無錫市某醫(yī)療衛(wèi)生建筑空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案技術(shù)經(jīng)濟分析

戴銀寶

（中國二十冶集團有限公司，上海，201900）

隨著醫(yī)療技術(shù)進步、診療設(shè)備發(fā)展，醫(yī)療建筑規(guī)模不斷擴大，各科室環(huán)境的控制標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，醫(yī)療建筑的能耗在不斷增加。目前，大型公共建筑中，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個建筑能耗的比例約為40-60 %，所以空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵，而節(jié)能設(shè)計是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)［1］，因此，如何合理地選擇醫(yī)療建筑空調(diào)冷熱源的方案就顯得尤為重要。醫(yī)療建筑冷熱源選擇應(yīng)結(jié)合醫(yī)療建筑用能特點、能源的合理利用、提高能源利用率和節(jié)約能源等方面來考慮。同時，空調(diào)冷熱源設(shè)備及其系統(tǒng)應(yīng)考慮到不同科室環(huán)境控制的要求、運行的特點和減少環(huán)境負(fù)荷，應(yīng)具有可靠性、安全性、經(jīng)濟性和方便維護、管理［2］。所以，如何進行冷熱源的科學(xué)選擇是迫在眉睫的問題。

通常，醫(yī)療建筑空調(diào)系統(tǒng)冷熱源按靈活并留有余量的原則配置。系統(tǒng)的靈活性主要表現(xiàn)在對醫(yī)療技術(shù)的變革和診療設(shè)備更新的適應(yīng)能力。系統(tǒng)靈活性并留有余量，在于適應(yīng)醫(yī)院建筑平面布置的更改、室內(nèi)負(fù)荷變化，以及建筑的改建或擴建的需要。目前，關(guān)于建筑冷熱源方案的研究已有很多［3-4］，本文以無錫市某醫(yī)療衛(wèi)生項目為研究對象，對其空調(diào)冷熱源進行技術(shù)經(jīng)濟分析。

1 項目概況

1.1 工程概況

項目總用地面積53708 m2，總建筑面積約53000 m2，院區(qū)劃分為醫(yī)療區(qū)、科教行政區(qū)，醫(yī)療區(qū)由門診、急診、醫(yī)技、病房等組成，其中地下車庫層高5.1 m，建筑面積9810 m2；門診醫(yī)技樓地下一層，地上四層，建筑高度18.9 m，建筑面積18487 m2；住院樓地下一層，地上十二層，建筑高度50.1 m，建筑面積18220.9 m2；科教行政綜合樓地下一層，地上五層，建筑高度24.9 m，建筑面積5038 m2；感染樓建筑面積615.25 m2；配電間建筑面積459 m2；垃圾站建筑面積113.4 m2。

該項目空調(diào)冷熱負(fù)荷采用經(jīng)住建部認(rèn)證的華電源全年負(fù)荷計算軟件進行計算，各單體空調(diào)冷熱負(fù)荷匯總?cè)缦拢?/p>

門診醫(yī)技樓：夏季空調(diào)冷負(fù)荷約為1776.4 kW，夏季空調(diào)冷指標(biāo)為96.1 W/m2；冬季空調(diào)熱負(fù)荷約為709 kW；冬季空調(diào)熱指標(biāo)為38.4 W/m2。

住院樓：夏季空調(diào)冷負(fù)荷約為2014 kW，夏季空調(diào)冷指標(biāo)為110.5 W/m2；冬季空調(diào)熱負(fù)荷約為990.7 kW；冬季空調(diào)熱指標(biāo)為54.4 W/m2。

科教行政綜合樓：夏季空調(diào)冷負(fù)荷約為660 kW，夏季空調(diào)冷指標(biāo)為131 W/m2；冬季空調(diào)熱負(fù)荷約為310.8kW；冬季空調(diào)熱指標(biāo)為61.7 W/m2。

感染樓：夏季空調(diào)冷負(fù)荷約為133.6 kW，夏季空調(diào)冷指標(biāo)為217 W/m2；冬季空調(diào)熱負(fù)荷約為68.4 kW；冬季空調(diào)熱指標(biāo)為111.2 W/m2。

特殊科室（潔凈手術(shù)部等凈化區(qū)域）：夏季空調(diào)冷負(fù)荷約為2520 kW，夏季空調(diào)冷指標(biāo)為360 W/m2；冬季空調(diào)熱負(fù)荷約為1740 kW；冬季空調(diào)熱指標(biāo)為248 W/m2。

生活熱水熱負(fù)荷為1200 kW（由給排水專業(yè)提供）。

1.2 負(fù)荷特性分析

該項目建筑布局復(fù)雜，特殊功能科室較多，如將醫(yī)療環(huán)境控制分類，一類是量大面廣的一般科室，如普通病房等，只需季節(jié)性舒適空調(diào)；另一類是數(shù)量相對較少的有無菌控制要求的關(guān)鍵科室，如手術(shù)室等，需全年空調(diào)，特別是濕度控制是保障無菌環(huán)境的關(guān)鍵因素。所以設(shè)計上不但要滿足醫(yī)療工藝對溫濕度、空氣潔凈度等方面的要求，而且要考慮舒適性方面的要求，需要根據(jù)各科室的功能、建筑的布局來合理分區(qū)、分系統(tǒng)，充分考慮安全、適用、舒適、節(jié)能等因素。

在使用時間上，門診醫(yī)技樓、住院樓一～四層門診區(qū)域、科教行政樓空調(diào)系統(tǒng)均為白天工作時間使用，門診醫(yī)技樓急診部分、住院樓病房層、感染樓和特殊科室空調(diào)系統(tǒng)需要考慮24 h運行。同時由于門診醫(yī)技樓平面布局中存在大量的內(nèi)區(qū)，故需考慮過渡季節(jié)和冬季冷負(fù)荷的需求，潔凈手術(shù)部、ICU等特殊科室場所的供冷、供熱的不間斷性，需滿足過渡季、夜間低負(fù)荷的需要。

2 冷熱源方案分析

該項目根據(jù)當(dāng)?shù)鼐G色建筑的要求，需達到綠色建筑二星級要求，故對可再生能源的使用有一定的要求，綜合考慮采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)來滿足綠建的要求。地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)先滿足生活熱水的需要，故選用熱回收型地源熱泵機組，夏季通過熱回收預(yù)熱生活熱水，冬季優(yōu)先供應(yīng)生活熱水負(fù)荷。通過與業(yè)主溝通，并結(jié)合業(yè)主前期工程中地源熱泵系統(tǒng)運行的實際效果，將住院樓病房層空調(diào)季需要24 h運行的區(qū)域，由地源熱泵系統(tǒng)來承擔(dān)全部空調(diào)冷負(fù)荷。故病房樓冷負(fù)荷不在本次方案討論范圍內(nèi)。

根據(jù)該建筑負(fù)荷特性，根據(jù)運行時間的不同，擬將門診醫(yī)技樓、科教行政綜合樓和住院樓一～四層一起考慮，每天空調(diào)運行時間為10 h，該部分冷負(fù)荷為2807 kW，熱負(fù)荷為1232 kW；將特殊科室和感染樓歸為一類，每天空調(diào)運行時間為24 h，該部分冷負(fù)荷為2655 kW，熱負(fù)荷為1810 kW。

因該項目廚房、洗衣、高溫消毒以及工藝性濕度控制用蒸汽量較少，跟業(yè)主溝通后，采用就地蒸汽發(fā)生器滿足局部區(qū)域蒸汽需求，故本項目熱源采用燃?xì)鉄崴仩t。

各方案分析詳見下表：

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說明：制冷季按7～9月考慮，制熱季按11～1月考慮，燃?xì)鉄嶂?1000 kcal/Nm3，燃?xì)赓M按3元/m3，電價按0.635元/kWh。其中風(fēng)冷熱泵未考慮冬季電輔熱的運行費用。制冷機組及鍋爐效率按《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2015）限值選取，制冷負(fù)荷的分布情況根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2015）中IPLV的規(guī)定：100 %負(fù)荷占2.3 %，75 %負(fù)荷占41.5 %，50 %負(fù)荷占46.1 %，25 %負(fù)荷占10.1 %。

綜上所述，從考慮初投資和運行費用，以及平時的運行管理，采用水冷機組和熱水鍋爐的冷熱源搭配型式，是比較合理的。

空調(diào)冷熱水系統(tǒng)圖詳見圖1和圖2。

圖1 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)流程圖

圖2 空調(diào)熱水系統(tǒng)流程圖

制冷機組和鍋爐均設(shè)置在地下一層的制冷機房和鍋爐房。因該項目蒸汽的需求很少，單獨設(shè)置蒸汽鍋爐無論從消防還是初投資以及平時的運行管理，都不方便，故對中心供應(yīng)等局部需要使用蒸汽的區(qū)域，采用小型的就地蒸汽發(fā)生器來滿足，同時，潔凈手術(shù)部等潔凈區(qū)域再熱負(fù)荷由電極加熱來滿足，避免額外增加系統(tǒng)，以及給系統(tǒng)調(diào)控帶來的麻煩，方便運行管理。熱水鍋爐采用小型模塊式鍋爐，可避免平時的年檢和專業(yè)司爐工的人員配置，降低鍋爐的運行管理成本。

為了確保潔凈手術(shù)部、ICU等重要場所的供冷、供熱的不間斷性，滿足過渡季、夜間低負(fù)荷的需要，在現(xiàn)有系統(tǒng)中考慮該部分的使用需求外，另外設(shè)置風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)供該部分使用，以提高該部分用冷用熱的可靠性。

3 結(jié)論

綜合以上分析，水冷機組加熱水鍋爐的冷熱源搭配型式，具有初投資及運行成本均較低的經(jīng)濟效益，系統(tǒng)保證率高，占地面積少等特點，較其他方案要更為適用于該類項目，同時本項目為EPC工程總承包項目，合理的冷熱源搭配契合EPC創(chuàng)效的目標(biāo)，因此推薦在此類項目中采用該種冷熱源系統(tǒng)形式。