水源热泵技术在医院建筑群中的应用

伍勇　陈绍明

摘要 针对传统中央空调系统制冷供冷、采暖供热效率较低，消耗能量大的弊端，结合泾县医院新区利用地下水作为冷源与热源，选择了水源热泵机组作为集中空调系统和卫生热水系统冷热源的设计。采用水源热泵提取无污染的地下水能量，实现建筑物的制冷与采暖。在改变能源结构、有效利用自然界可再生能源、节约能源、保护环境等方面，该工程是一个很好的应用实例，具有一定的示范效应。

关键词 水源热泵；可再生能源；抽水井；回灌井

中图分类号 TUB3 文献标识码 A 文章编号2095—6363（2016）12—0059—01

1工程概况

泾县医院扩建项目经泾县发改委批准，总建筑面积为8万m²，其中一期工程建筑面积为6.05万m²，于2010年4月开始动工兴建，于2013年10月建成并投入使用。一期工程采用水源热泵机组以地下水为载体，实现建筑群的制冷与采暖，以及为病人提供生活热水，生活热水水温在50℃左右。中央空调主机采用山东富尔达两台LSBLGR-2570M满液式水源热泵机组和一台LSBLGR-1670M满液式水源热泵机组提供末端所需冷、热负荷，同时满液式水源热泵机组LSBLGR-1670M还具备提供四季热水的功能。设计供、回水温度：夏季7/12℃，冬季45/40℃。本系统冷、热源采用井水，井水温度为：19±1℃。一年四季可为病人提供生活热水，温度在50℃左右。

泾县医院水源热泵的水源工程相关组成主要包括抽水井和回灌井，都位于泾县医院新区场地范围内，抽水层主要是卵砾石层和泥质砾石层，回灌方式采用管井真空回灌，井深大约为120m。

根据合肥工业大学编制水资源论证报告，并由宣城市水务局组织专家评审并通过水资源论证。依据单井抽水能力和水源热泵中央空调制冷和制热时所需水量，以及根据回灌试验可采取“1抽1回”方式，我院中央空调系统的抽水井11口、回灌井11口，预留2口井为备用，总井数24口。

2水源热泵中央空调

水源热泵中央空调系统的是由末端系统、水源热泵中央空调主机系统和水源水系统3部分组成。末端系统由供水管、回水管、新风机组、新风管、电动阀以及新风机等。水源热泵中央空调主机系统由水热泵机组、冷热水循环泵、冷却水泵以及水系统阀门等组织。水源水系统由抽水井、回灌井、抽水泵、抽水管路以及回水管路等组成。

水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为水源热泵冬季的热源和夏季的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，通过水源水系统中回灌井回灌到地下水体中去，由于地下水源温度（泾县医院院区地下水水温在19±1℃）相对于夏季地面空气温度低，通过水源热泵机组，可以高效地带走热量，以达到夏季给医院室内制冷的目的；地下水源温度（泾县医院院区地下水水温在19±1℃）相对于冬季地面空气温度高，则是通过水源热泵机组，从地下水源中“提取”热能，达到冬季给医院室内采暖的目的。

3经济效益

泾县医院水源热泵中央空调系统（含末端系统，水源中央空调主机系统和水源水系统）总造价在1869万元，单位面积成本约为309元/m²，相比传统空调系统的成本，采用239元/m²为基准做参考，与常规能源中央空调系统相比，单位面积的增量为70元/m²，增量成本约为420万元。相比常规中央空调系统，本系统初投资要高出420万元，其中地下水源热泵系统稳定运行20年，每年运行240天，每天满负荷运行12个小时，单位时间内节约能源834kW，据此推算，该项目费效比为0.26元每千瓦时，每年节约运行成本约60余万元。地下水源热泵运行成本相比常规能源系统大幅降低约40%，该项目运行6至7年即可回收初投资多出的成本。

4社会效益

4.1环保洁净

水源热泵中央空调系统没有燃气或煤燃烧过程，不给排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著。

4.2节水省电

以地下水为载体，向其抽取或排放能量，抽取出来的水百分之百回灌到地下抽水层，既不消耗地下水的水资源，也不会对地下水造成污染。省去了锅炉房、冷却塔及冬天制热时所需煤的煤场、煤渣场所占用的宝贵用地。

4.3节能

水能热泵主机能效比是传统空调的3～4倍，投入1kW的电能可得到6kW～7kW以上的制冷或供热的能量。

5结论

泾县医院水源热泵中央空调系统于2013年10月正式投入使用，经过近3年运行后，系统运行正常、自动化程度高、人机对话界面友好、维护操作方便。冬季室内温度能达到25℃，夏季室内温度能达到23℃，生活热水温度能达到52℃。水源热泵中央空调系统既节能、经济、又环境、卫生。水源热泵中央空调系统既可供暖、制冷，还可供生活热水，一机多用，可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。采用水源热泵机组可取代冷却塔和政府淘汰高耗能的锅炉，无需考虑锅炉燃烧时对周围大气的污染、冷却塔运行对周围环境噪声干扰。水源热泵系统关键是地下水源是否充沛，首先，应经当地水务局主管部门的批准，进行水文地质调查和论证，并取得相应的地质勘察报告和水资源论证报告，其中包括地下水的水量、水温、动态水位、静态水位、水质报告和回灌试验等参数，设计打井位置，水井之间不得低于40m，根据建筑物所需的总冷负荷和热负荷来确定总取水量、抽水井和回灌井數量，保证抽出来的地下水全部回灌和地下水资源不被污染。井水动态水位的高低对系统的能耗的影响很大，动水位越深，耗电量越大。水源热泵供暖空调系统在我国应用已有十多年的历史，与国外应用情况相比，我国发展比较缓慢的。但是我们国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施；水源热泵系统具有节能环保的特点，属于可再生能源，近几年，各地政府均采取相应的补贴措施，推广使用这种新型的节能产品。国家对水源热泵中央空调补助资金为80元/m²，泾县医院水源热泵中央空调系统获得国家级可再生能源示范县项目之一，补助资金已到位。endprint