北京醫院用冷水機解決方案

　　我們在設計醫院的空調系統時，更多考慮了加入綠色環保節能的冷水機技術解決方案，將設備運行能耗降低下來。而在空調耗能組成中，其核心部分的冷源（即冷水機組）占有較大的一部分，所以在此設計中，我們從冷源入手，考慮運用冷凍水、冷卻水的雙側大溫差的冷水機組。 

　　一、空調分析 

　　醫院的門診樓工程總建筑面積接近6萬m2，總的設計冷負荷為6350kW，設計3臺600冷噸水冷離心式冷水機組，總裝機容量6300kW，冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔與冷水機組一一對應。常規的空調冷凍水的供回水溫度為7℃/12℃，冷卻水供回水溫度為32℃/37℃。在本設計中，采用了雙側大溫差設計，即冷凍水的供回水溫度為5℃/12℃，7℃溫差；冷卻水的供回水溫度為32℃/40℃，8℃溫差。由于冷水機組、末端空調設備和冷卻塔的性能改善，在冷凍水側和冷卻水側的雙側大溫差設計，相對于常規冷凍水7℃/12℃、冷卻水32℃/37℃的標準工況系統設計以及冷凍水單側大溫差5℃/12℃、冷卻水32℃/37℃的工況相比，可以減少空調水系統的初投資及運行能耗，節能且節省建筑空間。且在《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005中也推薦采用加大供回水溫差的設計方式?，F將雙側大溫差、冷凍水單側大溫差及常規工況方案做如下對比： 

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　　現以單臺600冷噸冷機為例，見表1、表2。 

　　從表格可以看出： 

　　1. 100%、80%、60%負荷運行時，雖然雙側大溫差與單側大溫差相比，輸入功率后者偏小，但在90%負荷運行時，雙側大溫差系統輸入功率要略大于單側大溫差系統，故節能效果不明顯。但是雙側大溫差較常規工況，100%負荷運行時，每小時節省電量1.7kW，節電0.36%；90%負荷運行時，每小時節省電量2.3kW，節電0.53%；80%負荷運行時，每小時節省電量10.1kW，節電2.58%；60%負荷運行時，每小時節省電量21.7kW，節電6.70%。 

　　2.40%負荷運行時，雙側大溫差較單側大溫差每小時節省電量14.3kW，節電5.49%；較標準工況節每小時節省電量27.2kW，節電10.44%。 

　　3.20%工況時，雙側大溫差較單側大溫差每小時節省電量16.6kW，節電8.57%；較標準工況節每小時節省電量29.9kW，節電15.43%。 

　　可見，滿負荷運行時雙側大溫差系統要明顯優于常規系統。大溫差系統在部分負荷下的節能趨勢與常規的定流量系統相似，但節能效果更為顯著。實際運行中，冷水機組多在部分負荷時運行，故部分負荷運行節能明顯。 

　　以本工程為例，按照空調運行時間5月15日～10月15日，共計150天，每天運行平均按照16小時，共分7個運行工況（見表3），空調運行能耗及費用情況見表4。 

　　通過比較可以看出，雙側大溫差系統在一個制冷季內，較常規系統節電60219kW.h，節省運行費用3.78%，節約人民幣4.53萬元。 

　　《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005要求冷凍水供、回水溫差不小于5℃，并闡明某些實際工程采用8℃溫差，獲得良好的節能效果。另外，根據國內有關文獻，當供回水溫差增大一倍時，水泵的運行能耗減少68.5%，這說明采用冷水大溫差運行的經濟效益是非常明顯的。 

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　　大溫差冷水系統可以節約系統的循環水量，相應減少水泵的流量，減少管道的尺寸，減小水泵的尺寸、閥的大小、管道的直徑及保溫材料的用量等，節約系統的初投資。冷卻水大溫差設計時，可以減少冷卻塔尺寸，節約冷卻塔的占地面積，減少水泵的流量和水管的尺寸。當冷卻水溫度溫差比常規水溫高2℃時，可減少水泵運行費用3%～7%，節省一次投資10%～20%。 

　　另據文獻介紹，冷凍水系統采用1℃溫差較5℃溫差冷凍水量減少一半，水泵能耗減少，水系統一次投資減少。即使冷水機組一次投資略有增加，空調水系統的一次投資可減少5%左右，空調水系統的運行費用減少30%左右。 

　　可見，采用雙側大溫差系統有利于空調系統減少投資，更有利于系統的節能。 

　　二、節省建筑空間 

　　在醫院建筑中，各專業管線復雜，吊頂排布往往成為施工過程中的難點。大溫差系統由于減少系統循環水量，減少管道的尺寸，故設計中可更好地保證建筑的使用空間，保證吊頂高度，有效的減小管道井的尺寸，使有效的建筑面積得到更充分的利用。 

　　綜上，采用雙側大溫差系統，不僅系統節能，節省投資，節約運行費用，節省建筑空間，且該系統成熟穩定，*適合用于該項目的設計中。 

　　三、系統中的問題 

　　雙側大溫差系統的冷凍水供回水溫差大，這樣采用大溫差的風機盤管的制冷量相對于在7℃/12℃時的制冷量也會有不同程度的減少，對于末端風機盤管的使用會產生一些影響。冷卻水供回水溫差大，回水溫度較高，對于冷卻塔選用則提出了更高要求，由于回水溫度升高，冷卻塔的造價相對于常規水溫32℃/37℃的冷卻塔的造價則高出一些，會增加初投資。 

　　采用雙側大溫差的方案，還要根據每個工程的冷水機組容量而定，單臺冷水機組的額定冷量倘若過小，采用雙側大溫差時的制冷能耗反而會比常規冷水機組的要高。所以在工程方案初期要對機組選取做一個能耗比較分析，運行時能在節能范圍之內的冷水機組額可以采用雙側大溫差的冷水機組。

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