水系统需求燃气，需要燃气接入费，总计：多投资218.2万元。

（2）地源热泵系统运行费用计算。地源热泵系统运行费用主要包含：地源热泵空调：（冬季）1227992元，夏季：2695680元。地源热泵热水：（春、秋、冬季）113190元，（夏季）1584元，费用合计：4038446元。

（3）多联机空调、太阳能+燃气热水运行费用计算。多联机空调、太阳能+燃气热水运行费用汇总：多联机空调（冬季）2333184，多联机空调（夏季）3773952元，太阳能+燃气热水（全年）181238元，费用合计：181238元。

（4）运行费用对比。①空调（ 地源热泵）与热水 （全热回收技术）：冬季空调 1227992元 ，夏季空调 2695680元 ，热水113190、1584元，运行费用合计 4038446元 。②空调（多联机）与热水（太阳能+燃气锅炉）：冬季空调 2333184元 ，夏季空调3773952元 ，热水181238、0元，运行费用合计6288374元。综上所述，使用地源热泵中央空调系统与多联机空调相比，每年可节约运行费用225万元。

6结束语

通过方案对比分析，采用地源热泵空调系统提供本医院供暖制冷比原设计多联机和太阳能系统增加投资218万元，但年运行费用减少225万元。可见采用地源热泵空调系统在本医院项目上具有良好的经济效益。

参考文献

[1] 马最良，姚杨.民用建筑空调设计[M].北京：化学工业出版社，2006：76.

[2] 刁乃仁，方肇洪.地源热泵地埋管系统[M].北京：中国建筑工业出版社，2006：51.

[3] 张敏.南京某医院地源热泵空调系统工程设计[M].制热供冷，2018（1）：58-60.