上海质子重离子医院工艺冷却水及空调水系统节能设计.docx

上海质子重高子医院工艺冷却水及空调水系统节能设计滕汜颖【摘要】介绍了该工程的工艺冷却水系统及空调水系统设计中采用的多项节能措施，主要包括工艺一、二次水系统的优化和控制方式以及空调水系统中采用的水源热泵、冷却塔免费供冷等技术手段. 【期刊名称】《发电技术》【年(卷)，期】2011(032)003【总页数】5页(P16-20)【关键词】节能措施;工艺冷却水;空调水系统;水源热泵;冷却塔免费供冷【作者】滕汜颖【作者单位】上海建筑设计研究院有限公司，上海,200041【正文语种】中文【中图分类】TB6;TU834.3+50引言近年来，恶性肿瘤作为一种常见病、多发病，严重威胁人类生命安全。质子重离子放疗是目前国际上最先进的高精度放疗技术。此领域在国内尚属空白，该工程的建成意味着我国成为继美、日、德之后世界上第四个实现质子重离子束治癌临床试验的国家。 本工程位于上海南汇医学园区，主要包括质子重离子放疗区(PT区)、门诊楼、病房楼等9个单体。其中PT区为主要的治疗区域，由直线加速器、同步加速器、输运线、治疗室及辅助医疗办公房间组成，如图1所示。PT区总高3层，其核心工艺装置位于地下1层。粒子由离子源房间发出，至直线加速器内加速到一定速度后引入环形同步加速器，由同步辐射装置进一步提高粒子速度，再由输运线引至治疗室供病人治疗。 PT工艺装置的用电量巨大，总量约为5000kW，全年每天24h不间断运行。各种工艺设备所消耗的电能绝大多数转化为热能，其中大部分的热能需用冷却水作为载体带走，少数则由空调系统排出。工艺冷却水系统的负荷为3500kW。为保证装置全年每天24h正常稳定可靠的工作，冷却水需全年不间断供应，其冷源需全年供冷。鉴于该装置的实际运行工况，如何保证系统运行可靠性，减少供冷系统的能耗，充分利用自然能源及装置大量地排热是质子重离子医院冷热源系统设计中值得重视的问题。 图1PT区平面功能示意图1工艺冷却水系统节能设计1.1工艺冷却水系统设计PT工艺装置要求24h不间断运行，每套末端用户（工艺）装置均有各自不同的水温、控制精度、流量、压降、材质等控制要求。工艺冷却水系统的主要任务是冷却质子重离子医疗装置中所有热耗较大的电子设备，并作为对某些温度变化敏感部件的恒温调节手段。 工艺冷却水系统的总冷负荷为3500kW。共有30套末端用户装置，需要冷却水进入其中直接冷却，称为一次冷却水系统。为满足用水设备的电气绝缘要求，同时也为了杜绝水路中产生结垢或水路堵塞的现象，工艺冷却水系统采用双循环冷却方式，如图2所示。即采用一次冷却循环水作为传热介质与冷却对象直接接触，带走用水设备的热功耗，并通过板式换热器将热量传递给二次冷却循环水，再经冷却塔将热量散发于外界大气中或用冷水机组带走热量。 图2一、二次工艺冷却循环水系统1.2工艺冷却水系统节能技术1.2.1-、二次水系统的优化根据30个用户末端的技术参数，得出一些特点：1）系统数量多；2）基准温度有27°C、29°C的不同要求；3）控制水温的精度要求不同，有±1°C和±0.5°C;4）压降和承压有较大差别，部分系统承压低、压降大、背压相当小。 由于用户分散、数量多，若每个用户设置独立的一、二次水系统，灵活性虽好，但势必造成设备数量多、投资大、占地面积大、管路复杂等缺点，因此需进行必要的系统划分，以简化系统管路、节约投资，也方便维护管理。以满足用户使用要求为原则，将基准温度、控制及水路材质相同的子系统尽量合并，并结合用户服务对象及所在空间，把30个一次水系统合并成较少的独立系统。将基准温度29C和27C及控制精度±1°C和±0.5C作为依据，将整个系统划为三大块，分别为29±0.5C、29±1C和27±1C;相对应的系统为直线30#系统、射频40#系统及其余28个27±1C的子系统。由于一次水水质要求，单独设置使用普通水的直线30#系统，其余的子系统均为低电导率的纯水。再根据27±1C的28个子系统的所在空间位置，将它们归并成3个系统。同时根据各自压降和承压情况，将射频40#系统（压降为4bar,承压为5bar,两者相差仅1bar）独立设置，机房与用水点在同一层上，背压不用于克服由高差弓I起的静压值。机房靠近用水点，缩短管道长度，减少管路阻力，避免背压不够而回水困难。一次工艺冷却水系统划分见表1。 表1—次工艺冷却水系统划分基准温度控制精度合并后一次水质要求末端用户子系统。C°C水子系统个数，个编号29±0.5直线加速器#30系统普通水1①29±1射频#40系统纯水1②27±1直线离子源系统纯水6③输运线系统纯水12④同步辐射系统纯水10⑤综合以上情况考虑，最终将30个用户末端划分为5个一次水子系统，如图3所示。分别为直线30#系统、射频40#系统、直线离子源系统、输运线系统和同步辐射系统，对应末端用户设备为1