水源熱泵技術(shù)在醫(yī)院建筑群中的應(yīng)用

伍勇　陳紹明

摘要 針對(duì)傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)制冷供冷、采暖供熱效率較低，消耗能量大的弊端，結(jié)合涇縣醫(yī)院新區(qū)利用地下水作為冷源與熱源，選擇了水源熱泵機(jī)組作為集中空調(diào)系統(tǒng)和衛(wèi)生熱水系統(tǒng)冷熱源的設(shè)計(jì)。采用水源熱泵提取無(wú)污染的地下水能量，實(shí)現(xiàn)建筑物的制冷與采暖。在改變能源結(jié)構(gòu)、有效利用自然界可再生能源、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等方面，該工程是一個(gè)很好的應(yīng)用實(shí)例，具有一定的示范效應(yīng)。

關(guān)鍵詞 水源熱泵；可再生能源；抽水井；回灌井

中圖分類號(hào) TUB3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)2095—6363（2016）12—0059—01

1工程概況

涇縣醫(yī)院擴(kuò)建項(xiàng)目經(jīng)涇縣發(fā)改委批準(zhǔn)，總建筑面積為8萬(wàn)m²，其中一期工程建筑面積為6.05萬(wàn)m²，于2010年4月開始動(dòng)工興建，于2013年10月建成并投入使用。一期工程采用水源熱泵機(jī)組以地下水為載體，實(shí)現(xiàn)建筑群的制冷與采暖，以及為病人提供生活熱水，生活熱水水溫在50℃左右。中央空調(diào)主機(jī)采用山東富爾達(dá)兩臺(tái)LSBLGR-2570M滿液式水源熱泵機(jī)組和一臺(tái)LSBLGR-1670M滿液式水源熱泵機(jī)組提供末端所需冷、熱負(fù)荷，同時(shí)滿液式水源熱泵機(jī)組LSBLGR-1670M還具備提供四季熱水的功能。設(shè)計(jì)供、回水溫度：夏季7/12℃，冬季45/40℃。本系統(tǒng)冷、熱源采用井水，井水溫度為：19±1℃。一年四季可為病人提供生活熱水，溫度在50℃左右。

涇縣醫(yī)院水源熱泵的水源工程相關(guān)組成主要包括抽水井和回灌井，都位于涇縣醫(yī)院新區(qū)場(chǎng)地范圍內(nèi)，抽水層主要是卵礫石層和泥質(zhì)礫石層，回灌方式采用管井真空回灌，井深大約為120m。

根據(jù)合肥工業(yè)大學(xué)編制水資源論證報(bào)告，并由宣城市水務(wù)局組織專家評(píng)審并通過(guò)水資源論證。依據(jù)單井抽水能力和水源熱泵中央空調(diào)制冷和制熱時(shí)所需水量，以及根據(jù)回灌試驗(yàn)可采取“1抽1回”方式，我院中央空調(diào)系統(tǒng)的抽水井11口、回灌井11口，預(yù)留2口井為備用，總井?dāng)?shù)24口。

2水源熱泵中央空調(diào)

水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的是由末端系統(tǒng)、水源熱泵中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)3部分組成。末端系統(tǒng)由供水管、回水管、新風(fēng)機(jī)組、新風(fēng)管、電動(dòng)閥以及新風(fēng)機(jī)等。水源熱泵中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)由水熱泵機(jī)組、冷熱水循環(huán)泵、冷卻水泵以及水系統(tǒng)閥門等組織。水源水系統(tǒng)由抽水井、回灌井、抽水泵、抽水管路以及回水管路等組成。

水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：通過(guò)輸入少量高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為水源熱泵冬季的熱源和夏季的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來(lái)，通過(guò)水源水系統(tǒng)中回灌井回灌到地下水體中去，由于地下水源溫度（涇縣醫(yī)院院區(qū)地下水水溫在19±1℃）相對(duì)于夏季地面空氣溫度低，通過(guò)水源熱泵機(jī)組，可以高效地帶走熱量，以達(dá)到夏季給醫(yī)院室內(nèi)制冷的目的；地下水源溫度（涇縣醫(yī)院院區(qū)地下水水溫在19±1℃）相對(duì)于冬季地面空氣溫度高，則是通過(guò)水源熱泵機(jī)組，從地下水源中“提取”熱能，達(dá)到冬季給醫(yī)院室內(nèi)采暖的目的。

3經(jīng)濟(jì)效益

涇縣醫(yī)院水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)（含末端系統(tǒng)，水源中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)）總造價(jià)在1869萬(wàn)元，單位面積成本約為309元/m²，相比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的成本，采用239元/m²為基準(zhǔn)做參考，與常規(guī)能源中央空調(diào)系統(tǒng)相比，單位面積的增量為70元/m²，增量成本約為420萬(wàn)元。相比常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)，本系統(tǒng)初投資要高出420萬(wàn)元，其中地下水源熱泵系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行20年，每年運(yùn)行240天，每天滿負(fù)荷運(yùn)行12個(gè)小時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)節(jié)約能源834kW，據(jù)此推算，該項(xiàng)目費(fèi)效比為0.26元每千瓦時(shí)，每年節(jié)約運(yùn)行成本約60余萬(wàn)元。地下水源熱泵運(yùn)行成本相比常規(guī)能源系統(tǒng)大幅降低約40%，該項(xiàng)目運(yùn)行6至7年即可回收初投資多出的成本。

4社會(huì)效益

4.1環(huán)保潔凈

水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)沒有燃?xì)饣蛎喝紵^(guò)程，不給排放任何煙塵及有害物質(zhì)，社會(huì)效益顯著。

4.2節(jié)水省電

以地下水為載體，向其抽取或排放能量，抽取出來(lái)的水百分之百回灌到地下抽水層，既不消耗地下水的水資源，也不會(huì)對(duì)地下水造成污染。省去了鍋爐房、冷卻塔及冬天制熱時(shí)所需煤的煤場(chǎng)、煤渣場(chǎng)所占用的寶貴用地。

4.3節(jié)能

水能熱泵主機(jī)能效比是傳統(tǒng)空調(diào)的3～4倍，投入1kW的電能可得到6kW～7kW以上的制冷或供熱的能量。

5結(jié)論

涇縣醫(yī)院水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)于2013年10月正式投入使用，經(jīng)過(guò)近3年運(yùn)行后，系統(tǒng)運(yùn)行正常、自動(dòng)化程度高、人機(jī)對(duì)話界面友好、維護(hù)操作方便。冬季室內(nèi)溫度能達(dá)到25℃，夏季室內(nèi)溫度能達(dá)到23℃，生活熱水溫度能達(dá)到52℃。水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)既節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、又環(huán)境、衛(wèi)生。水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)既可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。采用水源熱泵機(jī)組可取代冷卻塔和政府淘汰高耗能的鍋爐，無(wú)需考慮鍋爐燃燒時(shí)對(duì)周圍大氣的污染、冷卻塔運(yùn)行對(duì)周圍環(huán)境噪聲干擾。水源熱泵系統(tǒng)關(guān)鍵是地下水源是否充沛，首先，應(yīng)經(jīng)當(dāng)?shù)厮畡?wù)局主管部門的批準(zhǔn)，進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查和論證，并取得相應(yīng)的地質(zhì)勘察報(bào)告和水資源論證報(bào)告，其中包括地下水的水量、水溫、動(dòng)態(tài)水位、靜態(tài)水位、水質(zhì)報(bào)告和回灌試驗(yàn)等參數(shù)，設(shè)計(jì)打井位置，水井之間不得低于40m，根據(jù)建筑物所需的總冷負(fù)荷和熱負(fù)荷來(lái)確定總?cè)∷?、抽水井和回灌井?dāng)?shù)量，保證抽出來(lái)的地下水全部回灌和地下水資源不被污染。井水動(dòng)態(tài)水位的高低對(duì)系統(tǒng)的能耗的影響很大，動(dòng)水位越深，耗電量越大。水源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用已有十多年的歷史，與國(guó)外應(yīng)用情況相比，我國(guó)發(fā)展比較緩慢的。但是我們國(guó)家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國(guó)可再生能源法》已于2006年1月1日起實(shí)施；水源熱泵系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，屬于可再生能源，近幾年，各地政府均采取相應(yīng)的補(bǔ)貼措施，推廣使用這種新型的節(jié)能產(chǎn)品。國(guó)家對(duì)水源熱泵中央空調(diào)補(bǔ)助資金為80元/m²，涇縣醫(yī)院水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)獲得國(guó)家級(jí)可再生能源示范縣項(xiàng)目之一，補(bǔ)助資金已到位。endprint