绿色医院设计中蒸汽凝结水回收应用分析

摘要 介绍了某绿色医院项目在节水、节能方面的设计，计算分析了空调系统和生活热水系统凝结水中的热量和水量进行回收利用的效果，并进行了经济分析。计算分析结果表明，在医院项目的给排水设计中，凝结水的回收利用不仅能保护环境，还可产生可观的经济效益。

关键词凝结水 生活热水 医院 余热

与其他公共建筑相比，医疗建筑是是一类较为特殊的公共建筑。良好的给排水系统设计不仅是保障日常工作生活的需要，更是救治病人、促进康复的需求。探讨医疗建筑的节水、节能设计，具有重要的意义。

1 医院建筑给排水设计特点

1.1 现代医院建筑用水量大，主要体现在：

1） 医院的设备繁多，功能特殊，对给水系统的依赖性强。

2） 医院的用水点多，工作时间长，工作性质特殊，用水频率远高于其他公共建筑。

1.2 现代医院建筑能耗高，蒸汽消耗量大，主要体现在：

1） 室内环境要求高，空调供暖系统能源需求量大；

2） 生活热水耗量大。病房需24h供应洗浴热水，污洗、产房、供应室、手术室、部分要求较高的诊室等均需供应生活热水，制备生活热水能耗较高；

3） 需要进行蒸汽消毒。

2 当前医院蒸汽凝结水处理存在的问题

当蒸汽来源为热电厂集中蒸汽供应时，由于当前热电厂不回收凝结水，通常凝结水都被直接排放了。凝结水温度较高，直接排放不满足相关规范要求，需要先排到排污降温池，加自来水将温度降到40℃以下才能排放。在这个过程中，首先，凝结水中大量的热量、凝结水本身的水量被浪费了；其次，为了降温，需要大量稀释自来水，对自来水的浪费更是惊人；第三，凝结水排放产生大量的二次蒸汽，对环境的影响较大。

除此之外在锅炉制备补给水过程中，一般需要经过软化、除氧处理，补水制备的成本较高。

基于以上原因，《绿色医院建筑评价技术细则》明确提出，应合理收集利用蒸汽冷凝水等优质杂排水。

蒸汽凝结水利用的方式，首先应考虑将凝结水作为锅炉的补水，当锅炉的补水不能消化、或者蒸汽源来自热电厂集中供应时，宜由给排水专业采取措施，进行凝结水的回收利用。

以下以某实际工程，进行凝结水回收利用的分析。

3 某工程凝结水回收利用的应用与分析

3.1 项目概况

某工程建筑面积19.5万O，主要功能为门诊、医技、病房和后勤辅助房间。空调系统和生活热水系统的热源均来自室外市政0.4MPa的饱和蒸汽，其中空调系统热负荷为13790kW，生活热水系统热负荷为3824kW。

3.2热水系统设计

本项目热水系统采用全日制机械循环集中热水系统，分为高低区，补水分别来自相应冷水给水系统。

3.3 余热回收利用流程

空调系统凝结水温度为80℃，采暖季的运行时间共140天。病房部分全天24h运行，设计工况下凝结水量为8.1t/h，门诊部分每天运行8小时，设计工况下凝结水量为11.6t/h。

凝结水由水箱收集，经板式换热器一次换热后由80℃降至55℃，将中区冷水由5℃预热至33℃进入中区热水换热器，供给中区热水。一次换热后的55℃凝结水继续采用板换二次换热，由55℃降至30℃后排至院区中水系统，作为绿化浇灌水源。二次回收的热量将低区冷水由5℃预热为33℃进入低区热水换热器，供给低区热水。

3.4 空调系统凝结水回收热量计算

由公式：Q=cmSt

c---水的比热，4.187KJ/（kg・℃）

可计算出门诊部分每个采暖期从凝结水中回收的热量为：

Q=4.187×11.6×1000×（80-55）×8×140 =1360×106（KJ）

同理计算病房部分每个采暖期从凝结水中回收的热量为2849×106（KJ）

3.5 热水系统凝结水回收热量计算

热水系统换热器的凝结水为80℃的热水，采暖期的门诊部分（低区系统）蒸汽耗量为0.6t/h，病房部分（高区系统）蒸汽耗量为2.6t/h；非采暖期的门诊部分蒸汽耗量为0.6t/h，病房部分蒸汽耗量为2.4t/h。热水系统常年运行，门诊部分考虑8h供应热水，病房部分24h供应热水。

门诊部分采暖期从凝结水中回收的热量为：

Q=4.187×0.6×1000×（55-30）×8×140 =70×106（KJ）

同理可计算出病房部分采暖期从凝结水中回收的热量为914×106（KJ）

门诊部分和病房部分非采暖期从凝结水中回收的热量分别为70×106KJ和844×106KJ。

3.6凝结水热量回收效果分析

由上述计算可知，在采暖期可回收热量5193×106KJ，在非采暖期可回收热量914×106KJ。本项目采暖期低区热水耗热量为233kW，中高区热水耗热量为969kW。非采暖期的低区热水耗热量为212kW，中高区热水耗热量为881kW。低区每天8h运行，中高区每天24h运行，经过计算，在一个采暖期（140天）整个生活热水系统耗热量21098×106KJ，在非采暖期（225天）整个生活热水系统耗热量30826×106KJ。采暖期回收热量占整个采暖期生活热水系统耗热量的24.6%，非采暖期回收热量占整个非采暖期生活热水系统耗热量的3%。

3.7 回收水量的计算

空调系统每年回收的水量为：

门诊部分：11.6×8×140=12992（m?）

病房部分：8.1×24×140=27216（m?）

热水系统每年回收的水量为：

门诊部分：0.6×8×140+0.6×8×225=1752（m?）

病房部分：2.6×24×140+2.4×24×225=21696（m?）

全年共可以回收凝结水量：63656m?

3.8 经济及环境分析

本项目热源采用0.4MPa的饱和蒸汽，其比焓值为2738.5 KJ/Kg，经过换热后变为80℃的热水，其比焓值为335.0 KJ/Kg，两者之差为2403.5 KJ/Kg。由前面的计算可知，空调系统和热水系统全部凝结水的回收热量共6107×106KJ，相对应的饱和蒸汽用量为2230吨。青岛地区蒸汽价格为123元/吨，故每年用于购买蒸汽的费用可节约27.4万元。

青岛地区社会福利事业单位水价为2.5元/m3，如果空调系统和生活热水系统产生的凝结水回收热量后作为中水的水源，全部用于院区内其他办公楼及住宅楼、科研楼等的冲厕或院内绿化洗车用水，则整个院区理论上每年用于购买自来水的费用可节约15.9万元。

本项目选用一个热水箱、两组板式换热器，初期投资共计18万元。

我国标准煤的发热量为7000大卡/千克，一般工业燃煤锅炉热效率在60%～82%左右，以70%计，则要产生6107×106KJ的热量，需要的标准煤量为298吨。又由于每吨标煤燃烧后产生的CO2量为3吨，因此可减少向大气中的CO2排放量为298×3=894吨。

4 小结

本文以一个工程实例，通过计算分析了凝结水回收利用的经济效益与社会效益，给出了凝结水回收利用的具体做法，经济效益明显，社会效益显著，可为类似项目起到参考作用。