医院空调系统运行有其特殊性,尤其是在手术室等净化区域,全年要保持恒温、恒湿的环境,该区域往往要求空调系统全年供冷,而在过渡季或冬季,当室外空气焓值低于室内设计焓值时又无法利用加大新风量来进行免费供冷,且冷水机组冬季运行过程中,由于室外温度较低,容易发生冷却水温度过低而导致机组无法正常开启或者停机保护等现象,此时需要给冷却水系统预加热才能保证空调系统的正常运行,这不仅影响运行,而且增加了系统的整体能耗。[1]本文将以南京某医院为例,通过增加水-水板式换热机组,实现冬季的“无源制冷”。
项目概况
医院效果图
医院位于南京市,总建筑面积达到22.4万平方米,设置有住院部、门诊部、急诊中心、医技部等4个主要建筑,核定床位达到3000个,其中手术区位于住院部,该区域选用两台离心式冷水机组和一台螺杆式冷水机组作为系统冷源。手术区域冷源全年通过螺杆机组提供。
院方反映螺杆式冷水机组冬季运行时经常出现启动困难以及能耗过高的现象,经过现场调研,增加1台水-水板式换热机组,冬季运行时通过阀门切换,利用冷却塔进行无源制冷。
冷却塔无源制冷原理
冬季制冷工况下,在常规空调水系统基础上增设部分管路及设备,当室外湿球温度降低至某个值时,关闭制冷机组,以流经冷却塔的循环冷却水直接或者间接向空调系统制冷,由于冷水机组的耗电量在空调系统中占有极高的比例,利用冷却塔供冷节约下来的电量相当可观,所以常常被称为“无源制冷”。
设计要点
1
水-水板式换热机组基本介绍
水-水板式换热机组是将冷却水与冷冻水通过水-水板式换热机组进行换热,热量通过冷却塔带出室外,由于冬季室外气温较低,在系统运行过程中,冷却塔内的水也不断的在与室外空气进行换热,将系统中的热量带到大气中去。所以,该系统是借助了室外空气这个免费的冷源来达到降低能耗的效果。
板式换热机组控制图
板式换热机组系统图如图1所示,一次水在温控阀控制下,按系统所需流量送入板式换热机组,换热器以间接换热方式将空调回水冷却;二次水经循环泵进入换热器被冷却后供用户使用,周而复始。一次水在板式换热机组换热后又回至一次冷源。系统的水量损失由补水泵按设定的压力自动补充,确保系统压力稳定、正常运行。
板式换热机组原理图
选用板式换热机组,有以下优势:1.机组选用标准部件优化集成,主要部件均由国内、外知名厂商提供,可根据实际需要灵活选用。2.机组可对温度、压力、流量、热量等运行参数实现自动化监测与调控。3.机组换热效率高,水泵可根据运行工况进行控制,节省运行费用。4.机组全自动控制系统性能卓越,具备通讯接口,可依据用户要求实现网络管理,无人值守。5.机组结构紧凑、占地面积小、缩短安装工期、节省站房投资费用。6.机组寿命长、运行可靠、操作简单、便于设计、安装、检修与维护。7.机组绿色环保,噪音低,无菌无污染。
板式换热机组在机房内的布置
板式换热机组的管线连接
3.2无源制冷系统原理图
如图2所示,夏季工况时,采用螺杆式冷水机组作为手术区的冷源,阀门V1,V2开启,V3,V4关闭,冬季室外湿球温度小于8℃时,阀门V1,V2,V3,V4关闭,V5,V6,V7,V8开启,启动板式换热机组进行制冷。正常工况下,使用水-水板式换热机组冬季冷却水侧供回水温度一般在10~13℃,冷冻水侧供回水温度一般在11~14℃[2],系统配置的冷却塔便可以提供温度足够的冷却水,直接作为冷源来消除余热量。
无源制冷系统原理图
运行数据分析比较
通过对住院部改造前一年及改造后一年用电量的统计,得出数据如表1、表2所示:
表1改造前后总用电量对比
表2改造前后内区用电量对比
由表1表2可知,改造后,3~9月仍使用原系统工作,用电量基本与改造前一致,10月~次年2月根据室外温度切换板式换热机组工作,用电量显著下降,可见通过板式换热机组进行冬季制冷节能效果显著。根据统计每年节约能耗约为492032kWh,电价按照0.9元/度计算,则每年可以节约44.2万元。
结论
(1) 板式换热机组占地面积小,效率高,可有效解决改造项目机房空间有限的问题。
(2) 板式换热机组与冷却塔组成的冬季制冷系统,可以有效解决冷水机组冬季制冷工况下无法正常开启或者停机保护等问题。
(3) 无源制冷系统可有效利用冬季、过渡季室外的自然冷源,对建筑内区进行制冷,节能效果显著。
一键长按
关注我们