珠海慶華國際大酒店水—水熱泵機(jī)組應(yīng)用分析

黃忠理,張小力,陳 剛,李志國,陳定偉,杜 銳

(1.珠海市開理空調(diào)有限公司,廣東珠海,519000;2.上海本家空調(diào)系統(tǒng)有限公司,上海,200433;3.珠海慶華國際大酒店,廣東珠海,519000;4.開利空調(diào)銷售服務(wù)(上海)有限公司,上海,200001)

1 引言

星級(jí)賓館既需要空調(diào)冷凍水,又需要生活熱水,能否使用一套設(shè)備在提供標(biāo)準(zhǔn)的空調(diào)冷凍水的同時(shí)又能提供符合要求的生活熱水?亞熱帶地區(qū)的高檔酒店夏季需要空調(diào),冬季需要采暖,能否使用一套設(shè)備夏季提供空調(diào)冷氣冬季又能提供采暖暖氣?

珠海慶華國際大酒店采用水—水熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)了上述一套設(shè)備在提供7℃空調(diào)冷凍水的同時(shí)又提供60℃生活熱水的設(shè)想;同樣采用水—水熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)備夏季提供冷氣冬季提供暖氣的設(shè)想;水—水泵機(jī)組的可靠運(yùn)行為酒店節(jié)能、節(jié)省投資費(fèi)用、降低運(yùn)行成本起到很好的作用。

2 酒店概況

珠海慶華國際大酒店地處亞熱帶的珠海市情侶路,是一個(gè)超五星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的豪華酒店。酒店總建筑面積26440m2,樓高47.3m,地上10層,地下1層。共設(shè)190套客房,并附設(shè)大堂、中西日本餐廳、商店、大小會(huì)議室、多功能會(huì)議廳、乒乓球室、桌球室、健身場所、卡拉OK廳、茶吧、娛樂場所、游泳池、網(wǎng)球場等配套設(shè)施。

珠海慶華國際大酒店主要接待商務(wù)會(huì)議、高層次的旅游度假團(tuán)隊(duì)。因此,酒店不僅需要提供熱情周到的接待服務(wù),而且還需要提供高檔的酒店硬件服務(wù)。必須有舒適的空調(diào)環(huán)境,夏天送冷氣,冬天送暖氣;生活熱水一年四季、365天每天24小時(shí)供應(yīng)到位。

3 空調(diào)冷熱負(fù)荷

3.1 空調(diào)設(shè)計(jì)氣象參數(shù)

(1)夏季室外氣象參數(shù):

空調(diào)室外計(jì)算干球溫度twg:33.5℃;

濕球溫度tws:27.7℃;

室外大氣壓力Px:100.45kPa;

室外風(fēng)速V:1.8m/s。

(2)冬季室外氣象參數(shù):

空調(diào)室外計(jì)算干球溫度twg:5℃;

相對濕度 Φws:70%;

室外大氣壓力Px:101.95kPa;

室外風(fēng)速V:2.4m/s。

3.2 酒店空調(diào)數(shù)據(jù)

(1)酒店建筑總面積:26440m2;

(2)酒店客房:190套;

(3)酒店空調(diào)面積:19000m2;

(4)酒店空調(diào)總冷負(fù)荷:2980kW;

(5)酒店采暖總熱負(fù)荷:873kW。

4 生活熱水需求量

(1)酒店熱水使用人數(shù):

客房300人,其中30人需桑拿不用客房熱水,按270人計(jì)算;

桑拿80人;

服務(wù)員180人,其中50人輪休,按130人計(jì)算;

合計(jì)酒店熱水使用人數(shù)480人。

(2)酒店生活熱水需求量:

每人日平均用水量:0.15m3;

日生活熱水總用量:480×0.15=72m3;

洗衣等其它生活熱水用量13.5m3/d;

酒店生活熱水總需求量:72+13.5=85.5m3/d。

(3)酒店生活熱水高峰用量:

1)酒店客人高峰用水量:270×0.15=40.5m3;

日用熱水高峰次數(shù)3次,

每次平均持續(xù)時(shí)間2h,

日高峰時(shí)用水量:40.5÷ (3×2)=6.75m3/h;

2)桑拿中心熱水需要量:

溫泉客人用水量:80×0.15=12m3;

每天平均用水時(shí)間4h,

平均每小時(shí)用水量:12÷4=3m3;

3)員工熱水需要量:

員工日用水量:130×0.15=19.5m3;

平均每天用熱水時(shí)間3h,

平均每小時(shí)用水量:19.5÷3=6.5m3/h;

4)酒店生活熱水每小時(shí)最大用量:

6.75+3+6.5=16.25m3/h

(4)設(shè)計(jì)熱水生產(chǎn)量

根據(jù)酒店生活熱水每小時(shí)最大用量16.25m3/h,考慮到同期系數(shù),確定設(shè)計(jì)熱水生產(chǎn)量為12.6m3/h。

依據(jù)國家規(guī)范:供熱水能力小于每小時(shí)最大耗熱水量時(shí),應(yīng)配置熱水箱容積不小于每小時(shí)最大耗熱水量的1.3倍。因此需要配套設(shè)置一個(gè)22m3的生活熱水蓄熱水箱。

(5)熱水系統(tǒng)熱量計(jì)算:

自來水夏季供水溫度 25℃,生活熱水溫度60℃,熱水生產(chǎn)量11.8m3/h。

生產(chǎn)熱水系統(tǒng)總熱量=11.8×1000×(60-25)=413000kcal/h=480kW。

5 生活熱水系統(tǒng)方案

5.1 生活熱水系統(tǒng)制熱設(shè)備選用

珠海慶華國際大酒店選用一臺(tái)30HXC130A(HP2)螺桿式水—水熱泵機(jī)組作為酒店生活熱水系統(tǒng)的制熱設(shè)備,在為中央空調(diào)系統(tǒng)提供7℃冷凍水的同時(shí),又為酒店生活熱水系統(tǒng)提供60℃的生活用水。

該機(jī)組制熱量481kM,夏季提供生活熱水,以自來水夏季供水溫度25℃計(jì)算,產(chǎn)水量每小時(shí)11.8m3,按酒店生活熱水量為85.5m3/d計(jì)算,該機(jī)組每天只要運(yùn)行7.25小時(shí)就可以滿足需求。

冬季自來水供水溫度按15℃計(jì)算,產(chǎn)水量每小時(shí)9.2m3,該機(jī)組只要工作9.29小時(shí)就可以滿足需求。該機(jī)組采用雙制冷回路,如果其中一個(gè)回路發(fā)生故障,另一個(gè)回路正常工作也可以滿足酒店每天的生活熱水需求。

5.2 水—水熱泵機(jī)組 (熱水系統(tǒng))水系統(tǒng)流程

水—水熱泵機(jī)組 (熱水系統(tǒng))水系統(tǒng)原理圖見圖1。

圖1 水—水熱泵機(jī)組 (熱水系統(tǒng))水系統(tǒng)原理圖

(1)夏季既供熱水又供冷水時(shí)的流程:關(guān)閉圖1中冷凝器冷卻水連接冷卻塔的閥門C、D、I,關(guān)閉蒸發(fā)器冷水連接冷卻塔的閥門E、F;開啟板式熱交換器進(jìn)出閥門A、B,機(jī)組進(jìn)行全熱回收,供應(yīng)熱水;同時(shí),開啟蒸發(fā)器冷水連接各樓層末端設(shè)備的閥門G、H,向末端設(shè)備供冷水。

(2)夏季不供熱水只供冷水的流程:開啟圖1中冷凝器冷卻水連接冷卻塔的閥門C、D、I,關(guān)閉蒸發(fā)器冷水連接冷卻塔的閥門E、F;關(guān)閉板式熱交換器進(jìn)出閥門A、B;同時(shí),開啟蒸發(fā)器冷水連接各樓層末端設(shè)備的閥門G、H,向末端設(shè)備供冷水。

(3)機(jī)組在冬季室外溫度高于10℃只供熱水的流程:關(guān)閉圖1中冷凝器冷卻水連接冷卻塔的閥門C、D、I,開啟板式熱交換器進(jìn)出閥門A、B,機(jī)組進(jìn)行全熱回收,供應(yīng)熱水;同時(shí),開啟蒸發(fā)器冷水連通冷卻塔的閥門E、F,關(guān)閉冷水連接各樓層末端設(shè)備的閥門G、H。

(4)機(jī)組冬季室外溫度低于10℃只供熱水的流程:在以上第3條流程的基礎(chǔ)上,關(guān)閉閥門I,開啟輔助電加熱回路閥門J、K進(jìn)行電加熱。

6 水—水熱泵機(jī)組生活熱水系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)分析

6.1 降低初投資費(fèi)用分析

采用水—水熱泵機(jī)組一機(jī)兩用,既提供空調(diào)冷凍水又提供生活熱水的方案,取消熱水鍋爐及配套設(shè)備,節(jié)省了鍋爐、油罐等設(shè)備的初投資約24萬元。

6.2 節(jié)能分析

30HXC130A(HP2)水—水泵機(jī)組一機(jī)兩用時(shí),制冷量與制熱量總和達(dá)到820 kW,耗功149 kW,制冷制熱總能耗比COP值達(dá)到5.5。如果制冷COP按照5.0計(jì)算的話,提供生活熱水的制熱COP值則達(dá)到6.1。

顯然采用水—水熱泵機(jī)組在提供標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)冷凍水的同時(shí)提供生活熱水是一種高效節(jié)能的方案,比較電熱水設(shè)備可以節(jié)約五分之四以上的耗電量,比較熱水鍋爐同樣可以節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用。

6.3 酒店的實(shí)際運(yùn)行成本的分析

珠海慶華國際大酒店采用水—水熱泵機(jī)組提供生活熱水的系統(tǒng)后,年運(yùn)行生活熱水費(fèi)用為19.9萬元,全年平均制熱水費(fèi)用為7.6元/噸,與鍋爐系統(tǒng)比較,每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用41.24萬元。

7 空調(diào)采暖系統(tǒng)方案

7.1 空調(diào)系統(tǒng)制冷設(shè)備選用

珠海慶華國際大酒店空調(diào)總冷負(fù)荷為2980kW,選用三臺(tái)冷水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)夏季提供冷氣的制冷設(shè)備:

一臺(tái) 30HXC400A冷水機(jī)組,額定制冷量1392kW,額定輸入功率279kW,能耗比COP值4.93。

一臺(tái)30HXC400A(HP2)水—水熱泵機(jī)組,額定制冷量1312kW,額定制冷輸入功率266kW,能耗比COP值4.93。

一臺(tái)30HXC130A(HP2)水—水熱泵機(jī)組,額定制冷量448kW,額定制冷輸入功率101kW,能耗比COP值4.44。

三臺(tái)冷水機(jī)組總額定制冷量為3152kW,可以滿足酒店空調(diào)總冷負(fù)荷2980kW的需要。

7.2 采暖系統(tǒng)制熱設(shè)備選用

珠海慶華國際大酒店采暖總熱負(fù)荷為873kW,由空調(diào)系統(tǒng)制冷設(shè)備中的一臺(tái)30HXC400A(HP2)水—水熱泵機(jī)組在冬季兼作為制熱設(shè)備。

30HXC400(HP2)水—水熱泵機(jī)組額定制熱量為1548kW,額定制熱輸入功率429kW,能耗比為3.61kW/kW。該機(jī)的制熱量可以滿足酒店采暖總熱負(fù)荷873kW的需要。

7.3 水—水熱泵機(jī)組 (采暖系統(tǒng))水系統(tǒng)流程

水—水熱泵機(jī)組 (采暖系統(tǒng))水系統(tǒng)原理圖見圖2。

圖2 水—水熱泵機(jī)組 (采暖系統(tǒng))水系統(tǒng)原理圖

(1)夏季供冷的流程:開啟圖2中冷凝器冷卻水連接冷卻塔的閥門 B、C、I,關(guān)閉閥門A、D;開啟蒸發(fā)器冷水連接各樓層末端設(shè)備的閥門F、G,向末端設(shè)備供冷水,關(guān)閉閥門E、H。

(2)冬季采暖 (室外溫度高于 10℃)的流程:關(guān)閉冷凝器冷卻水連接冷卻塔的閥門B、C,開啟閥門A、D,向末端設(shè)備供熱水;關(guān)閉蒸發(fā)器冷水管閥門F、G,開啟閥門E、H、I。

(3)冬季采暖 (室外溫度低于 10℃)的流程:在以上第3條流程的基礎(chǔ)上,關(guān)閉閥門I,開啟輔助電加熱回路閥門J、K進(jìn)行電加熱。

8 水—水熱泵機(jī)組冬季采暖的應(yīng)用分析

8.1 降低初投資費(fèi)用分析

采用水—水熱泵機(jī)組夏季送冷冬季采暖的方案,與采用水冷冷水機(jī)組夏季送冷加風(fēng)冷熱泵機(jī)組冬季采暖的方案比較,節(jié)省了風(fēng)冷熱泵機(jī)組及配套設(shè)備、管道的初投資費(fèi)用約130萬元。

8.2 節(jié)能分析

30HXC400A(HP2)水—水熱泵機(jī)組,冬季采暖時(shí)使用的能耗比COP值為3.608kW/kW,風(fēng)冷熱泵機(jī)組冬季采暖時(shí)使用的能耗比COP值一般低于3.0kW/kW。兩者相比,采用水—水熱泵機(jī)組冬季采暖比較采用風(fēng)冷熱泵機(jī)組冬季采暖明顯節(jié)能,運(yùn)行耗電量可以節(jié)省20%。

8.3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

珠海慶華國際大酒店采用水—水熱泵機(jī)組冬季采暖從2007年開業(yè)至今已經(jīng)運(yùn)行3年,系統(tǒng)均能正常穩(wěn)定工作,在2008年初低溫冰凍期間,冷卻塔循環(huán)水的輔助電加熱器啟動(dòng)使用,確保采暖系統(tǒng)正常使用。

根據(jù)珠海市氣象服務(wù)中心提供的氣象資料,珠海市沒有出現(xiàn)過低于0℃的氣溫,歷史極端最低氣溫為2.5℃,出現(xiàn)在1976年12月29日。2006年日平均氣溫低于15℃的天數(shù)為27天,低于10℃的天數(shù)為3天;2007年日平均氣溫低于15℃的天數(shù)為24天,沒有低于10℃的天數(shù);2008年日平均氣溫低于15℃的天數(shù)為41天,低于10℃的天數(shù)為16天。

氣象資料說明,地處亞熱帶區(qū)域的珠海市冬季采暖的天數(shù)約為一個(gè)月,而且氣溫基本上高于10℃。因此,冬季采用水—水熱泵機(jī)組采暖,利用冷卻塔吸收室外空氣中的低位熱能,經(jīng)熱泵機(jī)組送至高位熱能的采暖場所是完全可行的。珠海慶華國際大酒店三年來正常運(yùn)行的實(shí)例也證實(shí)了這一點(diǎn)。

9 結(jié)語

珠海慶華國際大酒店采用水—水熱泵機(jī)組在提供7℃空調(diào)冷凍水的同時(shí)又提供60℃生活用水,一機(jī)兩用,是高效節(jié)能的實(shí)例。

同時(shí),該酒店三年來成功地采用水—水熱泵機(jī)組冬季采暖,為亞熱帶區(qū)域的采暖建筑提供了一個(gè)極有價(jià)值的方案樣板。類似的水—水熱泵機(jī)組冬季采暖的系統(tǒng),在廣州市海珠區(qū)國稅局大樓已運(yùn)行多年,在廣州南方報(bào)社傳媒大廈也已安裝完畢即將投入使用。

10 參考文獻(xiàn)

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