上海某大型酒店節(jié)能改造案例分析

朱賢豪

上海市松江區(qū)建筑建材業(yè)管理中心

0 引言

城市化的加速擴(kuò)張導(dǎo)致了建筑能源消耗量居高不下，是公共建筑能耗快速增長(zhǎng)的主要原因［1］和上升最快的分項(xiàng)［2］。研究表明，至2020年全國(guó)公共建筑能耗達(dá)建筑總能耗的38%，而其中占公共建筑面積不到10%的大型公共建筑用能占比超過(guò)了20%［3］。本文介紹了某大型酒店熱水、照明、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造，討論了其能耗架構(gòu)、改造方案、節(jié)能潛力和綜合效果，以期激勵(lì)同類型公共建筑節(jié)能改造的全面實(shí)施，并為同類型的改造提供借鑒。

1 改造前概況

1.1 酒店概況

該酒店為五星級(jí)酒店，坐落于上海松江區(qū)一大型綜合商業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。酒店總建筑面積71 027 m2，總高度125 m，裙房高22 m，地上28層，地下2層，共446間客房、餐飲、娛樂(lè)、會(huì)議設(shè)施。

酒店主要用能系統(tǒng)包括空調(diào)、生活熱水、照明、動(dòng)力、游泳池、洗衣房等。

1.2 設(shè)備概況

1)空調(diào)系統(tǒng)

酒店中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)為3臺(tái)約克離心式變頻冷水機(jī)，通常5-10月份制冷?？照{(diào)冷凍水系統(tǒng)為二次泵系統(tǒng)，末端設(shè)備主要有風(fēng)機(jī)盤管、組合式空調(diào)箱和新風(fēng)空調(diào)箱三種。

2)熱水系統(tǒng)

酒店洗衣房熱水、生活熱水及空調(diào)供暖由3臺(tái)燃?xì)鉄崴仩t提供，熱水通過(guò)板式換熱器換熱后由二次泵送達(dá)末端。

酒店泳池和桑拿房熱水由2臺(tái)燃?xì)庹羝仩t提供，蒸汽經(jīng)汽水換熱后為各末端供熱。

3)照明系統(tǒng)

酒店照明多采用非節(jié)能燈，如白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)舻葌鹘y(tǒng)光源，數(shù)量為24 512盞。

2 改造前能耗和節(jié)能潛力分析

2.1 改造前能耗

酒店主要能源消耗為電力和天然氣，其中天然氣主要用于燃?xì)鉄崴仩t和燃?xì)庹羝仩t，能耗情況見(jiàn)表1。

如表1所示，酒店3年能耗逐年上升，其中，2017年較2016年上升約2.74%，2018年較2017年上升約9.56%，節(jié)能潛力有待挖掘。

表1 酒店改造前逐年能耗

為了進(jìn)一步分析酒店重點(diǎn)用能情況，對(duì)各系統(tǒng)能耗進(jìn)行了拆分，拆分情況見(jiàn)圖1。

如圖1所示，酒店能耗占比較大的是特殊用能系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)。其中，特殊用能系統(tǒng)能耗占比達(dá)38.82%，空調(diào)系統(tǒng)36.41%，生活熱水6.9%。進(jìn)一步分析酒店特殊用能，主要是洗衣房熱水、泳池及桑拿房熱水系統(tǒng)。

圖1 酒店能耗拆分圖

2.2 節(jié)能潛力分析

根據(jù)上述拆分結(jié)果和酒店實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)酒店主要存在以下問(wèn)題：

1)洗衣房

洗衣房設(shè)備多，熱水用量大，導(dǎo)致室內(nèi)溫度很高，不僅不滿足人體舒適度要求且存在大量的熱損失。

2)空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)冬季供暖時(shí)間長(zhǎng)且冬季天然氣價(jià)格高，運(yùn)行費(fèi)用高。此外，空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備為風(fēng)機(jī)盤管、組合式空調(diào)箱和新風(fēng)空調(diào)箱，每天以額定功率運(yùn)行12 h以上，存在浪費(fèi)現(xiàn)象。

3)照明系統(tǒng)

酒店大部分區(qū)域采用白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)舻确枪?jié)能傳統(tǒng)光源，存在不節(jié)能現(xiàn)象。

針對(duì)上述問(wèn)題，確定改造范圍為生活熱水、洗衣房熱水、泳池?zé)崴?、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和末端送排風(fēng)系統(tǒng)。

3 節(jié)能改造方案和預(yù)期效果

3.1 熱水系統(tǒng)

1)生活熱水系統(tǒng)

為充分利用污水中剩余的熱能，采用3臺(tái)污水源/空氣源雙蒸發(fā)熱泵替代原有的燃?xì)鉄崴仩t制取生活熱水，并通過(guò)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)分時(shí)段水溫調(diào)控，進(jìn)一步降低能耗。

預(yù)計(jì)改造后生活熱水系統(tǒng)全年新增電量410 781 kWh，減少燃?xì)饬?87 026 m3，節(jié)約標(biāo)煤量124.8 tce。節(jié)能量計(jì)算見(jiàn)表2。

表2 生活熱水系統(tǒng)改造節(jié)能量計(jì)算

2)洗衣房熱水系統(tǒng)

洗衣房熱水系統(tǒng)的改造充分借助了空氣源熱泵制熱原理，利用洗衣房環(huán)境中的熱量制取熱水，在以較少能耗獲得熱水的同時(shí)，還降低了環(huán)境溫度，降低了空調(diào)能耗，提高了工作環(huán)境舒適度。

采用與生活熱水類似的估算方法，在不考慮洗衣房空調(diào)負(fù)荷降低的情況下，預(yù)計(jì)改造后洗衣房熱水系統(tǒng)全年新增電量63 930 kWh，減少燃?xì)饬?1 684 m3，節(jié)約標(biāo)煤量22.8 tce。

3)泳池及桑拿房熱水系統(tǒng)采用2臺(tái)污水源/空氣源雙蒸發(fā)熱泵機(jī)組替代原有燃?xì)庹羝仩t來(lái)加熱泳池和桑拿房。在制冷季，雙蒸發(fā)熱泵機(jī)組在制熱的同時(shí)還為酒店輔助制冷，在非制冷季，雙蒸發(fā)熱泵等同于空氣源熱泵，抽取空氣中的熱量為泳池和空氣源進(jìn)行加熱。

采用與生活熱水類似的估算方法，在扣除雙蒸發(fā)熱泵輔助制冷耗電量后，預(yù)計(jì)改造后泳池和桑拿房熱水系統(tǒng)全年新增電量52 053 kWh，減少燃?xì)饬?0 484 m3，節(jié)約標(biāo)煤量24.6 tce。

3.2 空調(diào)供暖系統(tǒng)

采用6臺(tái)風(fēng)冷熱泵機(jī)組替代原有的燃?xì)鉄崴仩t提供空調(diào)采暖，此措施在提高設(shè)備效率的同時(shí)還彌補(bǔ)了高天然氣價(jià)格導(dǎo)致高運(yùn)行費(fèi)用的問(wèn)題。

經(jīng)計(jì)算，預(yù)計(jì)改造后酒店空調(diào)供暖系統(tǒng)全年新增電量507 179 kWh，減少燃?xì)饬?15 360 m3，節(jié)約標(biāo)煤量133.8 tce。

3.3 空調(diào)箱及送排風(fēng)系統(tǒng)

針對(duì)空調(diào)箱系統(tǒng)實(shí)際情況，增加了一套變頻智能控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)送回風(fēng)溫度自動(dòng)控制新風(fēng)閥開(kāi)度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和冷熱水閥開(kāi)度，在保證室內(nèi)空氣質(zhì)量和冷熱負(fù)荷的前提下，最大幅度地降低新風(fēng)負(fù)荷和風(fēng)機(jī)耗電量。根據(jù)實(shí)際負(fù)荷需求計(jì)算預(yù)期耗電量，預(yù)計(jì)改造后酒店空調(diào)箱及送排風(fēng)系統(tǒng)全年節(jié)約電量133 361 kWh，節(jié)約標(biāo)煤量38.4 tce，節(jié)能量計(jì)算公式如下：

式中：

ΔE：風(fēng)機(jī)改造節(jié)能量（kWh）；

P：風(fēng)機(jī)功率（kW）；

T：年使用時(shí)間（h）。

3.4 照明系統(tǒng)

酒店原有的照明燈具中，傳統(tǒng)熒光燈和普通節(jié)能燈比例較大，根據(jù)能耗拆分，照明系統(tǒng)能耗占比僅略低于生活熱水，節(jié)能潛力巨大。改造采用高效的LED燈代替原有的非節(jié)能照明燈，實(shí)際改造燈具20 898盞，占總燈具數(shù)的85%。根據(jù)改造前后照明燈具的功率與運(yùn)行時(shí)間計(jì)算節(jié)電量，預(yù)計(jì)改造后酒店照明系統(tǒng)全年節(jié)約電量1 532 816 kWh，節(jié)約標(biāo)煤量441.5 tce，節(jié)能量計(jì)算公式如下：

式中：

E節(jié)能量：照明燈具改造節(jié)能量（kWh）；

i：燈具種類，i=1，2，3，…，n；

ei，改造前，ei，改造后：第i種燈具改造前和改造后功率（kW）；

ni：第i種燈具的數(shù)量；

ti：第i種燈具年使用時(shí)間（h）。

3.5 預(yù)計(jì)節(jié)能效果匯總

該項(xiàng)目實(shí)施了6項(xiàng)節(jié)能改造，分別是采用污水源/空氣源雙蒸發(fā)熱泵機(jī)組替代燃?xì)鉄崴仩t制取生活熱水，采用空氣源熱泵機(jī)組替代燃?xì)鉄崴仩t制取洗衣房熱水，采用污水源/空氣源雙蒸發(fā)熱泵機(jī)組替代燃?xì)庹羝仩t加熱泳池和桑拿房熱水，采用風(fēng)冷熱泵機(jī)組替代燃?xì)鉄崴仩t提供空調(diào)采暖，空調(diào)箱及送排風(fēng)機(jī)變頻改造，LED照明燈燈具改造，此外生活熱水系統(tǒng)還采用了污水熱回收措施和分時(shí)段水溫控制措施，項(xiàng)目改造除節(jié)能目標(biāo)外，還兼顧了碳排放和室內(nèi)舒適度要求。

經(jīng)計(jì)算，改造后酒店預(yù)計(jì)年節(jié)電量632 234 kWh，年節(jié)氣量464 554 m3，折合節(jié)約標(biāo)煤量785.9 tce。以改造前前3年總能耗平均值作為基準(zhǔn)能耗，預(yù)計(jì)節(jié)能率為23.6%，其中LED照明燈節(jié)能率為13.2%，空調(diào)供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)為4%和3.7%，各方案理論節(jié)能量匯總?cè)绫?所示。

表3 理論節(jié)能量計(jì)算

4 實(shí)際節(jié)能效果

根據(jù)改造后第一年實(shí)際能耗賬單及效益分享憑證，采用“賬單法”核算改造后的實(shí)際節(jié)能效益。

酒店能耗主要受氣候、客房入住率、會(huì)議室占用率的影響，氣候主要影響空調(diào)能耗，客房入住率、會(huì)議室占用率影響酒店照明、空調(diào)及燃?xì)庀?。?jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，改造后酒店年平均入住率上升了0.7%，年平均溫度上升了0.88%，由于變化幅度較小，因此計(jì)算實(shí)際節(jié)能量時(shí)不予考慮。

經(jīng)“賬單法”核算，得出酒店實(shí)際年總能耗為2 575.0 tce，同樣以改造前前3年總能耗平均值作為基準(zhǔn)能耗，改造后實(shí)際年節(jié)能量為760.5 tce，年綜合節(jié)能率為22.80%，基本達(dá)到預(yù)期節(jié)能率。

5 結(jié)論

酒店類大型公共建筑節(jié)能空間可觀，其中以五星級(jí)酒店為最。該項(xiàng)目合理采用了多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了良好的節(jié)能效果，改造前預(yù)計(jì)年節(jié)能率為23.6%，改造后經(jīng)賬單比對(duì)，實(shí)際年節(jié)能率為22.80%，基本達(dá)到預(yù)期。

在該五星級(jí)酒店改造過(guò)程中，通過(guò)分析酒店的能耗架構(gòu)明確了改造方案，并在實(shí)施過(guò)程中兼顧節(jié)能效果和人員舒適度需求，生活熱水系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備的不同運(yùn)行模式不僅將節(jié)能效果最大化，還解決了環(huán)境過(guò)熱問(wèn)題，提高了舒適度，優(yōu)化了酒店能源結(jié)構(gòu)。

上述結(jié)論基于實(shí)際案例，改造過(guò)程和結(jié)果對(duì)夏熱冬冷地區(qū)的既有酒店類公共建筑的節(jié)能改造具有一定的參考價(jià)值和借鑒意義。