隨著社會經濟發展和人民生活水平的提高，風冷熱泵機組越來越多的被采用。夏季，風冷熱泵機組在運行的同時，會通過空氣側換熱器向環境中散發出大量的冷凝熱，冷凝熱的排放不但使城市氣溫不斷升高，而且在城市中心形成“熱島”效應。如果把這部分能量回收加以利用，不但可以節約能源、減少二氧化碳排放，而且可以保護環境。基于此，很多廠家開發了部分熱回收型和全部熱回收型風冷螺桿式熱泵機組。這種機組在夏季運行時部分或者全部回收空調產生的冷凝熱；在過渡季節可運行熱泵熱水器模式產生熱水；在冬季則可運行熱泵模式或熱泵熱水器模式。

熱回收型風冷螺桿式熱泵機組通常是在原機組壓縮機和標準風冷冷凝器間串聯一個熱回收換熱器，它將壓縮機排出的高溫氣態制冷劑的熱量傳遞給熱回收換熱器產生熱水。通過控制熱回收換熱器的進出水溫度或者標準風冷冷凝器的散熱量來調節熱回收量的大小。當夏季運行時，通過水側熱交換器、熱回收換熱器、空氣側熱交換器三者之間通過控制實現相互切換 ，可實現空調制冷、制冷加熱回收、熱泵熱水器三種模式；當過渡季節運行時，通過風側熱交換器和熱回收換熱器實現熱泵熱水器運行模式；當冬季運行時，通過空氣側熱交換器、水側熱交換器、熱回收換熱器實現空調制熱、熱泵熱水器、空調制熱加熱泵熱水器三種模式。各種運行模式流程及閥門狀態如圖1和表1所示：  

圖1 熱回收型風冷螺桿式熱泵機組原理

1— 壓縮機；2，3，9，11—電磁閥；4—四通閥；5—風側熱交換器；6—熱回收換熱器；7，8，14，17，18—單向閥；10—電子膨脹閥；13—過濾器；15—儲液器；16—水側熱交換器

表1 電磁閥、四通閥開關情況匯總

醫院潔凈手術部因其使用的特殊性，要求室內全年溫濕度不變，因此全年要求使用空調。一般說來，醫院潔凈手術部的潔凈手術室和輔助用房根據級別要求獨立或合用凈化空調系統，采用分散或集中處理新風的一次回風系統。在一般的設計中，醫院潔凈手術部在夏季和冬季的運行采用醫院集中冷熱源（離心冷水機組加市政熱水或其它形式）提供空調冷熱水，而在集中冷熱源過渡季節停開或冬夏季故障時，運用風冷熱泵（不帶熱回收）做為其過渡季節冷熱源和備用冷熱源。在其夏季和部分過渡季節的運行中，由于其采用一次回風系統，故需要一定的再熱量，這部分再熱量可由電，蒸汽或者熱水提供。在醫院無外部熱源的情況下，這部分再熱量只能靠電來提供。本文探討了由熱回收型風冷螺桿式熱泵機組代替醫院集中冷源在夏季同時給醫院潔凈手術部提供空調冷水和再熱熱水的系統方案。

在夏季，醫院潔凈手術部同時需要供冷和再熱，這正好可以利用熱回收型風冷螺桿式熱泵機組的制冷加熱回收模式，如表1中模式2。在制冷系統中增加一個熱回收冷凝器，在制冷的同時通過這個增加的熱回收冷凝器來加熱熱水，從而為潔凈手術部提供免費的再熱熱水。

以下就醫院潔凈手術部夏季用方案一：醫院集中冷源（水冷離心式冷水機組）提供空調冷水，用電提供再熱量和方案二：熱回收型風冷螺桿式熱泵機組的制冷加熱回收模式同時提供空調冷水和免費的再熱熱水這兩個方案進行經濟性比較。

3.2.1 理論分析

 根據《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005第5.4.5條規定：水冷離心式冷水機組在額定制冷量大于1163kW時其性能系數不應低于5.10，風冷螺桿式熱泵機組在額定制冷量大于50kW時其性能系數不應低于2.80。若假定醫院潔凈手術部的制冷量為A，再熱熱量為B，電再熱效率為100%，則兩個方案耗電量如下：

方案一：夏季每小時的耗電量Q1=（A/5.10+B）kW

方案二：夏季每小時的耗電量Q2=A/2.80kW

若要Q1≥Q2，則B≥16.1%A。因此，拋開其它經濟因素不計，僅就機組的耗電量進行經濟性比較來說：只要潔凈手術部的再熱熱量占到其制冷量達一定比例，方案二就能產生經濟效益和節能效果。

3.2.2 實例分析

某地有一個醫院工程，夏季醫院總制冷量為5800kW，其中潔凈手術部制冷量852kW，需要再熱量190kW（潔凈手術部所需再熱熱量為其制冷量的22.3%）。夏季空調運行時間為120天，潔凈手術部每天折算成滿負荷運行時間為6小時。醫院用電價格按1元/kWh計算。

方案一：醫院集中冷源選用封閉型離心式冷水機組三臺，每臺制冷量為1934kW，耗電量為349kW；冷水循環泵三臺，每臺耗電量55kW；冷卻塔三臺，每臺耗電量15 kW；冷卻水循環泵3臺，每臺耗電量45 kW。用集中冷源為潔凈手術部提供空調冷水，用電為其提供再熱熱量。此時潔凈手術部一個夏季制冷周期的運行費用約為：

Q1 =[852×（349×3+55×3+15×3+45×3）/5800+190]×6×120×1=284000元

方案二：醫院潔凈手術部選用兩臺部分熱回收型風冷螺桿式熱泵機組，每臺制冷量為428 kW，部分熱回收量為100.4 kW，熱回收熱水供回水溫度45/40℃，耗電量為130kW，每臺熱回收熱泵機組較不帶熱回收的機組需要增加的費用為45000元（采用方案一時做為過渡季節和備用冷熱源的不帶熱回收風冷熱泵機組的初投資仍存在）；為熱泵選用的冷水循環泵三臺（兩用一備），每臺耗電量7.5kW。用部分熱回收型風冷螺桿式熱泵機組為潔凈手術部提供空調冷水和免費的再熱熱水。此時潔凈手術部一個夏季制冷周期的運行費用為：

Q2=（130×2+7.5×2）×6×120×1=198000元

方案二與方案一比每個夏季制冷周期節約費用為：

Q=284000-198000=86000元

選用部分熱回收型風冷螺桿式熱泵機組比選用普通熱泵機組增加的費用為45000×2=90000元，故投資回收期為90000/86000=1.05年。

另外，由于醫院潔凈手術部夏季的冷量由熱回收型風冷螺桿式熱泵機組提供，因此可減少做為集中冷源的離心機組及其配套的冷水循環泵、冷卻塔、冷卻水循環泵的初投資。

由以上分析可知，醫院潔凈手術部在夏季運用熱回收型風冷螺桿式熱泵機組可免費獲得再熱熱水，比利用集中冷源（離心機組）加電再熱的方案能帶來明顯的經濟效益和節能效果。

對于潔凈手術部夏季空調運行時間越長，需要的空調再熱熱量越大（此時可選用全熱回收型風冷螺桿式熱泵機組），潔凈手術部用熱回收型風冷螺桿式熱泵機組的經濟效益和節能效果越明顯。另外，潔凈手術部在過渡季節的部分運行時間里也同樣需要制冷加熱回收的運行模式，這更增加了潔凈手術部用熱回收型風冷螺桿式熱泵機組的經濟性和節能效果。

隨著建設節約型社會的不斷開展，空調領域的節能研究也日益深入。在醫院潔凈手術部中運用熱回收型風冷螺桿式熱泵機組提供空調冷水和免費的再熱熱水能產生明顯的經濟效益和節能效果，這種機組的應用，可以減少鍋爐的使用，對于減少二氧化碳排放，保護環境具有深遠的意義。