風(fēng)冷熱泵空調(diào)運(yùn)用于高級(jí)酒店案例分析

【摘要】本文介紹風(fēng)冷熱泵空調(diào)主機(jī)運(yùn)用于高級(jí)酒店的空調(diào)系統(tǒng)中，為酒店夏季提供空調(diào)冷水，冬天提供空調(diào)熱水的實(shí)際案例，并探討該空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置于高級(jí)酒店的合理性和適用性。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)冷熱泵空調(diào)主機(jī)；容量衰減；二次泵系統(tǒng)；四管制

1、工程概況

臺(tái)州市鳳凰山莊位于臺(tái)州市椒江區(qū)鳳凰山腳下，地處市中心，卻有著一條蜿蜒的綠道隔離城市的喧鬧。其天然獨(dú)到地理位置，使其成為獨(dú)享臺(tái)州市城市綠洲的大型高級(jí)酒店，同時(shí)也是臺(tái)州市少有的花園式酒店。由于老酒店經(jīng)過30年的使用后，急需進(jìn)行升級(jí)改造來迎接高級(jí)客源，甚至是國賓級(jí)客源的下榻。本次升級(jí)改造中的國賓樓和隨從樓采用新中式建筑外觀，四合院的設(shè)計(jì)形式，建筑面積15254m2。暖通空調(diào)設(shè)置有四管制中央空調(diào)系統(tǒng)和地板輻射供暖系統(tǒng)。

2、空調(diào)方案

2.1主機(jī)

本工程國賓館和隨從樓合用一套空調(diào)主機(jī)。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算，國賓館和隨從樓的夏季冷負(fù)荷綜合最大值為1079KW，冬季熱負(fù)荷綜合最大值為698KW。本工程原本的設(shè)計(jì)方案為水冷離心機(jī)+燃?xì)忮仩t的常規(guī)方案，但后來由酒店運(yùn)營(yíng)方提出，采用模塊式風(fēng)冷熱泵帶熱回收，設(shè)置三聯(lián)供系統(tǒng)，可以在夏天制冷的同時(shí)提供酒店需要的生活熱水的做法可以有效節(jié)約運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，同時(shí)這種做法成為了現(xiàn)階段酒店空調(diào)的一種節(jié)能趨勢(shì)。由于采用燃?xì)忮仩t需要設(shè)置煙囪高空排放鍋爐燃燒廢氣?？紤]到煙囪的設(shè)置會(huì)影響到整個(gè)建筑立面的造型，另外在鍋爐運(yùn)行時(shí)煙囪確實(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的水氣，造成周邊居民的投訴，同時(shí)酒店運(yùn)營(yíng)方多次提出酒店運(yùn)營(yíng)辦公用房面積不足。采用模塊式三聯(lián)供機(jī)組既能解決煙囪的問題，又能滿足酒店減少運(yùn)營(yíng)成本的需求，同時(shí)還能將地下室的制冷機(jī)房和鍋爐房騰出來作為酒店運(yùn)營(yíng)用房面積使用。此方案似乎是完美的解決方案。但是經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)上三聯(lián)供的空調(diào)主機(jī)生產(chǎn)廠商稀少，且各生產(chǎn)商生產(chǎn)的設(shè)備質(zhì)量參差不齊，這對(duì)政府投資項(xiàng)目的招投標(biāo)非常不利?？紤]到以上種種原因，最終敲定一個(gè)三方折中的方案，采用風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)組，既滿足了招標(biāo)，又去除了煙囪。生活熱水由獨(dú)立的空氣源熱水機(jī)組單獨(dú)提供。

按照浙江省《綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的條文，風(fēng)冷熱泵應(yīng)按照冬季工況進(jìn)行選型。由于本工程設(shè)計(jì)為新中式建筑，剖屋面的存在無法按照常規(guī)建筑的做法將空氣源熱泵的主機(jī)放置在屋頂，同時(shí)整個(gè)場(chǎng)地中也沒有多余的空間用于放置空氣源熱泵主機(jī)，最終敲定將主機(jī)放置在鳳凰山的山坳中。由于山坳在冬季的溫度低于其他場(chǎng)地，考慮到本工程的重要性和特殊性，室外空調(diào)計(jì)算干球溫度按照比臺(tái)州市冬季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度低10℃，按照-10℃核算。在國際標(biāo)準(zhǔn)制熱工況（環(huán)境溫度干濕球7/6℃）下一般風(fēng)冷熱泵機(jī)組熱源測(cè)的翅片不結(jié)霜，在低于7℃環(huán)境溫度下會(huì)逐漸開始結(jié)霜。一般在結(jié)霜后性能惡化至一定程度后，風(fēng)冷熱泵機(jī)組開始融霜。融霜過程需要吸熱，隨著環(huán)境溫度的下降，風(fēng)冷制熱周期內(nèi)平均制熱量與峰值制熱量比值會(huì)下降[1]，所以制熱量必須進(jìn)行容量衰減系數(shù)修正。經(jīng)核算，在-10℃時(shí)的主機(jī)制熱量約為額定工況的48%，故選用兩臺(tái)制冷量623KW，制熱量574KW的風(fēng)冷螺桿式熱泵機(jī)組，作為常規(guī)空調(diào)冷熱源，冬季提供45-40℃的空調(diào)熱水，夏天和春秋季提供7-12℃的空調(diào)冷水。

2.2四管制

由于本工程采用的是四管制系統(tǒng)，按照常規(guī)水冷離心機(jī)+燃?xì)忮仩t的常規(guī)方案，在春秋過渡季節(jié)同時(shí)提供7-12℃的空調(diào)冷水和60-50℃的空調(diào)熱水。本工程采用了風(fēng)冷螺桿式機(jī)組以后，需要同時(shí)再增加一臺(tái)風(fēng)冷熱泵機(jī)組方可實(shí)現(xiàn)四管制的要求。由于過渡季節(jié)需要多少熱負(fù)荷使用無法確定，同時(shí)在過渡季節(jié)，臺(tái)州市的室外空調(diào)設(shè)計(jì)溫度會(huì)高于0℃，工況遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于冬季工況，故這臺(tái)機(jī)組的大小無法確定下來。根據(jù)運(yùn)營(yíng)方在確定方案為風(fēng)冷螺桿式熱泵以后提出，需要一臺(tái)備用機(jī)組應(yīng)對(duì)萬一出現(xiàn)的機(jī)器故障。選取了一臺(tái)與常規(guī)機(jī)組一樣，制冷量623KW，制熱量574KW的風(fēng)冷螺桿式熱泵作為過渡季節(jié)制熱不失為一種比較不錯(cuò)的方案。其不但能形成四管制系統(tǒng)的熱源，同時(shí)在冬季提供室內(nèi)泳池、SPA區(qū)域45-40℃地板輻射供暖熱水，另外也可以作為整個(gè)國賓館和隨從樓的備用冷熱源，在其余兩臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候作為應(yīng)急設(shè)備投入使用，從而保證整個(gè)高級(jí)客房區(qū)空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.3二次泵

由于本工程采用風(fēng)冷熱泵以后，整個(gè)熱泵主機(jī)需要放置在室外，但是新中式設(shè)計(jì)的剖屋面無法滿足屋頂放置熱泵主機(jī)的要求。另外將熱泵主機(jī)放置在屋面，會(huì)有噪聲對(duì)客房產(chǎn)生不利的影響，當(dāng)然這和高端客房的定位也不相符。所以本工程主機(jī)布置的方案是將熱泵移動(dòng)至山坳中，再通過綠化將主機(jī)隱藏在大自然中，做到在鳳凰山莊的酒店每一處內(nèi)看不到主機(jī)的存在，同時(shí)通過綠化將主機(jī)運(yùn)行的噪聲徹底消除，給酒店一個(gè)安靜的環(huán)境。但是這個(gè)方案存在一個(gè)問題：主機(jī)到末端的距離太遠(yuǎn)。本工程隨從樓距離山坳較近，國賓樓距離山坳較遠(yuǎn)。若采用一次泵系統(tǒng)，我們當(dāng)然也可以通過減壓閥來降低隨從樓空調(diào)水系統(tǒng)入口壓力，來達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的目的，但這樣的系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行能耗大大增大，酒店運(yùn)營(yíng)成本大幅提高。當(dāng)環(huán)路總長(zhǎng)度和水系統(tǒng)能效比不滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求時(shí)，不應(yīng)采用冷（熱）源側(cè)定流量的一次泵系統(tǒng)，應(yīng)采用水泵能夠變速節(jié)能的二次泵（或其他）系統(tǒng)；負(fù)荷側(cè)阻力差值超過5m時(shí)，宜分區(qū)域設(shè)置二級(jí)泵[2]。本工程輸配系統(tǒng)最終采用了二次泵系統(tǒng)來達(dá)到相關(guān)的要求。國賓樓和隨從樓的常規(guī)空調(diào)冷熱水各有2臺(tái)二次輸配水泵，均為一用一備配置；國賓樓和隨從樓的四管制空調(diào)熱水也各有2臺(tái)二次輸配水泵，均為一用一備配置。通過不同的二次泵揚(yáng)程來達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能和穩(wěn)定運(yùn)行。水管進(jìn)入所在建筑以后參考北方供暖的方式，在一層的管溝內(nèi)敷設(shè)，并進(jìn)入每個(gè)客房所在的垂直管道井輸送到各個(gè)客房。這樣的布置方式不但減少吊頂內(nèi)的凝結(jié)水，減少夏季山莊高濕度帶來的走廊吊頂凝結(jié)水煩惱，還可以提高走道的高度，方便管道的維修。

3、設(shè)計(jì)反思

由于風(fēng)冷熱泵主機(jī)的特性，雖然有一機(jī)兩用，初投資低的優(yōu)點(diǎn)，但也存在水溫控制不夠精準(zhǔn)，運(yùn)行能耗大，沒有傳統(tǒng)水冷離心機(jī)+燃?xì)忮仩t的方式的空調(diào)系統(tǒng)來得節(jié)能的缺點(diǎn)，所以將其作為空調(diào)主機(jī)的設(shè)計(jì)方式在國內(nèi)高端酒店的設(shè)計(jì)中并不常見。由于本項(xiàng)目存在一定的特殊性，選用風(fēng)冷螺桿式熱泵主機(jī)可以達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)的基本使用要求。筆者在設(shè)計(jì)過程中曾經(jīng)在想，是否可以選用蒸發(fā)冷凝式螺桿機(jī)組作為空調(diào)主機(jī)，同時(shí)將冷卻水換成鹽溶液，形成能源塔用于本工程，既能達(dá)到去除鍋爐煙囪的問題，又能達(dá)到節(jié)能減排的目的。那個(gè)是筆者心目中本工程中央空調(diào)冷熱源最完美的解決方案。

結(jié)語：

空調(diào)系統(tǒng)是暖通專業(yè)中相當(dāng)復(fù)雜的一個(gè)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)避免出現(xiàn)教條主義。在設(shè)備選用的過程中，應(yīng)該選用最合適的設(shè)備放置在最合適的地方來發(fā)揮其作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勇，李志明，張結(jié)良，黃銳堅(jiān).蒸發(fā)冷卻式熱泵機(jī)組與風(fēng)冷熱泵機(jī)組制熱性能對(duì)比分析[J].制冷技術(shù)，2015，35（2）：20.

[2]孫敏生，鄭小梅，石卉.對(duì)空調(diào)水二次泵系統(tǒng)選用條件的思考[J].暖通空調(diào)，2008，38（9）：14.

作者簡(jiǎn)介：

楊鴻儒，臺(tái)州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江臺(tái)州。