太陽能、雙效熱回收熱泵系統(tǒng)在醫(yī)院熱水系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

馮敏添

（廣州市機(jī)電安裝有限公司，廣東 廣州 510405）

1 項(xiàng)目改造前概況

項(xiàng)目改造前中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院飯?zhí)?、住院部的生活熱水均由醫(yī)院西北面鍋爐房內(nèi)的燃油鍋爐提供熱源。鍋爐房內(nèi)原有燃油鍋爐二臺，分別為（WNS3-1.25-Y）一臺，（WNS5-1.25-Y）一臺，能耗較大。近三年，平均每年油耗為266噸，平均每天耗油為0.73噸。每年向大氣排放二氧化碳約813.96噸，年排放碳顆粒塵埃220.78噸。中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院位于鬧市中心，鍋爐屬特種設(shè)備，具有一定安全隱患。為減低能耗和二氧化碳排放對大氣造成的污染，現(xiàn)需對醫(yī)院現(xiàn)有熱水系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 項(xiàng)目改造要求

中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院熱水系統(tǒng)改造要求：

2.1 工程改造過程不能影響醫(yī)院的正常運(yùn)營和原有機(jī)電設(shè)施的正常使用，并把施工造成的影響降到最低。

2.2 工程改造完畢必須100%確保取消燃油鍋爐后醫(yī)院的所有生活熱水設(shè)備可靠的安全的運(yùn)行。

2.3 工程改造完成后必須是符合并達(dá)到國家提倡的節(jié)能環(huán)保原則。

2.4 工程改造完成后要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的且滿足經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的要求。

3 項(xiàng)目改造分析及應(yīng)用

按年平均油耗266噸，每噸柴7000元/噸，現(xiàn)在醫(yī)院熱水系統(tǒng)每年需耗費(fèi)186.2萬元用于熱水加熱。運(yùn)行費(fèi)用較高，本次節(jié)能改造的主要目的是降低污染、減少熱水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

按節(jié)能環(huán)保需要本次改造熱源采用太陽能再生技術(shù)、雙效熱回收熱泵機(jī)組技術(shù)。下面先對對兩種技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

4 太陽能再生循環(huán)應(yīng)用技術(shù)

因醫(yī)院樓面可用面積有限，本改造方案太陽能集熱系統(tǒng)只作輔助用途，首先在醫(yī)院樓頂空間規(guī)劃出一塊250平米的空間用于安裝太陽能熱量換熱系統(tǒng)。太陽能熱量換熱系統(tǒng)由36塊太陽能集熱板組成，集熱面積為84m2，系統(tǒng)配有自循環(huán)的立式半容積式換熱器，組成可再生循環(huán)使用的太陽能熱量換熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)日照系數(shù)按照廣州市平均全年有效0.6計(jì)算，有效日照時(shí)間為216天（每天有效日輻射時(shí)間是11小時(shí)），根據(jù)計(jì)算系統(tǒng)全年回收熱量為108864kW。如果折合原蒸汽油鍋爐產(chǎn)生的熱量，則需要油費(fèi)6.82萬元，相當(dāng)耗油9.74噸（見圖1）。

圖1 改造方案太陽能熱回收系統(tǒng)樸拓

5 雙效熱回收熱泵機(jī)組系統(tǒng)

生活熱水系統(tǒng)改造方案選用雙效熱回收熱泵機(jī)組作為主要熱源，該機(jī)組突出優(yōu)勢是雙效和高效熱回收，夏季可運(yùn)行在制冷和熱回收工況，該技術(shù)使得熱泵機(jī)組在能量守恒的工況下，冷量和熱量均被不同的系統(tǒng)所使用，沒有任何廢熱的排放，是目前效率最高、能效比最好、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的應(yīng)用。根據(jù)現(xiàn)場垂直運(yùn)輸特點(diǎn)，改造方案采用3組共18臺雙效熱回收模塊機(jī)組，采用并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)夏季制熱/冷回收以及冬季供暖和制熱運(yùn)行?？紤]到雙效熱泵機(jī)組出現(xiàn)意外故障，或者醫(yī)院供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障等，系統(tǒng)還配置了一臺高效燃?xì)獬簾崴疇t，以確保出現(xiàn)上述情況時(shí)保證醫(yī)院生活熱水系統(tǒng)正常運(yùn)行。燃?xì)鉄崴疇t設(shè)計(jì)為可應(yīng)對兩種應(yīng)急運(yùn)行工況：（1）生活熱水供水溫度偏低時(shí)，快速提升生活熱水的水溫運(yùn)行，以確保生活熱水的品質(zhì)；（2）雙效熱泵加熱能力下降時(shí)，投入備份生活熱水熱量的補(bǔ)充運(yùn)行。雙效熱回收機(jī)組運(yùn)行在制熱同時(shí)進(jìn)行冷回收，基于能量守恒，回收80%的冷量，并將冷量輸送到空調(diào)冷凍水系統(tǒng)，達(dá)到消耗一份電量卻產(chǎn)生兩份有價(jià)值可利用的熱量的效果，機(jī)組的綜合能耗比高達(dá)8.32。為了實(shí)現(xiàn)冷量和熱量的同時(shí)使用，機(jī)組的耗電加上冷凍水泵、一次熱水循環(huán)水泵、二次熱水循環(huán)水泵的電耗，最終產(chǎn)生的系統(tǒng)電耗與冷量和熱量之和能夠達(dá)到5.4的系統(tǒng)能效比COP值（見圖 2）。

太陽能集熱系統(tǒng)和雙效熱回收熱泵機(jī)組系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)多、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)廣、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)密切、運(yùn)算流程復(fù)雜，本方案通過智能管理系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行群控，來達(dá)到節(jié)能效果。

圖2 雙效熱回收熱泵系統(tǒng)樸拓圖

6 改造項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析

注：（1）雙效熱泵年熱水費(fèi)用的計(jì)算包括熱量輸出與冷量輸出，冬季拿出10天作為惡劣氣候使用應(yīng)急的燃?xì)鉄崴仩t補(bǔ)充熱水所需的燃?xì)赓M(fèi)用。（2）燃?xì)赓M(fèi)用按照5.4元/立方；柴油按照7元/公斤；電費(fèi)按照0.98元/度計(jì)算。從以上數(shù)據(jù)得出本次改造后比改造前每年節(jié)約費(fèi)用123.34萬，節(jié)能效果明顯。

[1]譚胤，張德源.智能中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2005.

[2]于梅春，劉澤華.自控在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展[J].節(jié)能技術(shù)，2003.