CN108224646A - 新型医院节能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种新型医院节能系统，包括空调末端模块、集成式冷水机站、冷热电三联供系统，其中，空调末端模块包括辐射板、新风机及AHU空气处理机组；冷热电三联供系统包括天然气发电机组、烟气热水型溴化锂机组，天然气发电机组提供电力，天然气发电机组产生的高温烟气和高温热水通过管路接入溴化锂机组；分集水器与冷热电三联供系统连接，冷热电三联供系统产生的冷量或热量都统一汇集至分集水器，分集水器与空调末端模块连接并为空调末端模块供应冷量或者热量；集成式冷水机站与MAU新风机组、分集水器连接。通过上述改进，总的操作费用节省可达65％，节能效果是非常好的。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型医院节能系统。
背景技术
在满足医疗与感染的控制要求的前提下，节能降耗的措施是从冷热源、输送系统、暖通空调设备、控制系统与运行管理等方面考虑。以下列举现有的节能方法：
冷热源
1、由于机组绝大部分时间在非设计工况下运行，提高部分负荷运行的效率意义重大，传统节能方法是选择适当容量，适当台数机组，使各个季节机组能保持高效率运行，但存在的问题是设备台数偏多，增加投资和机房面积。
2、利用夏季的多余蒸汽或燃气用吸收式制冷机组，利用夜间蓄冰。这种方法是利用电费的昼夜价差，虽然节省了一部分费用，但是不节能，能量的多次转换，效率降低，节省有限。另外机房所占建筑空间大。
3、废热回收，适合有排水(气、风)规划的场合，可针对性利用不同种类的热(冷)回收型装置，但是存在的问题是要防交叉感染，当废热源分散时难以采用系统回收。
4、利用自然能(地下水、地热)，也就是水源热泵，地源热泵系统，这种系统取决于该地区自然能状况及可能引起的风险。
输送系统
1、根据用户负荷特点，提高冷出水温度，此种方法可提高冷水机组COP，但是要评估对湿度控制要求较高的关键科室的影响。
2、输送冷热源采用水(制冷剂)系统，比输送空气节能，但是非全空气系统不利于无菌状态控制。
3、降低输送管道阻力，管道保温，加强管道的气密性。但是要关注的是低阻过滤器是否满足过滤效率要求，管道保温的防火性能等。
空调系统
1、系统合理分区，但要注意区域间系统停开时空气的逆流。
控制系统
1、设置医院建筑智能管理系统，但是增加投资，需要全面、实时地监测，及时调整运行方案。
就中国目前大型综合医院的现状来看，医院具有全年能耗高、供热量大、昼夜负荷差异大、大体量医院需要全年供冷、关键科室与一般科室控制要求不同(特别是湿度控制)等特点。冷热源普遍采用冷水机组(多为压缩式)与锅炉(多为蒸汽)组合，由冷热源集中供给各功能科室所需的媒介(例如水，制冷剂等)。整体的节能效果差。
发明内容
本申请为了解决现有技术中的问题，公开了一种新型医院节能系统，总的操作费用节省可达65％，我国目前医院的能耗中，空调与供热(包括供热水和蒸汽)占比最大，其次是照明，如果在空调与供热方面能节能65％，则是非常可观的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种新型医院节能系统，包括空调末端模块、集成式冷水机站、冷热电三联供系统，其中，
空调末端模块包括辐射板、新风机及AHU空气处理机组；
冷热电三联供系统包括天然气发电机组、烟气热水型溴化锂机组，天然气发电机组提供电力，天然气发电机组产生的高温烟气和高温热水通过管路接入溴化锂机组，在夏季，溴化锂机组可利用该部分热量来制冷，冬季利用这部分热量来制热；
分集水器与冷热电三联供系统连接，冷热电三联供系统产生的冷量或热量都统一汇集至分集水器，分集水器与空调末端模块连接并为空调末端模块供应冷量或者热量；
集成式冷水机站与新风机、分集水器连接，夏季集成式冷水机站供应新风机的冷量需求；在冬季，集成式冷水机站为热泵制热模式，供应新风机的热量需求，我们把冷热电三联供系统的热量供给分集水器，以便满足冬季辐射板及AHU空气处理机组的热量需求。
作为本发明所述的新型医院节能系统的一种优选方案，所述的溴化锂机组为烟气热水型溴化锂机组，进一步地，溴化锂机组还包括配套的溴化锂机组冷却塔。
溴化锂机组对外提供空调或工艺用冷(热)水的制冷、制热设备，其优势就在于利用低品位热能，在各种形式的分布式能源中，都至少具有高温烟气、热水和蒸汽三种热能中的一种，可以有效的提高能源综合利用率，节约能源，提高系统经济性。
作为本发明所述的新型医院节能系统的一种优选方案，还包括冷水机组，夏季作为制冷的补充设备，并将回收的热量通过板式热交换器与热水系统连接，冬季冷水机组不工作。
作为本发明所述的新型医院节能系统的一种优选方案，所述的空调末端模块有三种模式，其中：
夏季模式，辐射板供应7℃-9℃冷水，回水温度为10℃-12℃，新风机供冷风同时除湿，集成式冷水机站开启；
过渡季节模式，辐射板供应低温热水，供应温度在40℃，回水温度37℃，新风机供冷风同时除湿。如果室外温度低于15℃，我们可以利用室外空气的免费冷，减少冷源的消耗，集成式冷水机站关闭；
冬季模式，辐射板供水温度45℃，回水温度40℃，新风机供加湿后的暖风，集成式冷水机站开启。
作为本发明所述的新型医院节能系统的一种优选方案，还包括天然气锅炉，与空调末端模块及热水系统连接，当系统中供热不足时启动供应热源。
作为本发明所述的新型医院节能系统的一种优选方案，还包括非病房区域新风机分层布置的新风排风平衡系统和病房区域新风机集中布置的新风排风平衡系统，
其中：非病房区域新风机分层布置的新风排风平衡系统中，集成式冷水机站为新风机提供冷热源，新风机分布在每层的新风专用机房，新风经过新风机统一处理之后通过风管送入各个区域及房间，还包括一台排风机，将收集起来的风送入集成式冷水机站设备房，冬季、夏季以及换热季节集成式冷水机站开启的时间段利用排风改善集成式冷水机站的运行环境。
病房区域新风机集中布置的新风排风平衡系统中，集成式冷水机站为新风机提供冷热源，新风机分布在病房屋顶，新风经过新风机统一处理之后通过管道井送至各层区域及房间，还包括一台排风机，将收集起来的风送入集成式冷水机站设备房，冬季、夏季以及换热季节集成式冷水机站开启的时间段利用排风改善集成式冷水机站的运行环境。
附图说明
图1是一种较佳的新型医院节能系统夏季运行模式连接框图；
图2是一种较佳的新型医院节能系统冬季运行模式连接框图；
图3是一种较佳的新型医院节能系统过渡季节运行模式连接框图；
图4是一种较佳的非病房区域新风机分层布置的新风排风平衡图系统图；
图5是一种较佳的病房区域新风机集中布置的新风排风平衡图系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种新型医院节能系统，包括空调末端模块、集成式冷水机站、冷热电三联供系统，有发电、供冷、供暖及生活热水四大功能。
其中，空调末端模块包括辐射板、新风机及AHU空气处理机组。
有三种模式，夏季模式，辐射板供应7℃-9℃冷水，回水温度为10℃-12℃，新风机供冷风同时除湿，集成式冷水机站开启，我们可以收集排风用于改善集成式冷水机站周围环境温度，进一步提高集成式冷水机站的工作效率；
过渡季节模式，辐射板供应低温热水，供应温度在40℃，回水温度37℃，新风机供冷风同时除湿。如果室外温度低于15℃，我们可以利用室外空气的免费冷，减少冷源的消耗，集成式冷水机站关闭。
冬季模式，辐射板供水温度45℃，回水温度40℃，新风机供加湿后的暖风，集成式冷水机站开启。
冷热电三联供系统包括天然气发电机组、烟气热水型溴化锂机组，天然气发电机组提供电力，天然气发电机组产生的高温烟气和高温热水通过管路接入溴化锂机组，在夏季，溴化锂机组可利用该部分热量来制冷，冬季利用这部分热量来制热，它首先利用天然气燃烧做功产生高品位电能，再将发电设备排放的低品位热能充分用于供热和制冷，实现了能量梯级利用，因而是一种高效的城市能源利用系统。
溴化锂机组对外提供空调或工艺用冷(热)水的制冷、制热设备，其优势就在于利用低品位热能，在各种形式的分布式能源中，都至少具有高温烟气、热水和蒸汽三种热能中的一种，可以有效的提高能源综合利用率，节约能源，提高系统经济性。
分集水器，与冷热电三联供系统连接，冷热电三联供系统产生的冷量或热量都统一汇集至分集水器，分集水器与空调末端模块连接并为空调末端模块供应冷量或者热量。
集成式冷水机站与新风机、分集水器连接，夏季集成式冷水机站供应新风机的冷量需求；在冬季，集成式冷水机站为热泵制热模式，供应新风机的热量需求，我们把冷热电三联供系统的热量供给分集水器，以便满足冬季辐射板及AHU空气处理机组的热量需求。
优选地，由于电价的昼夜差异，我们仅在电价高的时段运行，谷时电价非常便宜，所以还是采用市政用电，例如上海地区，我们发电机的运行时间是6:00-22:00。
如图1所示，夏季运行模式下，在6:00-22:00期间我们采用天然气发电机组发电，供医院用电，市政用电补充。我们选择烟气热水型溴化锂机组，天然气发电机组产生废热，排气温度400℃以上，这部分烟气直接接入溴化锂机组，另外从溴化锂机组用水回收天然气发电机组的冷却塔及发电机的热量。溴化锂机组利用热能驱动制冷，输出9℃冷冻水供辐射板及AHU空气处理机组使用，因为出水温度每提高1℃，机组大概可以提高10％的冷量，所以我们没有选择7℃供水而是选择9℃供水。
另外配置一台离心式冷水机组，一台螺杆式冷水机组，离心式冷水机组70％以上负荷时效率比较高，螺杆式冷水机组调节性能比较好，部分负荷效率也很好，所以螺杆式冷水机组的容量选取为离心式冷水机组容量的70％，冷量不够的情况下，螺杆式冷水机组首先启动，由于螺杆式冷水机组部分负荷时效率高，等负荷增加近满负荷时，离心式冷水机组启动，螺杆式冷水机组停止，负荷继续增加至离心机满负荷时，螺杆式冷水机组再次启动，调节负荷。离心式冷水机组和螺杆式冷水机组均可做热回收，回收热量可通过板换提供生活热水，减少锅炉的开启量。
另外配置可热回收的集成式冷水机站供新风机使用，集成式冷水机站供给低温水时新风机除湿效率更高，所以夏季集成式冷水机站可供6℃冷冻水。回水温度12℃，温差增大，水流量会降低，流速也会降低，摩擦阻力会降低，管道损失少。集成式冷水机站的热回收也可以用于生活热水。
新风机设置初中高效过滤段，并设置NC-5000纳米光子空气净化装置，在保证室外新鲜空气进入的同时又保障空气的品质最佳。房间的排风收集起来可以用于进一步提高集成式冷水机站的效率。
天然气发电机组需要接入天然气，该机组可提供电力，大于400℃的高温烟气以及95℃的高温热水。电力接入我们的配电室供平时用电，市政用电补充。高温烟气和高温热水通过管路接入烟气热水型溴化锂机组，在夏季，溴化锂机组可利用该部分热量来制冷，溴化锂机组还要有配套的溴化锂机组冷却塔。
如图2所示，冬季运行模式下，天然气发电机组的开启时间仍为6:00-22:00，供医院用电，市政用电补充。天然气发电机组的烟气废热及热水供溴化锂机组供热，同时集成式冷水机站也供热，热量供给新风机、辐射板及AHU空气处理机组，供水温度为45℃，回水温度40.5℃。如果热量不足的情况下，才会开启天然气锅炉补充。房间的排风收集起来可以用于进一步提高集成式冷水机站的效率。
冬季离心式冷水机组和一台螺杆式冷水机组不开，所以生活热水由天然气锅炉提供。
集成式冷水机站与新风机、分集水器连接，在冬季，集成式冷水机站为热泵制热模式，供应新风机的热量需求，冬季热量需求负荷小于夏季冷量需求负荷(例如上海地区)，此时我们把集成式冷水机站另外可供应的热量供给分集水器，以便满足冬季辐射板及AHU空气处理机组的热量需求，另外配备的天然气锅炉只是起到补充的作用，由于我们其他机组的效率都高于天然气锅炉，所以尽量优先使用效率高的机组。
如图3所示，换热季节模式下，天然气发电机组的开启时间仍为6:00-22:00，供医院用电，市政用电补充。天然气发电机组的烟气废热及热水供溴化锂机组供热，热量供给辐射板及AHU空气处理机组，并且此时供应的是低温热水，供水温度为40℃，回水温度为37℃。以供换热季节供暖需求。如果AHU空气处理机组所供区域需要供冷，则可开启螺杆式冷水机组供应。如果螺杆式冷水机组开启，还可以热回收供生活热水，天燃气锅炉补充。
集成式冷水机站为新风机供冷水，除湿并供冷的新风，如果换热季节温度偏高，可以不开启辐射板，只供新风。此时集成式冷水机站的热回收可供辐射板与AHU空气处理机组使用，不足时还可开启天燃气锅炉补充。房间的排风收集起来可以用于进一步提高集成式冷水机站的效率。
室外气温如果低于15℃，可以关闭集成式冷水机站，利用室外免费冷的新风经过滤处理之后直接送入房间。
如图4所示，是非病房区域新风机分层布置的新风排风平衡图系统图，集成式冷水机站为新风机提供冷热源，新风机分布在每层的新风专用机房，新风经过新风机统一处理之后通过风管送入各个区域及房间，空气的露点温度是恒定的，每个房间均有房间传感器，可监测本房间内的湿度和二氧化碳含量，信号反馈给控制器，控制器再给信号给新风风阀，调整风量。主风管风量是根据各个房间风量变化之后主风管的压力变化来调整的，新风通过照明散流器送入各个房间。并且每个房间有控制面板，也可设置根据房间的湿度和二氧化碳含量自动调整新风阀门，房间顶面的角落处我们会设置新风的排风口，新风既可以在吊顶上经过排风口到达最近的管道井通过排风机回收至集成式冷水机站设备房，以便提高设备效率。室内持续不断送入新风，始终保持正压状态，即使在辐射板关闭的情况下房间也会保持10％的新风量的供应，以保证房间的正压，房间一直处于正压的状态，这样就避免产生交叉感染。
如图5所示，是病房区域新风机集中布置的新风排风平衡系统图，这个系统和非病房区域新风机分层布置的平衡图类似，只是新风机放置在病房屋顶，新风经过新风机统一处理之后通过管道井送至各层区域及房间，还包括一台排风机，将收集起来的风送入集成式冷水机站设备房，冬季、夏季以及换热季节集成式冷水机站开启的时间段利用排风改善集成式冷水机站的运行环境。提高集成式冷水机站的效率，不足风量通过集成式冷水机站设备房侧面的百叶风口进入。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型医院节能系统，其特征在于，包括空调末端模块、集成式冷水机站、冷热电三联供系统，其中，空调末端模块包括辐射板、新风机及AHU空气处理机组；
冷热电三联供系统包括天然气发电机组、溴化锂机组，天然气发电机组提供电力，天然气发电机组产生的高温烟气和高温热水通过管路接入溴化锂机组，在夏季，溴化锂机组可利用该部分热量来制冷，冬季利用这部分热量来制热；
分集水器与冷热电三联供系统连接，冷热电三联供系统产生的冷量或热量都统一汇集至分集水器，分集水器与空调末端模块连接并为空调末端模块供应冷量或者热量；
集成式冷水机站与新风机、分集水器连接，夏季集成式冷水机站供应新风机的冷量需求；在冬季，集成式冷水机站为热泵制热模式，供应新风机的热量需求，我们把冷热电三联供系统的热量供给分集水器，以便满足冬季辐射板及AHU空气处理机组的热量需求。
2.根据权利要求1所述的新型医院节能系统，其特征在于：所述的溴化锂机组为烟气热水型溴化锂机组。
3.根据权利要求2所述的新型医院节能系统，其特征在于：所述的溴化锂机组还包括配套的溴化锂机组冷却塔。
4.根据权利要求1所述的新型医院节能系统，其特征在于：还包括冷水机组，夏季作为制冷的补充设备，并将回收的热量通过板式热交换器与热水系统连接；冬季冷水机组不工作。
5.根据权利要求4所述的新型医院节能系统，其特征在于：所述的冷水机组为至少一台离心式冷水机组和一台螺杆式冷水机组。
6.根据权利要求1所述的新型医院节能系统，其特征在于：所述的空调末端模块有三种模式，其中：
夏季模式，辐射板供应7℃-9℃冷水，回水温度为10℃-12℃，新风机供冷风同时除湿，集成式冷水机站开启；
过渡季节模式，辐射板供应低温热水，供应温度在40℃，回水温度37℃，新风机供冷风同时除湿。如果室外温度低于15℃，我们可以利用室外空气的免费冷，减少冷源的消耗，集成式冷水机站关闭；
冬季模式，辐射板供水温度45℃，回水温度40℃，新风机供加湿后的暖风，集成式冷水机站开启。
7.根据权利要求2所述的新型医院节能系统，其特征在于：还包括天然气锅炉，与空调末端模块及热水系统连接，当系统中供热不足时启动供应热源。
8.根据权利要求5所述的新型医院节能系统，其特征在于：所述的螺杆式冷水机组的容量选取为离心式冷水机组容量的70％。
9.根据权利要求1所述的新型医院节能系统，其特征在于，还包括非病房区域新风机分层布置的新风排风平衡系统和病房区域新风机集中布置的新风排风平衡系统，
其中：非病房区域新风机分层布置的新风排风平衡系统中，集成式冷水机站为新风机提供冷热源，新风机分布在每层的新风专用机房，新风经过新风机统一处理之后通过风管送入各个区域及房间，还包括一台排风机，将收集起来的风送入集成式冷水机站设备房，冬季、夏季以及换热季节集成式冷水机站开启的时间段利用排风改善集成式冷水机站的运行环境；
病房区域新风机集中布置的新风排风平衡系统中，集成式冷水机站为新风机提供冷热源，新风机分布在病房屋顶，新风经过新风机统一处理之后通过管道井送至各层区域及房间，还包括一台排风机，将收集起来的风送入集成式冷水机站设备房，冬季、夏季以及换热季节集成式冷水机站开启的时间段利用排风改善集成式冷水机站的运行环境。
10.根据权利要求9所述的新型医院节能系统，其特征在于，非病房区域新风机分层布置的新风排风平衡图系统中，非病房区域的房间持续不断送入新风，始终保持正压状态，即使在辐射板关闭的情况下房间也会保持10％的新风量的供应。
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