上海儿童医学中心冰蓄冷工程实例

42 制冷技术 2003年第3期 彳丫T丫、 }·工程-I }·实例·l 飞j～上j一夕 上海儿童医学中心冰蓄冷工程实例 宋静 (上海建筑设计研究院有限公司上海200041) 【摘 要】 本文介绍了冰蓄冷超低温中央空调系统在医院建筑中首次运用的设计背景和依据以及上海儿童医学中心盘管式 部分储冰系统的特点。 【关键词】 医院建筑冰蓄冷盘管式部分储冰系统超低温送风 ICESTORAGEPROJECTFORSHANGHAICHILDREN MEDlCALCENTER 【Abstract】PartialicestorageHVAc，inwhichsuper—coolairsystemformostofconditionedspaceisintroduced，isusedin ShanghajChildI℃nMedicalCenter．Thiskindofsystemisfirsttobeusedinhospital．Inthisarticle，wementionourdesigningbackground andbasesandhig}llightthecharacteristicsofthispartialicestorageHVACsystenl． 【Keywords】medicalarchitecture，icestorage，panialice—storagesystem，super—coolairconditioningsystem 1．医院简介 上海第二二医科大学附属上海儿童医学中心是二 十世纪九十年代初上海市政府立项与美国HOPE基 金会共同投资和捐赠医院建设的土建、机电费用和医 疗设备的一项工程，是上海市首次采用冰蓄冷超低温 中央空调系统的工程，也是冰蓄冷系统首次在医院建 筑中运用。该中心位于浦东东方路，主体建筑面积四 万多平方米，分为九个功能独立的单体，医院定位高， 是一座集f临床、教学、科研为一体的具有国际先进水 平的综合性儿童医院。医院主要设有门诊区、急诊 区、影像诊断及实验区、普通病房、重症监护病房、隔 离病房及骨髓移值病房、中心供应部、手术部及新生 儿监护室等功能。1998年整个医院全部投入使用。 2．设计背景 由于当时国内尚未有相应可供参考的医院空调 设计，我们参照了美国AsHRAE有关医院室内 设计。经过对该医院的空调供冷与空调系 统反复，确定采用能有效避让用电高峰的部分蓄 冰方式，为全院提供超低温冷水。为充分利用冰蓄冷 系统提供的超低温冷水，设计采用“超冷风”送风(温 度<8℃)的空调方式。医院各功能区分别设有集中 空气处理机组，相应再设置VAV变风量末端再热送 风系统，可达到房间温、湿度要求及严格控制室压。 这样做有一定的系统合理性：医院白天各区均运行， 因而冷负荷很大；夜间仅急诊、病房及少数手术室使 用，冷负荷较小；整个冷负荷分布对夜间蓄冰有利。 “超冷风”送风的单位空气含湿量较低，有利于保持 室内干燥的环境，即使室内温度相对高些，仍然可达 到舒适要求。同时，采用“超冷风”后，系统风量可降 低，系统管道、空调箱及送、回风机等一次投资相应下 降，日后系统运行费用也下降，可用于弥补因蓄冰增 加的设备费用。系统设计时预计采用蓄冰方式可转 移35％日间峰时或平时冷负荷至夜间谷时。由于医 院医疗设施先进，设计标准高，冷负荷高于一般医疗 建筑，其最大小时冷负荷可达6329kw。按常规系 统，冷冻机装机容量也须接近6329kw。采用部分蓄 冰技术后，只需采用4220kw冷冻机和利用夜间谷时 电蓄冷的12659kwh的储冰槽共同运行，即可满足白 天大楼供冷需要。图l为大楼冷负荷分布直方图，反 映其在一天内的变化规律。 3．源中心冷冻系统简介 根据国外部分蓄冰技术的成功经验，设计采用 B．A．c盘管式蓄冰技术。它具有融冰性能稳定，易 于控制的特点，尤其适用于低温送风系统。一般来 万方数据 2003年第3期 制冷技术 43 讲，25％重量比乙二醇溶液在8小时的融冰过程中， 可保持在3．3℃的供水温度。B．A．C储冰槽可与往 复式、螺杆式和离心式制冷机相匹配。设计从制冷量 和制冷机性能价格比出发，选择了4台1407kw螺杆 制冰机。其中3台作为大楼冷源，1台作为医院的备 用机组(一般工程不需设，本工程为捐赠设备)。制 冷机、一级冷水泵、二级冷水泵、冷却水泵、储冰装置、 板式热交换器等均设在地下一层，冷却塔设在六层屋 面。螺杆机在制冰工况下的制冷容量为914kw／台， 为常规工况下的65％。夜间，两台制冷机在小于8 小时内制冷总量达12659kwh(采用了小时蓄冰速度 为105．5kw的蓄冰盘管，共15个)，同时一台制冷机 按常规工况向大楼供冷(我们称BASELOAD)。白 天，三台制冷机同时在常规工况下运行。表1为冰蓄 冷系统主要设备选用。 水冷螺杆式冷水机组 8000 至6000 蝗4000娃 史2000 0 l 4 ， l【J 10 l{i l” 22 时间 图1大楼冷负荷分布 本工程储冰盘管经特别设计，不同于一般的B． A．C蓄冰盘管。该储冰盘管属外融冰型，均匀布置， 每个盘管分上、下两部分。下部为主盘管，制冰时使 用，30％重量比乙二醇溶液作为载冷剂流经管内，管 外为冰层。上部为辅盘管，融冰时使用，它由一组管 翅式热交换器组成，管内流动的是大楼冷水，通过向 储冰槽内冰水混合物放热来降低管内水温。整个储 冰盘管组被包裹在设置了测冰(量)计的混凝土保温 槽内。为使槽内冰水热交换更均匀，混凝土保温槽内 另设置了压缩空气搅拌系统。 表1 主要设备设计性能参数 编号 冷吨 冷凝器 蒸发器——常规工况 蒸发器——制冰工况 选用参考 No． 供冷对象 备注RI 进水温度 出水温度 介质 进水温度 出水温度 流量 冷吨 压缩机功率 介质 进水温度 出水温度 流量 冷吨 压缩机功率 制造 型 号介质 (m3／h)RI (kW) (℃) (℃) fm3／h1Rl fkWl 商(℃) (℃) (重量比) (℃) (℃) 30％ 30％ 其中一CH—1．4IcETANKS1．2．＆3400水 32 37 lO．2 4．4 218 400 277 一2．58 —6．67 218 270 23l YORKYsEBE^S45一CKB0eLYcOL eLYcoL 台备用 蓄冰盘管 规 格 蓄球盘管实铡 趣管式热交换器 选用参照 编号 潜热蓄存量 备 注No． (ToNHOUflS) 蓄冰时 流量 水阻 溶液 进水激 出水温度 流量 长 宽 商 (m3／b1 f阿) ％BYW髓f℃) (℃1 (m3／h) 制造商 型号进水温度(℃)出水温度(℃) IC一1‰ Ic—J5 5710 2130 3040 293 —6．67 —2．58 43．66 5．7 30 5．72 2．22 3】．8 B^L耵MOIIE^IRCoI【．Tsc一293BSIN 各类水泵 编号 设备名称 流量 扬程 效率 接管 mm) 电机数据 功率 转速 电压 频率 备 注 No． (m3／h)(mH20)(EFF．％)人口 出口 相数 kW (L／min)(v) (Hz) PcHP一1．4 初级冷水泵 160 23 77．9 200 200 15 1450 380 3 50 其中一台备用 Gc唧一1．4 盐水泵 220 23 83．3 200 200 22 1450 380 3 50 其中一台备用 scHP一1．3 二级冷水泵 240 25 83．2 300 300 22 1450 380 3 50 变频驱动其中一台备用 CWP—1．4 冷却永泵 40。 24 龆．2 200 200 37 1450 380 3 50 其中一台备用 PHWP一1．3 初级热水泵 120 15 80．0 125 100 11 1450 380 3 50 其中一台备用 SHWP一1．2 二级热水泵 2加 3l 82．O 150 125 30 1450 380 3 50 变频驱动其中一台备用 万方数据 制冷技术 2003年第3期 板式热交换器 冷侧数据 热侧数据 编号 容量 No． 服务对象 (104kc∥h) 流量 水阻 进水温度 出水温度 流量 水阻 进水温度 出水温度 (m3／h)(mH20)(℃) (℃) (m3／h)(mH20)(℃) (℃) HE一4．4CH—l，4、GCHP—I，4、120 220 6．08 4．“ 10．24 164 2．91 13．3 5．72PCHP一1．4 冷却塔 编号 服务对象 冷却能力 流量 进水温度 出水温度 空气湿球 温度 ～o． (t) (m3／h) (℃) (℃) (℃) CT一1．2 CH一1．2 800 800 37 32 28．2 CT一3 CH一3．4 400 400 37 32 28．2 本工程冰蓄冷系统的工作原理如图2所示。系 统属主机优先，此时制冷机制冰容量与效率均相对较 高。制冰工况下，乙二醇溶液进、出蒸发器温度分别 为一2．58℃／一6．67℃，不经板式热交换器，直接入主 盘管，V一2走ac，V一1关闭，V—G1开启。V一4可 根据运行作设定调节。当乙二醇溶液离开主盘管温 度下降到一2．78℃或测量计显示100％储冰量时，蓄 冰过程结束。担任夜间值班的制冷机则不参与储冰 过程，V一2走ab，V一1开启，V—GI关闭，进、出蒸 发器溶液温度可与常规工况相同，也可另行设定。融 冰工况下，乙二醇溶液出蒸发器温度为4．44℃，经板 式热交换器后，温度升至10．24℃后回到蒸发器。V 一2走ab，V—l开启。用户回水经一级冷水泵送到 板式热交换器，温度由原来的13．3℃下降到5．72℃， 部分水流经辅盘管二级降温，再与一级冷水混合后保 持在2．2℃，由二级冷水泵送至用户。从图中可以看 出，系统制冰、融冰的成功关键在于对V一3、V一4的 控制。 实际运行时，系统一般有以下几种形式：夜间主 机供冷同时制冰、白天主机供冷同时融冰供冷、单嘈 冰供冷、单主机供冷。电力局给予业主的电价政策分 平时电价与谷时电价两种。平时约O．75形度，谷时 约0．25元／度，两者相比约为3：l。蓄冰时间从晚上 10：00至次日早上6：00，共8小时，实际蓄冰量最高 接近设计量三分之二。物业公司根据业主多节电费 的要求，一般在上午十点至下午三点间融冰运行。融 冰时，根据大楼冷负荷变化情况启停冷冻机，过渡季 节有时系统仅靠融不运行，即可达到供冷要求。夏季 超低温送风难免局部末端须再热，由于业主为节约运 行费用而反对系统再热，实际运行也很少采用超低温 送风。 4．使用效果 本工程设有冰蓄冷系统，运行更趋灵活，开业至 今四年来每年都可减少电费不少，2002年夏季更比 2001年同期省电费lo％以上。但在实际使用中，操 作人员往往将系统的运行往常规系统靠拢，如出水温 度一般控制在4℃以上，有时甚至7℃供水，造成部分 末端供冷不足。同时使用中发现，由于施工原因，土 建蓄冰槽底板存在漏冰水现象，也是导致系统实际蓄 冰量低于设计值的原因之一。另外，受系统负荷变 化、蓄冰设备及控制设备本身可靠性的影响，蓄冰盘 管融冰速率控制较预想难以把握，有待今后实际操作 中总结、改进。 万方数据 2 0 0 3 年 第 3 期 制 冷 技 术 4 5 图 2 能 源 中 心 冰 蓄 冷 系 统 工 作 原 理 】]l℃小蕾]14}_IoI o— 万 方 数 据 上海儿童医学中心冰蓄冷工程实例 作者： 宋静 作者单位： 上海建筑设计研究院有限公司,上海,200041 刊名： 制冷技术 英文刊名： REFRIGERATION TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2003(3) 被引用次数： 1次 引证文献(1条) 1.俞卫刚.沈晋明 医院空调采用冰蓄冷与湿度优先控制组合技术的适用性分析[期刊论文]-暖通空调 2007(12) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zlkj200303011.aspx