現(xiàn)代醫(yī)院中央空調節(jié)能技術的應用

魯晶 彭承琳 牟幫易

1 貴陽醫(yī)學院附屬醫(yī)院 （貴陽 550004）

2 重慶大學生物工程學院 （重慶 400030）

3 貴陽醫(yī)學院 （貴陽 550004）

1.風冷熱泵和風冷熱泵機組

風冷熱泵，是空調行業(yè)內區(qū)別于風冷冷水機組的一種空調機組。風冷熱泵的基本原理是基于壓縮式制冷循環(huán)，利用冷媒做為載體，通過風機的強制換熱，從大氣中吸取熱量或者排放熱量，以達到制冷或者制熱的需求。

該系統(tǒng)主要由風冷熱泵主機和風機盤管末端兩大部分組成。風冷熱泵機組與風機盤管共同使用，前者提供冷水或熱水，后者將冷水或熱水，通過熱交換，吸出冷風或熱風。

風冷熱泵機組是由壓縮機、換熱器、節(jié)流器、吸熱器、壓縮機等裝置構成的一個循環(huán)系統(tǒng)。風冷熱泵機組是空調系統(tǒng)中的主機，由于采用風冷冷凝器不需要冷卻塔，而蒸發(fā)器是水冷的，夏天制冷時提供冷水，冬季制熱時提供熱水，冷媒在壓縮機的作用下在系統(tǒng)內循環(huán)流動。它在壓縮機內完成氣態(tài)的升壓升溫過程（溫度高達100℃），它進入換熱器后釋放出高溫熱量加熱水，同時自己被冷卻并轉化為流液態(tài)，當它運行到吸熱器后，液態(tài)迅速吸熱蒸發(fā)再次轉化為氣態(tài)，同時溫度下降至零下20℃～30℃，這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將低溫熱量傳遞給冷媒。冷媒不斷地循環(huán)就實現(xiàn)了空氣中的低溫熱量轉變?yōu)楦邷責崃坎⒓訜崂渌^程。風機盤管是空調系統(tǒng)的末端裝置，風機將室內空氣或室外混合空氣通過表冷器進行冷卻或加熱后送入室內，使室內氣溫降低或升高，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。

2.水冷熱泵和水冷熱泵機組

水冷熱泵是一種利用地下淺層地熱水源（一般在1000 米以內，包括地下水、地表水、污水等，吸收了太陽進入地球的相當?shù)妮椛淠芰?，并且水源的溫度一般都十分穩(wěn)定）實現(xiàn)供熱或制冷的高效節(jié)能空調系統(tǒng)，通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內制冷的目的；而冬季，則是通過水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。

水冷熱泵機組的組成：水冷熱泵機組由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、制冷劑、載冷劑、制冷管路、電氣控制元件等主要部件組成。

水冷熱泵機組的主要工作原理：各部件之間用管道依次連接，形成一個封閉系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)內循環(huán)流動，不斷地發(fā)生狀態(tài)變化，并與外界進行能量交換。壓縮機吸入蒸發(fā)器內產生的低溫低壓制冷劑蒸氣，保持蒸發(fā)器內的低壓狀態(tài)，創(chuàng)造了蒸發(fā)器內制冷劑液體不斷地在低溫下吸收載冷劑熱量而沸騰的條件；吸入的蒸氣經(jīng)過壓縮，其溫度、壓力升高，創(chuàng)造了制冷劑被液化的條件；高溫高壓蒸氣排入冷凝器后，在壓力保持不變的情況下，被冷卻介質（水）冷卻，放出熱量，溫度降低，并進一步凝結成液體，從冷凝器排出；高壓制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流閥時，因受阻而使壓力下降，導致部分制冷劑液體氣化，吸收氣化潛熱，使其本身的溫度也相應降低，成為低溫低壓下的濕蒸氣，進入蒸發(fā)器；在蒸發(fā)器中，制冷劑液體在壓力不變的情況下，吸收載冷劑（水）的熱量（即制取冷量）而氣化，形成的低壓低溫蒸氣又被壓縮機吸走，如此周而復始地循環(huán)。

3.溴化鋰和直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組

溴化鋰屬鹽類，為白色結晶，易溶于水和醇，無毒，化學性質穩(wěn)定，不會變質。溴化鋰水溶液沸點很高，極難揮發(fā)，所以溴化鋰水溶液具有很強的吸水性。溴化鋰水溶液中有空氣存在時對鋼鐵有較強的腐蝕性。所以溴化鋰吸收式制冷機組內部為近乎真空的狀態(tài)。

吸收式制冷機組主要由高壓和低壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、高溫和低溫熱交換器等換熱設備和屏蔽泵、真空泵、電控箱、抽氣系統(tǒng)、管道閥等部件組成，依靠吸收器－發(fā)生器組的作用完成制冷循環(huán)，整體由微電腦為主的控制中心來控制和監(jiān)視。它用二元溶液作為介質，其中低沸點組分用作制冷劑,即利用它的蒸發(fā)來制冷；高沸點組分用作吸收劑，即利用它對制冷劑蒸氣的吸收作用來完成工作循環(huán)。常用的吸收式制冷機有氨水吸收式制冷機（一般用于小型空調）和溴化鋰吸收式制冷機（一般用于大型空調）兩種。溴化鋰吸收式制冷，用水作為制冷劑，溴化鋰作為吸收劑，利用水在高真空下蒸發(fā)吸熱達到制冷的目的。它的循環(huán)要利用外來熱源實現(xiàn)制冷，常用熱源為蒸汽、熱水、燃氣、燃油等。目前，溴冷機行業(yè)主要生產蒸汽型和直燃型兩大類產品。

直燃型溴化鋰吸收式冷水機組以燃氣燃燒作為熱源，將溴化鋰稀溶液進行加熱使其沸騰，分離出冷劑蒸汽和溴化鋰濃溶液，冷劑蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻變成冷劑水，而溴化鋰濃溶液回到吸收器，吸收來自蒸發(fā)器中的冷劑蒸發(fā)又變成稀溶液，由此不斷循環(huán)往復制冷。溴化鋰直燃機的制熱循環(huán)采用分隔式制熱，其制熱過程即采暖所需的熱水仍由蒸發(fā)器中產生，供熱水時機組上的蒸發(fā)泵和系統(tǒng)中的冷卻水泵停止運行。稀溶液通過低溫、高溫熱交換器后進入高壓發(fā)生器，被燃料燃燒加熱，產生冷劑蒸汽，該冷劑蒸汽直接進入蒸發(fā)器，加熱在銅管內流動的熱水自身被冷卻凝結成冷劑水回到吸收器，而高壓發(fā)生器被濃縮的濃溶液同樣直接回到吸收器并與冷劑水混合，又重新回到稀溶液狀態(tài)。

4.幾種空調系統(tǒng)的綜合應用分析

由上可以看出：溴化鋰吸收式空調，系統(tǒng)復雜，維護保養(yǎng)要求高，但制熱和制冷幾乎不受環(huán)境影響，在節(jié)能環(huán)保方面也有突出的效果。但其應用受一些條件的限制，在考慮經(jīng)濟型的前提下較難進行普及。

風冷熱泵空調系統(tǒng)條件成熟，由于其節(jié)能環(huán)保方面比傳統(tǒng)空調有相當?shù)膬?yōu)勢，目前普及性較高，但其應用受環(huán)境影響較大。

水冷熱泵空調系統(tǒng)是國家極力推薦使用的節(jié)能環(huán)保型空調系統(tǒng)，主要在水源條件好的地方應用廣泛，其投資較高，但運行費用最低，且?guī)缀醪皇墉h(huán)境的影響。

表1.

比較項目 風冷熱泵空調 水冷熱泵空調 溴化鋰吸收式空調安裝 戶外安裝，通常安裝在屋頂，由于省去部分組件，安裝在幾種空調中較為簡便優(yōu)選戶外安裝，室內機低位安裝，整體安裝較復雜，且需專門管理場所占地面積 屬中小型機組，占地面積不算太大，適合于大中城市200-10000平方米的高層建筑優(yōu)選室內地下安裝，安裝工作量比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安裝也容易機組體積大，重量重，布置麻煩，占地面積較大，需配置冷卻能力較大的冷卻塔設備投資 由于省去了部分組件，相比之下初投資更小占地面積大，需專用機房，適合1萬到5萬平米的綜合性場所不同地區(qū)不同需求的條件下，水源熱泵的投資經(jīng)濟性會有所不同，總投資額僅為傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的60%總投資低，但就制冷功能來說，溴化鋰價格較貴，機組充灌量大，初投資高運行耗費 全年費用最低，是燃氣熱水器的1/3左右、電熱水器的1/4左右運行費用為普通中央空調的40～60%，經(jīng)濟型也要好于燃氣空調較高，維護耗費大，溴化鋰損耗大、對碳鋼的腐蝕性強，但比一般電空調要節(jié)省費用10%-30%以上可靠性 性能穩(wěn)定，適用范圍廣，不受環(huán)境和天氣的影響由于水體溫度較恒定，使得機組運行更可靠、穩(wěn)定機組要求真空和密封性好，其可靠性需嚴格控制壽命 15年以上 15年以上 10年左右安全性 沒有漏電、漏氣等安全隱患 技術含量高，安全性好 負壓運行，比較安全自動化程度 全電腦自動控制，可無人值守 需專人管理，但主機為全電腦控制，要實現(xiàn)無人值守，需增加控制系統(tǒng) 空調系統(tǒng)復雜，需專人管理適用地區(qū) 無冷卻水系統(tǒng)動力消耗，無冷卻水損耗，更適用于缺水和季節(jié)變化明顯的北方地區(qū) 適于地下水充足的南方地區(qū) 適于天然氣充足并且水源質量好的地區(qū)和供電比較緊缺的地區(qū)維護保養(yǎng)維修時只需停故障機組，不影響其他機組使用，維護時較復雜還應注意水質，防止結垢氧化管材由于風冷熱泵機組是模塊組合，故維護保養(yǎng)簡單，清洗時只需清洗主機便可管理人員需每天進行勞動強度抽真空和清洗內部管路以及更換有關材料明顯的缺點1.室外環(huán)境溫度較低時制熱需增加輔助電加熱。2.由于循環(huán)泵耗電功率恒定，空調使用負荷較低時能源浪費較大。1.受可利用的水源條件限制。2.受水層的地理結構的限制，1.主機散熱量大，需要配置較大的冷卻水泵和冷卻塔。2.運行要求較高，檢修較困難

5.新型空調在醫(yī)院的應用前景

隨著醫(yī)院建筑現(xiàn)代化程度的提高，醫(yī)院潔凈室正在從潔凈手術室向潔凈手術部方向發(fā)展。由國家建設部頒發(fā)的《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2002明確規(guī)定了我國潔凈手術部用房的潔凈度、溫濕度、送風量和新風量等主要技術指標，這對我們進行醫(yī)院手術部凈化空調系統(tǒng)的設計提出了嚴格的要求。建設部頒發(fā)的《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189-2005已經(jīng)從2005年7月1日開始實施，對全國新建、擴建和改建的公共建筑提出了節(jié)能要求，目的是提高暖通空調系統(tǒng)的能源利用效率，實現(xiàn)國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，針對醫(yī)院手術部空調凈化系統(tǒng)能耗特別高的特點，醫(yī)院節(jié)能的主要任務就是降低其空調系統(tǒng)能耗，設計既滿足醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范要求又節(jié)約能源的凈化空調系統(tǒng)具有非常重要的意義。通過采取一些有效的節(jié)能方法，不僅可以提高醫(yī)院手術部凈化空調系統(tǒng)的運行管理水平，而且可以達到提高能源的綜合利用率、降低設備成本和運行費用、節(jié)約能耗的效果，可見，醫(yī)院在環(huán)保節(jié)能方面有著更大發(fā)展的需求。

在對目前所應用的幾種空調進行比較之后，我們會更傾向于在目前醫(yī)院的現(xiàn)代化建設上應用節(jié)能空調技術，只要能有效地利用工業(yè)余熱、發(fā)電機廢熱、燃氣等能源，則可達到醫(yī)院節(jié)能降耗的目的，走可持續(xù)發(fā)展的道路。

[1]馬最良,楊自強,馬光昱.我國熱泵空調發(fā)展的回顧與展望[A].全國暖通空調制冷2000年學術年會論文集[C], 2000.

[2]《醫(yī)院空調設計手冊》科學出版社; 第1版; 美國供熱 (美國)制冷與空調工程師學會

[3]《中央空調》何耀東 何青主編，冶金工業(yè)出版社，1998年

[4]顏全生;中央空調節(jié)能系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2003年01期

[5]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

[6]《通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50243-2002）

[7]金新.醫(yī)院中央空調節(jié)能降耗大有潛力[J].中國醫(yī)院建筑與裝備，2005,4:40-42.

[8]魯彥召.淺析低碳經(jīng)濟時代中央空調的節(jié)能措施[C].2011城市發(fā)展與規(guī)劃大會論文集, 2011

[9]徐桓,唐強根.在潔凈手術部設計中選擇適用的空調機組[A].第五屆海峽兩岸制冷空調技術交流會論文專輯[C], 2001.

[10]SHEN Jin-ming Tongji University,Shanghai 200092,China.醫(yī)用空氣處理機組與空調系統(tǒng)[A].第十二屆全國冷（熱）水機組與熱泵技術研討會論文集[C], 2005.

[11]沈晉明 醫(yī)院節(jié)能與冷熱源新技術 2007中國（杭州） 醫(yī)院建筑設計年會

[12]涂光備．醫(yī)院建筑空調凈化與設備[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005．266-267.

[13]劉東.水源熱泵的經(jīng)濟性分析及應用[D].天津大學, 2004.

[14]李從玖.風冷熱泵平衡點選擇與熱經(jīng)濟學優(yōu)化[D].華中科技大學, 2005.

[15]林康立.風冷熱泵和水源熱泵空調系統(tǒng)的設計和應用[J].制冷, 1998,(01)

[16]孔麗清.國內醫(yī)院空調系統(tǒng)節(jié)能管理的具體措施[J].吉林建筑百科．2005，9

[17]趙蘭，章學來，葛軼群，劉劍寧.熱回收技術用于風冷熱泵系統(tǒng)的研究與應用.制冷技術，2007.2.

[18]汪磊磊,由世俊,孫賀江,張歡.三效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)模擬與分析[A].全國暖通空調制冷2008年學術文集[C], 2008.

[19]邱中舉.溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)的研究[D].浙江大學, 2011.

[20]汪磊磊.高效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)及吸收器熱質傳遞研究[D].天津大學, 2010.

[21]王磊;徐士鳴;先進蓄能空調／供熱系統(tǒng)能量轉換過程分析(2)——溴化鋰水溶液系統(tǒng)[A];制冷空調新技術進展——第四屆全國制冷空調新技術研討會論文集[C];2006年

[22]楊俊華;徐玉黨;空調冷熱源節(jié)能技術的現(xiàn)狀與進展[J];武漢科技學院學報;2006年05期

[23]郭明,張志剛.溴化鋰吸收式制冷機組的特點及應用分析[J].大連大學學報, 2004,(04).

[24]上海世博建筑節(jié)能和新技術之上海世博會中應用的中央空調設備.《制冷技術》2010年第S1期.

[25]韓學廷 比較溴化鋰制冷與壓縮機制冷的能耗指標分析建筑熱能通風空調，2001，（3），20

[26]韓子清.中國醫(yī)院智能化建設概論[M].中國醫(yī)科大學出版社．2008

[27]蘇一波，向華宇.淺談現(xiàn)代醫(yī)院中空調系統(tǒng)的應用[J].湖北醫(yī)科大學學報．2004，11

[28]黃家東，朱強.如何加強建筑物空調系統(tǒng)的節(jié)能控制與管理[J].科技與發(fā)展．2004，5

[29]劉佳林，王倩.淺談國內醫(yī)院節(jié)能化建設的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].建筑經(jīng)濟．2008.