結(jié)合酒店設(shè)計淺談暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施

廖志超

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷飛速發(fā)展，各地區(qū)酒店的建設(shè)步伐也不斷加大，尤其是很多高檔次的酒店日益增多。本文結(jié)合某酒店空調(diào)設(shè)計，從建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案的角度概述了利用水源熱泵型機(jī)組為建筑的節(jié)能措施，并對系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了分析，為類似工程暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計提供了參考。

關(guān)鍵詞：新風(fēng)熱回收空調(diào)機(jī)組；螺桿式全熱回收機(jī)組；建筑節(jié)能

1 前言

隨著人們生活水平的提高，暖通空調(diào)成為人們生活中不可缺少的部分，它通過調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境溫度及濕度，使人們在工作及生活中擁有舒適的環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑能耗約占全國總能耗的35%，空調(diào)能耗約占建筑能耗的50%～60%。由此可見，暖通空調(diào)能耗占總能耗的比例高達(dá)22.75%，因此，如何在保證人們生活質(zhì)量的同時降低能耗就顯得尤為重要，暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計時的技術(shù)水平就已經(jīng)決定了空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保性能，本文以空調(diào)設(shè)計的實例來分析節(jié)能措施在空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用。

2工程概況

該工程為泉州市某五星級酒店，地上24層，地下共2層，建筑高度99.9 m，總建筑面積為46304 m2。

各層建筑房間主要功能：地下二層為車庫，制冷機(jī)房，水泵房；地下一層為鍋爐房，洗衣房，酒店后勤區(qū)；首層為酒店大堂，宴會大堂，前場辦公；二層為酒店辦公；三層為宴會廳，酒店會議室；四層為酒店泳池、健身、SPA；五層為酒店餐廳；六層為酒店辦公、茶吧；七層～二十四層為酒店客房。

3空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

3.1空調(diào)系統(tǒng)的選擇

酒店大開間房間采用全空氣系統(tǒng)，酒店客房采用空調(diào)形式為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)熱回收空調(diào)機(jī)組的空調(diào)形式，其余房間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的空調(diào)方式[1]。

3.2冷源設(shè)計

3.2.1室外、室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計溫度：冬季18℃～22℃，夏季24℃～26℃。相對濕度：冬季不小于30%，夏季50%～60%。冬季室外平均風(fēng)速4 m/s，夏季室外平均風(fēng)速3.1 m/s[2]。冷負(fù)荷指標(biāo)：104.5 W/m2，熱負(fù)荷指標(biāo)：31.3 W/m2，同時使用系數(shù)0.8。制冷總負(fù)荷：4839 kW，空調(diào)制熱負(fù)荷：1450 kW。

3.2.2冷源的選擇

（1）根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)復(fù)核計算結(jié)果進(jìn)行選擇，配置的機(jī)組數(shù)量應(yīng)最少滿足其中1臺機(jī)組檢修要求，其余機(jī)組滿足總負(fù)荷量67%的要求。

（2）根據(jù)冷負(fù)荷分析，在制冷季最低的冷負(fù)荷范圍大約是300 kW～1000 kW（285 RT），考慮到制冷季在部分負(fù)荷效率較高的特點(diǎn)，所選擇制冷機(jī)的最小冷量不應(yīng)低于350RT，而其冷量的調(diào)節(jié)范圍是200 kW～1230 kW，在過渡季節(jié)時也可很好地適應(yīng)負(fù)荷的變化。

（3）本項目的全年制冷季長達(dá)8個月，對于酒店項目而言適合考慮合適的熱回收方案，而回收的熱量可以用于加熱酒店生活熱水。

（4）選擇高效節(jié)能的產(chǎn)品，按規(guī)范要求（見GB50736-2012規(guī)范8.2.1條），大于等于1758 kW（500 RT）宜選擇離心機(jī)組，1054 kW～1758 kW（300 RT～500 RT）宜選擇螺桿機(jī)或離心機(jī)[3]。

3.2.3關(guān)于熱回收技術(shù)方案的選擇

夏季空調(diào)系統(tǒng)制冷運(yùn)行時將室內(nèi)的熱量帶走，并通過冷卻塔將其排放至室外大氣中。如果在這個過程中，可以將空調(diào)系統(tǒng)排除的熱量利用起來，則可以實現(xiàn)很好的節(jié)能效果。而對于酒店項目，空調(diào)系統(tǒng)的排熱恰恰有非常好的“用武之地”，即可用于制備生活熱水。

對于空調(diào)制冷系統(tǒng)在運(yùn)行過程中排出熱量的熱回收方案為設(shè)置水源熱泵機(jī)組從空調(diào)冷凍水或冷卻水中提取熱量，具體分析見上表：

綜合分析：

（1）由于水源熱泵機(jī)組完全獨(dú)立于制冷系統(tǒng)，二者的運(yùn)行不會相互影響，不會影響制冷機(jī)的運(yùn)行效率且只要在制冷季就可以“長期提供”穩(wěn)定的高溫?zé)崴?/p>

（2）水源熱泵機(jī)組可以提供最高達(dá)62℃熱水，完全可以直接用于生活熱水，而不必啟動燃?xì)忮仩t。

（3）由于熱泵機(jī)組可以供熱也可以供冷（僅可采用冷凍水側(cè)的串聯(lián)），所以在冷源配置中，可以充當(dāng)備用冷源的角色，提高系統(tǒng)的安全性，可靠性。

根據(jù)上述分析，本項目采用“冷凍水管側(cè)的串聯(lián)布置”方案。

3.2.4冷源配置方案

根據(jù)上述分析以及本項目的總冷負(fù)荷4839 kW（1376RT），考慮以下2套方案：

方案一：4臺350RT的螺桿機(jī)，其中2臺采用水源熱泵型機(jī)組。

方案二：4臺350RT的螺桿機(jī)，其中2臺采用50%的全熱回收型機(jī)組。

為了全面比較這兩套備選方案的節(jié)能性，提供“傳統(tǒng)方案”作為對比。傳統(tǒng)冷源方案，也是目前酒店項目中廣泛采用的冷源方案，即“二大+1小”的方案，對于本項目而言，可采用2臺550RT離心機(jī)+1臺350RT螺桿機(jī)。對于傳統(tǒng)方案，在制冷機(jī)需要開啟鍋爐來供應(yīng)生活熱水的熱負(fù)荷。

3.2.5冷源方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

從技術(shù)性能方面分析不同方案：

（1）傳統(tǒng)方案：2臺550RT離心機(jī)+1臺350RT螺桿機(jī)。

①冷源設(shè)備的制冷性能：第一，離心機(jī)、螺桿機(jī)設(shè)備成熟、可靠。第二，離心機(jī)制冷能效比高，COP可以達(dá)到5.6，部分負(fù)荷時的IPLV可以達(dá)到6.4。螺桿機(jī)制冷能效比較高，COP可以達(dá)到5.1，部分負(fù)荷時的IPLV可以達(dá)到6.7。第三，使用壽命20年～25年。第四，運(yùn)行維護(hù)簡單。

②制冷系統(tǒng)的性能：各臺主機(jī)的運(yùn)行功能明確，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，控制簡單。

③在全年8個月的制冷季，熱水制備性能分析：第一，該冷源方案不具備供熱能力。第二，鍋爐需要全年運(yùn)行，以滿足全年的生活熱水和冬季空調(diào)的供熱需求。

④冬季供熱能力：該冷源方案不具備供熱能力。

（2）方案一：4臺350RT的螺桿機(jī)，其中2臺采用水源熱泵型機(jī)組。

①冷源設(shè)備的制冷性能：第一，設(shè)備成熟、可靠。第二，螺桿機(jī)制冷能效比較高，COP可以達(dá)到5.1，部分負(fù)荷時的IPLV可以達(dá)到6.7。第三，使用壽命20年～25年。第四，運(yùn)行維護(hù)相對簡單。

②制冷系統(tǒng)的性能：各臺主機(jī)的運(yùn)行功能相對明確，系統(tǒng)構(gòu)成簡單。但由于熱泵機(jī)組“冷熱兩用”，控制邏輯相應(yīng)復(fù)雜，控制系統(tǒng)也相對復(fù)雜。

③在全年8個月的制冷季，熱水制備性能分析：第一，根據(jù)全年能耗分析，全年冷負(fù)荷高于3500 kW （995RT）的小時數(shù)約140小時，占制冷季的2.5%（制冷量超過3300 kW時需要啟動4臺制冷機(jī)制冷）。第二，在熱泵運(yùn)行的97.5%時間里可以制備60℃的熱水。第三，在制冷季，熱水鍋爐幾乎不需運(yùn)行。

④冬季供熱能力：冬季需要供酒店有大量的內(nèi)區(qū)。

（3）方案二：4臺350RT的螺桿機(jī)，其中2臺采用50%的全熱回收型機(jī)組。

①冷源設(shè)備的制冷性能：第一，螺桿機(jī)設(shè)備成熟、可靠。而全熱回收型，內(nèi)部控制復(fù)離心機(jī)制冷能效比高，COP雜，可靠性降低。第二，螺桿機(jī)制冷能效比較高，COP可以達(dá)到5.1，部分負(fù)荷時的IPLV 可以達(dá)到6.7。但是，全部熱回收機(jī)組在制冷時的效率降低25%～30%，制冷COP不到3.0。第三，使用壽命20年～25年。第四，冷機(jī)種類多，運(yùn)行維護(hù)相對復(fù)雜。

②制冷系統(tǒng)的性能：各臺主機(jī)的運(yùn)行功能明確，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，控制簡單。

③在全年8個月的制冷季，熱水制備性能分析：第一，在熱回收機(jī)組運(yùn)行的100%時間里可以制備55℃的熱水。第二，在制冷季，熱水鍋爐仍需長時間的連續(xù)運(yùn)行。

④冬季供熱能力：該冷源方案在非制冷季不具備供熱能力。

在經(jīng)濟(jì)性能分析方面，上表主要針對不同方案的經(jīng)濟(jì)匯總：

上述二套方案均較傳統(tǒng)方案有較大幅度的節(jié)能。在二個備選方案中，方案一投資最低，制冷/制熱的綜合運(yùn)行費(fèi)用最低。方案二投資最高，制冷/制熱的綜合運(yùn)行費(fèi)用最高。

4結(jié)論

綜上所述，采用4臺350RT的螺桿機(jī)，其中2臺采用水源熱泵型機(jī)組比傳統(tǒng)的設(shè)計方案均能有效地節(jié)省建筑能耗，達(dá)到節(jié)能的目的，但暖通空調(diào)的節(jié)能措施不僅限于此。因此，在建筑暖通空調(diào)的設(shè)計過程中，要因地制宜全面考慮各種因素，綜合各種節(jié)能技術(shù)觀念，盡可能多地提高節(jié)能效率，從而促進(jìn)我國建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉仁品.暖通空調(diào)節(jié)能存在的問題及改進(jìn)措施的討論[J].環(huán)境與生活，2014（12）.

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[3]譚翠萍，郭雪梅.節(jié)能環(huán)保技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2017（50）：218.