医院应用污水源热泵的经济性及节能减排分析

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1、医院应用污水源热泵的经济性及节能减排分析王圣博杨洪海张秋艳朱学锦朱喆东华大学环境科学与工程学院上海建筑设计研宄院有限公司以咲院应用污水源热泵为目标，对上海某咲院进行了经济性及节能减排性比较分析。结果表明，与常规系统相比，采用污水源热泵系统后，节能减排及经济性效果显著。其中，年度化成本可节省28%。一次能源利用率提高16%，每年可节省天然气约38658m3,二氧化硫，二氧化碳，氮氧化物及粉尘排放分别减少12.22kg、1732.53kg、0.65kg、0.80kg。关键词：医院;污水源热泵;经济性;节能减排;通过对上海市12家医院的2010年至2012年能源消费情况分析，结果显示

2、，医院耗能中空调与供暖系统耗电占总能耗的比重达50%以上，供暖系统消耗燃气占总能耗达25%以上U1。降低能耗成为医院节能的重要途径。医院污水主要来源于医用洗涤和生活污水，这是一种巨大的低温余热源，同时是水-水源热泵的理想低温热源。医院若采用污水源热泵系统，节能，环保和经济意义显著［3-4］。该系统在H木、北欧的一些国家己有一些应用木课题组已对该系统在某医院建筑应用的可行性进行分析m，研究结果认为采用污水热泵有利于改善系统性能。本文着重对医院应用污水源热泵进行经济性与环保性分析。1项目概况上海市某专科医院，建筑面积为177355m,总床位数1102床，苏中病房楼总建筑面积4257

3、4m,冷负荷4106kW,热负荷2844kW。通过前期对上海某专科眹院二级处理后污水状况的测试结果，已知眹院污水排量较大，且水量稳定，为污水源热泵的使用提供了稳定的流量基础。由于排水特征为间歇性排放，对污水源热泵系统的使用，还需设置蓄水池以保证系统稳定运行。污水全年日平均温度在12.2~31.7QC之间变化。最高为8月份，平均温度30.8°C。最低为2月份，平均温度为14.1°C。污水浊度及游离氯含量偏高，需对污水进行适当处理。2污水源热泵系统设计木项目拟釆用医院二级处理后的污水源热泵作为病房楼的冬夏两季辅助冷热源，过渡季节污水源热泵提供40/45°C生活热水。污水源热泵设计流

4、量为50m/h,采用直接换热方式机组冬季提供45/4CTC的空调热水，夏季提供7/12°C的空调冷水。在过渡季节，通过管路切换，热泵机组为病房楼生活热水进行预热。热泵选用制冷剂管路切换进行工况转换。图1为污水源热泵系统图。图1污水源热泵系统图己知机组夏季制冷量274.8kW,压缩机输入功率73.79kW。冬季制热量468.5kW,压缩机输入功率119.5kW。夏季供冷运行时间为150d，冬季供热运行时间为90d。过渡季节生活热水预热时间为120d。冬夏季节全天候运行，过渡季节每天运行10h。3经济性、节能减排性分析本项目地点位于上海，本文选取上海市常用的空调冷热源方案冷水机组+

5、燃气锅炉与污水源热泵进行对比。3.1经济性评价3.1.1年度化费用由于成本的构成和估算较复杂，在评价不同技术方案时，须将各种费用折合到每一年内，即将费用按资产使用寿命每年均摊。这种均摊了的费用称为年度化费用即年度化成木。年度化费用的总和应等于总费用。制冷和供热年度化费用FM计算公式：式中:X为运行成本，主要包括运行时的能耗费用，这部分费用每年保持不变，万元;Y为维护成木，其中括机组的维修，保养和管理人员的工资福利等费用,这部分费用则每年保持不变，万元;Z为投资成本，这是将设备的一次性投资折现到每年的费用，与初投资有关，万元。3.1.2年投资费用Z、年维护管理费用Y一次初投资费用

6、P考虑设备投资费、设备安装调试费等，由于各方案屮年投资费用Z是系统初投资的年度化成本，即可用年度等额支付金额［9］的公式计算：式中:Z为系统的年投资费用，万元;P为系统的初投资，万元;i为投资的年利率，取8%［10-11］为设备的使用寿命，取20年［10］。将系统的设备与材料分为:主机价格，辅助设备，管材费用以及安装费用三项，以各设备的装机容量或性能参数作为投资评估指标。各项估算指标及比例根据有关文献以及综合过程造价人员给出的推荐值进行计算11^1，各项计算结果如下。表1各方案的设备投资费在各方案中年维护管理费用Y包括机组的维修，保养和管理人员工资福利等费用，其影响因素很多，要

7、给出确切的数值是很网难的，木文釆用估算法按设备初投资的一定比例来计取维护管理费用，即每年维护费按占。XP计算，其中e为计取系数，有关文献取值2.5%~3.5%进行估算［10-11］。具体数值的选取和当地平均工费水平有关，本文按3.5%取值计算，贝L3.1.3各方案成本计算本项目为医院建筑，电力价格均按上海市非居民电价（未分时）的工商业用电价格单一制选取，夏季按0.912元/kWh选取，非夏季按0.947元/kWh选取。天然气价格按工业用选取，当前上海市工业用天然气价格为3.79元/m。污水源