如何改造,能让酒店热水与中央空调节省50%的运行费用?

《热泵市场》杂志

文_邵志刚/黄冈职业技术学院/机电学院/能源系

摘 要：对某酒店中央空调系统和生活用热水系统进行改造，将带热回收的螺杆式冷水机组代替单冷螺杆式冷水机组；回收冷凝热以满足空调冷负荷和部分生活热水的需要；最后将系统改造前后能耗进行分析,结果表明改造后主机效率有较大提高，综合能耗明显降低。

0引言

节能减排，开发新能源，空调的应用越来越广泛，而空调在适应经济发展和满足人类需求的同时，也给人类带来了巨大的能源消耗负担和其他如温室效应等负面影响怎样在空调工程设计，系统方案的确定及设备选型．运行管理等方面最大限度的节能是摆在从事这一工作的人员面前的一个重大课题，减少空调的能源消耗，寻求空调可持续发展之路，已成为空调设计师所面临的一个首要任务。

原工程方案中冷源由三台单冷螺杆式冷水机组承担，热源由一台蒸汽锅炉和一台热水锅炉承担；在夏季制冷运行时冷水机组在制冷过程中向高温环境散发出大量的冷凝热，即产生了大量的废热被排放；生活用热水系统中的燃气锅炉和蒸汽锅炉，增加了废气的排放。因此对本酒店中央空调系统和生活用热水系统的改造。

1本工程方案改造概况

根据该酒店提供的情况，该建筑广东虎门鑫鑫酒店，空调与热水系统设计要求为酒店提供冷气，同时全年提供生活热水供给。热水温度要求50℃。

因酒店已采购三台某品牌普通冷水机组，又因机组安装于地下室机房，通风排气不顺畅，根据实际情况，建议甲方将已采购普通冷水机组改造为热回收水冷冷水机组，回收的热量免费产生生活热水。

在冬季热回收机组停止运行时，则使用水源热泵热水机组制取生活热水，而且该机组在制热的同时免费提供冻水用于酒店冬季还需使用冷量的宴会厅（本方案水源热泵热水机组免费提供的冷量刚好符合宴会厅的冷量需要，因宴会厅偶尔不用则多余冷冻水排至消防水池，并通过消防水池将冻水用于酒店卫生间冲厕所排走）。

本设计方案包括：酒店中央空调系统与热水系统改造节能分析及设备选型。

1.1设计依据

《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－87）；《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；《采暖与卫生工程施工及验收规范》（GBJ242-82）；《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-2002；建筑图纸、工程概述及甲方要求等。

1.2空调设计参数

夏季干球温度33.5℃湿球温度27.7℃风速1.8m/s

冬季干球温度5℃相对湿度70％风速2.4m/s

1.3热水使用量计算

根据设计规范及酒店提供建筑图纸计算数据，酒店共有桑拿房59间，沐足位110位。热水使用量桑拿房按80L/人.次，每次2人，每天5次共10人次计；沐足位按20L/位，每天5次计；另厨房每天热水用量为9000L，由以上计算可知，桑拿房、沐足房及厨房每天热水使用量分别为：

桑拿房：50×80×5×2＝40000L

沐足房：110×20×5＝11000L

厨房：9000L

由以上计算可知，酒店每天热水使用总量Ａ约为：

Ａ＝40000＋11000＋9000＝60000L

即酒店每天生活热水用量约为60m3。

1.4热水使用的热量计算及热回收机组选型

由于冷水机组在制冷运行时，会产生热量，使用一般冷水机组，这部分热量是被当做废热排放到环境中，而使用热回收冷水机组或将普通水冷冷水机组为热回收型能将这部分废热回收，用于加热自来水，免费为用户提供生活热水。

因为酒店已采购三台普通水冷螺杆式冷水机组，现因从节能角度考虑，要求对这三台机组改造为热回收型，在机组制冷同时免费制取生活热水。

该酒店根据所需的冷量已采购的冷水机组为一台530KW及两台1028KW水冷螺杆式冷水机组，将此三台的冷水机组改造热回收型后，其单台机组全负荷运行时的热回收量为制冷量的15%。

根据实际情况以上机组投入运行率为60%，每天机组全负荷运行约10小时，则每天的热回收总量为：

Q热＝（530＋1028×2）×860×15%×10×60％

＝2001564 kcal

假定夏季自来水温度为20℃，热水使用温度为50℃，则上述机组热回收每天能提供的热水量为：

M＝Q热/[（t1-t2）×C]

＝2001564/[(50-20)×1]

＝66718㎏

M：每天产生的热水量，㎏；Q热：机组所产生的热量，kcal/h；t1： 热水温度，℃

t2：自来水温度，℃；C：水的比热，kcal/㎏.℃

根据以上分析，夏季冷水机组系统在正常使用情况下，使用上述改造的热回收水冷螺杆式冷水机组每天回收的热量能产生50℃生活热水66718㎏，约66.7m3，而该酒店每天生活热水用量约为60m3，可完全满足该酒店夏季生活热水需要。

2改造后热回收水冷螺杆式冷水机组节能分析

虎门地区夏季天气炎热，全年供冷时间较长。每年空调制冷运行时间长达7个月。以酒店热回收冷水机组运行时间7个月，每个月30天计（按每天实际制取生活热水60000L），则在此期间热水所需总热量为：

Q热＝A×（t1－t2）×C×8×30

＝60000×（50－20）×1×7×30

＝378000000 kcal/h

下表给出采用柴油锅炉、电热锅炉、燃气锅炉产生378000000kcal/h热量所需运行费用分别为（以下油价、电价、气价均为参考值，应按各地实际价格为准）：

表1.能源费用（378000000kcal/h热量时）

上述分析表明：如果采用燃油锅炉，每年运行费用为328558.00元，电锅炉每年运行费用为398670.00元，燃气锅炉每年运行费用为288743.00元，而通过改造普通水冷冷水机组为热回收型收水冷螺杆式冷水机组运行使用同等的有效热水费仅仅是水泵的耗电费用（其它方式同样需要水泵的耗电费用）那么以上图表的费用可以节省下来，将给该酒店带来可观的经济效益。

方案的其它说明

1) 由于考虑热水惯性，按时间使用及储存量，系统必须配置保温水箱及循环水泵，让储存热水经常保持在要求温度（50℃～60℃）。

2) 水箱必须加上保温层减少热损耗，其容积须根据场地，机组功率按时间使用量及用户要求由工程方设计。

3) 为保持热水温度，循环水泵必须长时间启动及加装备用泵。

4) 此系统为用户提供超低成本热水，但热水供应量将视机组使用量及季节性而定，用户使用本系统的同时，应加装另一个热水辅助系统，并联使用。建议该酒店采用源热泵热水机组，作为辅助加热系统。

3冬季、过渡季节水源热泵热水机组选型计算及节能分析

3.1水源热泵热水机组选型计算

冬季，改造后的热回收冷水机组停止运行，也就无热回收，需采用水源热泵热水机组提供生活热水。酒店每天热水用量60000L所需热量为（自来水温度取15℃，热水温度50℃）：

Q＝60000×（50－15）×1

＝2100000 kcal

水源热泵热水机组采用2台，每天运行时间约15小时，则每台热水机组制热量为：

2100000/15/2＝70000 kcal/h

因此，选用2台水源热泵热水机组，其单台夏季额定制热量为124012kcal/h，冬季额定制热量为80608kcal/h，输入功率27.2kw。完全能满足上述每台水源热泵热水机组制热量70000 kcal/ h的要求。

3.2节能分析

水源热泵热水机组型号40STD-E120HS冬季制热量80608kcal/h，则2台机组每天产生热量2100000kcal所需运行时间为：

2100000/80608/2＝13h

2台热水机组每天运行费用为（电费按0.80元/kw.h计）：

27.2×13×2×0.80＝566.00 元

冬季、过渡季节共按5个月，每个月30天计，则每年冬季运行费用为：

5×30×566＝84900.00 元

免费制取的冷量:水源热泵机组制热同时可进行制取冷量，提供于该酒店宴会厅，40STD-E120HS机组冬季制热的同时提供的制冷量为：77.2KW/h。总制冷量冬季按5个月，每个月30天计，两台机组每天制热13小时可制取的冷量为：

5×30×77.2×13×2＝301080 KW

按一般冷水机组能效比4.5：1算，可节省的运行功率为301080/4.5＝66906 KW，为中央空调节省的运行费用（电费按0.80元/kw.h计）：

66906×0.8＝53525.00元

机组在制热时运行的费用减去免费制取冷量为中央空调节省的运行费用后实际所需要的费用为：

84900-53525＝31375.00 元

冬季、过渡季生活热水所需总热量为：

5×30×2100000＝315000000kcal

下表给出采用柴油锅炉、电热锅炉、燃气锅炉产生热量315000000kcal所需运行费用分别为（以下油价、电价、气价均为参考值，应按各地实际价格为准）：

表1.能源费用（315000000kcal热量时）

上述分析表明：如果采用燃油锅炉，运行费用为273800.00元，电热锅炉运行费用为415282.00元，燃气锅炉运行费用为286460.00元，而采用水源热泵热水机组，运行费用仅为31375.00元。

3.3全年生活热水所需运行费用

夏季+冬季分别为

a) 柴油锅炉：328558.00+273800.00＝602358.00元

b) 电热锅炉：398670.00+332226.00＝730896.00元

c) 燃气锅炉：288743.00+286460.00＝575203.00元

d) 改造的热回收水冷螺杆式冷水机组+水源热泵热水机组：0+31375.00＝31375.00 元

4结论

由此可见，采用改造后的热回收水冷螺杆式冷水机组+水源热泵热水机组方式，为该酒店提供舒适的冷气，又可同时全年为酒店提供生活用热水，节能效果相当显著，给酒店带来可观的经济效益。在进行酒店及其他大型项目的设计时应综合考虑，科学合理布局，节能减排降耗，为社会和业主创造价值；设计最完美得到工程。

参考文献

[1] 赵荣义．空气调节[M]．3版．北京：中国建筑工业出版社，１９９４．

[2] 金苏敏．带有空调冷凝水回收利用系统的分体热泵冷暖家用空调器，实用专利．

[3] 尉迟斌．实用空调与空调工程手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２.

[4] 陆耀庆．实用供热空调设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９３.

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