现代医院中央空调节能技术的应用

鲁晶 彭承琳 牟帮易

1 贵阳医学院附属医院 （贵阳 550004）

2 重庆大学生物工程学院 （重庆 400030）

3 贵阳医学院 （贵阳 550004）

1.风冷热泵和风冷热泵机组

风冷热泵，是空调行业内区别于风冷冷水机组的一种空调机组。风冷热泵的基本原理是基于压缩式制冷循环，利用冷媒做为载体，通过风机的强制换热，从大气中吸取热量或者排放热量，以达到制冷或者制热的需求。

该系统主要由风冷热泵主机和风机盘管末端两大部分组成。风冷热泵机组与风机盘管共同使用，前者提供冷水或热水，后者将冷水或热水，通过热交换，吸出冷风或热风。

风冷热泵机组是由压缩机、换热器、节流器、吸热器、压缩机等装置构成的一个循环系统。风冷热泵机组是空调系统中的主机，由于采用风冷冷凝器不需要冷却塔，而蒸发器是水冷的，夏天制冷时提供冷水，冬季制热时提供热水，冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入换热器后释放出高温热量加热水，同时自己被冷却并转化为流液态，当它运行到吸热器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃～30℃，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给冷媒。冷媒不断地循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水过程。风机盘管是空调系统的末端装置，风机将室内空气或室外混合空气通过表冷器进行冷却或加热后送入室内，使室内气温降低或升高，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。

2.水冷热泵和水冷热泵机组

水冷热泵是一种利用地下浅层地热水源（一般在1000 米以内，包括地下水、地表水、污水等，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定）实现供热或制冷的高效节能空调系统，通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

水冷热泵机组的组成：水冷热泵机组由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、制冷剂、载冷剂、制冷管路、电气控制元件等主要部件组成。

水冷热泵机组的主要工作原理：各部件之间用管道依次连接，形成一个封闭系统，制冷剂在系统内循环流动，不断地发生状态变化，并与外界进行能量交换。压缩机吸入蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气，保持蒸发器内的低压状态，创造了蒸发器内制冷剂液体不断地在低温下吸收载冷剂热量而沸腾的条件；吸入的蒸气经过压缩，其温度、压力升高，创造了制冷剂被液化的条件；高温高压蒸气排入冷凝器后，在压力保持不变的情况下，被冷却介质（水）冷却，放出热量，温度降低，并进一步凝结成液体，从冷凝器排出；高压制冷剂液体经过节流阀时，因受阻而使压力下降，导致部分制冷剂液体气化，吸收气化潜热，使其本身的温度也相应降低，成为低温低压下的湿蒸气，进入蒸发器；在蒸发器中，制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收载冷剂（水）的热量（即制取冷量）而气化，形成的低压低温蒸气又被压缩机吸走，如此周而复始地循环。

3.溴化锂和直燃型溴化锂吸收式冷热水机组

溴化锂属盐类，为白色结晶，易溶于水和醇，无毒，化学性质稳定，不会变质。溴化锂水溶液沸点很高，极难挥发，所以溴化锂水溶液具有很强的吸水性。溴化锂水溶液中有空气存在时对钢铁有较强的腐蚀性。所以溴化锂吸收式制冷机组内部为近乎真空的状态。

吸收式制冷机组主要由高压和低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、高温和低温热交换器等换热设备和屏蔽泵、真空泵、电控箱、抽气系统、管道阀等部件组成，依靠吸收器－发生器组的作用完成制冷循环，整体由微电脑为主的控制中心来控制和监视。它用二元溶液作为介质，其中低沸点组分用作制冷剂,即利用它的蒸发来制冷；高沸点组分用作吸收剂，即利用它对制冷剂蒸气的吸收作用来完成工作循环。常用的吸收式制冷机有氨水吸收式制冷机（一般用于小型空调）和溴化锂吸收式制冷机（一般用于大型空调）两种。溴化锂吸收式制冷，用水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。它的循环要利用外来热源实现制冷，常用热源为蒸汽、热水、燃气、燃油等。目前，溴冷机行业主要生产蒸汽型和直燃型两大类产品。

直燃型溴化锂吸收式冷水机组以燃气燃烧作为热源，将溴化锂稀溶液进行加热使其沸腾，分离出冷剂蒸汽和溴化锂浓溶液，冷剂蒸汽经冷凝器冷却变成冷剂水，而溴化锂浓溶液回到吸收器，吸收来自蒸发器中的冷剂蒸发又变成稀溶液，由此不断循环往复制冷。溴化锂直燃机的制热循环采用分隔式制热，其制热过程即采暖所需的热水仍由蒸发器中产生，供热水时机组上的蒸发泵和系统中的冷却水泵停止运行。稀溶液通过低温、高温热交换器后进入高压发生器，被燃料燃烧加热，产生冷剂蒸汽，该冷剂蒸汽直接进入蒸发器，加热在铜管内流动的热水自身被冷却凝结成冷剂水回到吸收器，而高压发生器被浓缩的浓溶液同样直接回到吸收器并与冷剂水混合，又重新回到稀溶液状态。

4.几种空调系统的综合应用分析

由上可以看出：溴化锂吸收式空调，系统复杂，维护保养要求高，但制热和制冷几乎不受环境影响，在节能环保方面也有突出的效果。但其应用受一些条件的限制，在考虑经济型的前提下较难进行普及。

风冷热泵空调系统条件成熟，由于其节能环保方面比传统空调有相当的优势，目前普及性较高，但其应用受环境影响较大。

水冷热泵空调系统是国家极力推荐使用的节能环保型空调系统，主要在水源条件好的地方应用广泛，其投资较高，但运行费用最低，且几乎不受环境的影响。

表1.

比较项目 风冷热泵空调 水冷热泵空调 溴化锂吸收式空调安装 户外安装，通常安装在屋顶，由于省去部分组件，安装在几种空调中较为简便优选户外安装，室内机低位安装，整体安装较复杂，且需专门管理场所占地面积 属中小型机组，占地面积不算太大，适合于大中城市200-10000平方米的高层建筑优选室内地下安装，安装工作量比传统空调系统少，安装工期短，更改安装也容易机组体积大，重量重，布置麻烦，占地面积较大，需配置冷却能力较大的冷却塔设备投资 由于省去了部分组件，相比之下初投资更小占地面积大，需专用机房，适合1万到5万平米的综合性场所不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同，总投资额仅为传统空调系统的60%总投资低，但就制冷功能来说，溴化锂价格较贵，机组充灌量大，初投资高运行耗费 全年费用最低，是燃气热水器的1/3左右、电热水器的1/4左右运行费用为普通中央空调的40～60%，经济型也要好于燃气空调较高，维护耗费大，溴化锂损耗大、对碳钢的腐蚀性强，但比一般电空调要节省费用10%-30%以上可靠性 性能稳定，适用范围广，不受环境和天气的影响由于水体温度较恒定，使得机组运行更可靠、稳定机组要求真空和密封性好，其可靠性需严格控制寿命 15年以上 15年以上 10年左右安全性 没有漏电、漏气等安全隐患 技术含量高，安全性好 负压运行，比较安全自动化程度 全电脑自动控制，可无人值守 需专人管理，但主机为全电脑控制，要实现无人值守，需增加控制系统 空调系统复杂，需专人管理适用地区 无冷却水系统动力消耗，无冷却水损耗，更适用于缺水和季节变化明显的北方地区 适于地下水充足的南方地区 适于天然气充足并且水源质量好的地区和供电比较紧缺的地区维护保养维修时只需停故障机组，不影响其他机组使用，维护时较复杂还应注意水质，防止结垢氧化管材由于风冷热泵机组是模块组合，故维护保养简单，清洗时只需清洗主机便可管理人员需每天进行劳动强度抽真空和清洗内部管路以及更换有关材料明显的缺点1.室外环境温度较低时制热需增加辅助电加热。2.由于循环泵耗电功率恒定，空调使用负荷较低时能源浪费较大。1.受可利用的水源条件限制。2.受水层的地理结构的限制，1.主机散热量大，需要配置较大的冷却水泵和冷却塔。2.运行要求较高，检修较困难

5.新型空调在医院的应用前景

随着医院建筑现代化程度的提高，医院洁净室正在从洁净手术室向洁净手术部方向发展。由国家建设部颁发的《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002明确规定了我国洁净手术部用房的洁净度、温湿度、送风量和新风量等主要技术指标，这对我们进行医院手术部净化空调系统的设计提出了严格的要求。建设部颁发的《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005已经从2005年7月1日开始实施，对全国新建、扩建和改建的公共建筑提出了节能要求，目的是提高暖通空调系统的能源利用效率，实现国家的可持续发展战略。因此，针对医院手术部空调净化系统能耗特别高的特点，医院节能的主要任务就是降低其空调系统能耗，设计既满足医院洁净手术部建筑技术规范要求又节约能源的净化空调系统具有非常重要的意义。通过采取一些有效的节能方法，不仅可以提高医院手术部净化空调系统的运行管理水平，而且可以达到提高能源的综合利用率、降低设备成本和运行费用、节约能耗的效果，可见，医院在环保节能方面有着更大发展的需求。

在对目前所应用的几种空调进行比较之后，我们会更倾向于在目前医院的现代化建设上应用节能空调技术，只要能有效地利用工业余热、发电机废热、燃气等能源，则可达到医院节能降耗的目的，走可持续发展的道路。

[1]马最良,杨自强,马光昱.我国热泵空调发展的回顾与展望[A].全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C], 2000.

[2]《医院空调设计手册》科学出版社; 第1版; 美国供热 (美国)制冷与空调工程师学会

[3]《中央空调》何耀东 何青主编，冶金工业出版社，1998年

[4]颜全生;中央空调节能系统的设计及实现[J];电力系统及其自动化学报;2003年01期

[5]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008

[6]《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2002）

[7]金新.医院中央空调节能降耗大有潜力[J].中国医院建筑与装备，2005,4:40-42.

[8]鲁彦召.浅析低碳经济时代中央空调的节能措施[C].2011城市发展与规划大会论文集, 2011

[9]徐桓,唐强根.在洁净手术部设计中选择适用的空调机组[A].第五届海峡两岸制冷空调技术交流会论文专辑[C], 2001.

[10]SHEN Jin-ming Tongji University,Shanghai 200092,China.医用空气处理机组与空调系统[A].第十二届全国冷（热）水机组与热泵技术研讨会论文集[C], 2005.

[11]沈晋明 医院节能与冷热源新技术 2007中国（杭州） 医院建筑设计年会

[12]涂光备．医院建筑空调净化与设备[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．266-267.

[13]刘东.水源热泵的经济性分析及应用[D].天津大学, 2004.

[14]李从玖.风冷热泵平衡点选择与热经济学优化[D].华中科技大学, 2005.

[15]林康立.风冷热泵和水源热泵空调系统的设计和应用[J].制冷, 1998,(01)

[16]孔丽清.国内医院空调系统节能管理的具体措施[J].吉林建筑百科．2005，9

[17]赵兰，章学来，葛轶群，刘剑宁.热回收技术用于风冷热泵系统的研究与应用.制冷技术，2007.2.

[18]汪磊磊,由世俊,孙贺江,张欢.三效溴化锂吸收式制冷循环模拟与分析[A].全国暖通空调制冷2008年学术文集[C], 2008.

[19]邱中举.溴化锂吸收式热泵系统的研究[D].浙江大学, 2011.

[20]汪磊磊.高效溴化锂吸收式制冷循环及吸收器热质传递研究[D].天津大学, 2010.

[21]王磊;徐士鸣;先进蓄能空调／供热系统能量转换过程分析(2)——溴化锂水溶液系统[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年

[22]杨俊华;徐玉党;空调冷热源节能技术的现状与进展[J];武汉科技学院学报;2006年05期

[23]郭明,张志刚.溴化锂吸收式制冷机组的特点及应用分析[J].大连大学学报, 2004,(04).

[24]上海世博建筑节能和新技术之上海世博会中应用的中央空调设备.《制冷技术》2010年第S1期.

[25]韩学廷 比较溴化锂制冷与压缩机制冷的能耗指标分析建筑热能通风空调，2001，（3），20

[26]韩子清.中国医院智能化建设概论[M].中国医科大学出版社．2008

[27]苏一波，向华宇.浅谈现代医院中空调系统的应用[J].湖北医科大学学报．2004，11

[28]黄家东，朱强.如何加强建筑物空调系统的节能控制与管理[J].科技与发展．2004，5

[29]刘佳林，王倩.浅谈国内医院节能化建设的现状及发展前景[J].建筑经济．2008.