项目概况
1、工程概况
北京市某新建医院项目，总用地面积近10万平方米，总建筑面积约20万平方米，规划住院总床位为1000床。规划主要建筑有：门诊医技楼、住院楼、科研教学楼、行政办公楼、国际保健楼、感染楼、制氧站、动力站、垃圾及污水处理站等。是一座集医疗、教学、科研为一体的三级综合医院。
2、绿色建筑与节能
近年来，国家大力倡导建筑节能，为提高能源利用效率，推进可再生能源的应用，颁布了《公共建筑节能设计标准》。同时北京市规划委也要求，从2013年6月1日起，全市新建建筑要达到绿色建筑一星级标准。
医疗建筑由于室内空调参数标准高，人员流动性大，电气设备多等原因，往往是高能耗建筑。为了贯彻国家和北京市关于建筑节能的要求，达到降低医院空调系统能耗和运行成本的目的，本项目摒弃了传统的市政热力加电动冷水机组的空调冷热源模式，拟利用峰谷电差价采用蓄能式热泵中央空调系统，以下对其可行性进行分析。
3、电价政策
根据国家电网《关于企业用电执行波峰波谷波平阶梯电价的通知》的相关规定，本项目的电价按北京市相关标准执行：
空调设计参数和负荷
1、室外设计参数
2、室内设计参数
3、空调负荷
空调系统技术路线
1、地源热泵技术
地球表面浅层水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳辐射进入地球的大部分能量，并且水源的温度一般都十分稳定。地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，从而达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过地源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中供暖。
地源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为热源，利用地球水体自然散热后的低温水作为冷源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。通过输入少量的电能，提取地下井水中所储存的大量低位的能源，将其转化成高位的能源供给空调系统使用，从而降低用户的能源使用费。
2、蓄能式地源热泵技术
复合蓄能技术可实现夏季冰蓄冷以及冬季水蓄热的功能。
蓄能设备描述：蓄冰装置一般有盘管式、封装式、滑落式和冰晶式等，盘管式蓄冰装置是由沉浸在保温水池中的塑料盘管构成的，盘管内部为25%乙二醇溶液，盘管外部为水，夏季采用外融冰系统；冬季则采用水蓄热系统，能够实现蓄冰与水蓄热相结合。对于常见的部分负荷蓄冷系统来说，设计总冷负荷的30~60%由蓄冷装置提供，蓄冷装置和制冷机联合运行，该方式的制冷机和蓄冷装置的容量比全负荷蓄冰小，因而初投资较低，得到广泛采用。
运行模式及意义：热泵机组在夜间电力低谷时段均向蓄能池中蓄充能量，其所蓄得的能量在日间可以供应空调末端负荷。在具有峰谷电价的条件下，可以大大节约运行费用。同时，采用蓄能式热泵系统，将电力配电容量大大降低，也进而提高的变压器的负载率。另外，由于蓄能的存在，使得热泵主机在绝大部分时间内都在高负荷段（80%～100%）运行，机组效率较经常运行在低负荷段的常规系统机组效率相比得到大大提升。
冰蓄冷流程图
空调系统设计方案
1、设计依据
⑴ 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736-2012；
⑵ 公共建筑节能设计标准 GB50189-2015；
⑶ 地源热泵系统工程技术规范（2009年版） GB50366-2005；
⑷ 绿色建筑评价标准 GB/T50378-2014
2、系统构成
3、冬夏季运行模式
4、夏季负荷分配
5、系统夏季运行模式
6、系统选型及初投资估算
系统主要设备包括3台双螺杆热泵机组(四工况），2台离心式热泵机组(双工况），2台基载离心式热泵机组，蓄能水箱，板式换热器，蓄（释）能乙二醇循环泵，冷热水循环泵，冷却塔，定压补水装置，地埋管换热器等。
经测算，蓄能式地源热泵系统的总造价约为5700万元，夏季蓄冷率约为30%，初投资约为全部采用地源热泵系统的85%，地埋孔数量约为全部采用地源热泵系统的50%，年运行费为85%，静态投资回收期约为8年。
结语
将利用可再生能源的地源热泵技术和可节省电费的蓄能技术结合在一起组成蓄能式地源热泵空调系统，能够发挥各自优势，取长补短，从而节省更多的能源，在为建设单位获取更大的经济利益的同时也有更大的社会效益。
本工程旨在建设一个理念领先的绿色医疗建筑，须在能源方面选择符合国家产业及环保政策的能源方式。另外，从系统功能出发，相同功能的不同设备间互为补充，保障了系统的安全性和可靠性。因此，本工程的“蓄能式地源热泵空调系统”较“常规冷热源形式的空调系统”具有高效节能、环保清洁、安全稳定、便于管理等诸多优势，并且相信，待系统建成运行后一定会达到预期的效果。
参考文献：
⑴ 陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008
⑵ 徐伟.地源热泵技术手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2011
⑶ 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.综合医院建筑设计规范（GB51039-2014）[M]. 北京：中国计划出版社，2015
⑷ 中国建筑科学研究院.地源热泵系统工程技术规范（GB50366-2005）（2009年版）[M].
北京：中国建筑工业出版社，2009
⑸ 住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施（2009）暖通空调·动力[M].北京：中国计划出版社，2009
作者：范文辉，男，1969年4月生，大学，高级工程师，研究方向：暖通空调
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