某酒店冷水機(jī)組熱回收方案比較

張美玲，陳東哲

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣州 50010）

0 引言

節(jié)能減排是新時(shí)期國(guó)家政策的重要方向，國(guó)家努力倡導(dǎo)建設(shè)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。酒店、賓館是典型的公共建筑。高標(biāo)準(zhǔn)酒店賓館都設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng)和24小時(shí)熱水供應(yīng)，一般的空調(diào)系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為：冷水機(jī)組提供空調(diào)冷凍水，熱泵熱水機(jī)或熱水鍋爐提供生活熱水及采暖熱水。對(duì)于酒店建筑這種常規(guī)的空調(diào)和熱水系統(tǒng)，空調(diào)在制冷的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的冷凝熱，排放到環(huán)境中會(huì)造成嚴(yán)重的熱污染，生活熱水供應(yīng)又需要鍋爐燃燒燃?xì)饣蛘呷加?，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳及其他氣體排放到大氣中，會(huì)造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。由此可以看出酒店建筑需要兩次能耗才能產(chǎn)生所需要的冷凍水和熱水，而且環(huán)境污染問(wèn)題比較嚴(yán)重。為了解決以上問(wèn)題，空調(diào)系統(tǒng)采用熱回收機(jī)組可以在一定程度上減少熱污染和鍋爐廢氣的排放，能夠起到很好的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)作用，目前星級(jí)酒店在設(shè)計(jì)的過(guò)程中很看重中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，及熱回收的利用，有文獻(xiàn)調(diào)查星級(jí)酒店空調(diào)能耗占建筑總能耗的49%左右［1］，有些酒店的空調(diào)能耗占比甚至高達(dá)65%，尤其是在7、8月份空調(diào)系統(tǒng)用電量占比最大達(dá)到75%［2］，有較大的節(jié)能潛力，所以目前大部分新建及改造的酒店業(yè)主都會(huì)要求空調(diào)系統(tǒng)采用熱回收的形式，一些高端五星級(jí)酒店對(duì)于熱回收已經(jīng)成為強(qiáng)制性要求。

1 項(xiàng)目概況

本工程位于廣東省佛山市順德區(qū)龍江鎮(zhèn)，本酒店地下二層，地上二十六層，建筑高度99.6m，酒店建筑總面積約32836m2，空調(diào)面積22012m2，計(jì)劃于2016年投入使用。

根據(jù)酒店所在的位置及使用特點(diǎn)，酒店設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng)和24小時(shí)熱水供應(yīng)。普通的空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組在運(yùn)行時(shí)要通過(guò)冷卻水系統(tǒng)或冷凝風(fēng)扇排出大量的冷凝熱，在制冷工況下運(yùn)行，冷凝熱可達(dá)制冷量的1.15～1.3［3］倍，隨著社會(huì)節(jié)能和環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，對(duì)冷水機(jī)組的冷凝排熱進(jìn)行回收得到了越來(lái)越廣泛的重視。特別是在賓館、醫(yī)院等應(yīng)用場(chǎng)合，在供冷的同時(shí)又需要一定溫度和流量的生活熱水，所以本項(xiàng)目通過(guò)分析空調(diào)冷負(fù)荷特性及生活熱水的使用情況，選擇合理的冷水機(jī)組熱回收方案，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

2 空調(diào)系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

通過(guò)分析建筑特點(diǎn)及空調(diào)系統(tǒng)的冷量和熱水的供應(yīng)量，最終確定了兩套方案：方案一：三臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組加一臺(tái)全熱回收機(jī)組；方案二：三臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組加一臺(tái)高溫?zé)崴畽C(jī)組（冷回收）。

2.1 冷水機(jī)組配置

本工程方案采用三臺(tái)相同制冷量的螺桿式冷水機(jī)組做為本項(xiàng)目的空調(diào)制冷主機(jī)，優(yōu)勢(shì)：1. 在滿足酒店不同工況下的冷負(fù)荷情況下，相同機(jī)組，可以減少備用泵；2. 機(jī)組相同維護(hù)采購(gòu)更加方便。

2.2 熱回收系統(tǒng)配置

關(guān)于熱回收最終考慮了兩種方案：方案一、配置一臺(tái)全熱回收機(jī)組；方案二、配置一臺(tái)高溫?zé)崴畽C(jī)組。

兩種方案的特點(diǎn)：方案一熱回收機(jī)組在制冷模式和熱回收模式之間切換，制冷工況下，冷凝器側(cè)提供冷凍水用以空調(diào)制冷，蒸發(fā)器冷卻水接到冷卻塔，熱回收工況下，冷凝器側(cè)提供冷凍水用以空調(diào)制冷，蒸發(fā)器冷卻水接到熱水儲(chǔ)水箱，加熱生活熱水，可以看出采用熱回收機(jī)組蒸發(fā)器需要有兩組接管，一組接到冷卻塔，另外一組接到生活熱水儲(chǔ)水箱；方案二高溫?zé)崴畽C(jī)組用來(lái)制熱水的同時(shí)制冷，即為冷回收，蒸發(fā)器只需接到熱水儲(chǔ)水箱即可，此機(jī)組不可以單獨(dú)用來(lái)制冷或制熱，必須冷熱同時(shí)供應(yīng)時(shí)才開(kāi)啟，單獨(dú)制冷由其他三臺(tái)高效制冷機(jī)組提供。

給排水所提供生活熱水量數(shù)據(jù)如表1所示，該酒店最高日用水量為148.6m3/d，最大小時(shí)耗熱量為1184.8kW。

表3 生活熱水用水量

images/BZ_36_307_407_455_442.pngimages/BZ_36_548_407_770_443.pngimages/BZ_36_877_407_1136_442.pngimages/BZ_36_1243_407_1465_443.pngimages/BZ_36_1567_407_1790_443.pngimages/BZ_36_1896_407_2156_443.pngimages/BZ_36_351_480_413_506.pngimages/BZ_36_325_542_435_576.pngimages/BZ_36_307_608_454_643.pngimages/BZ_36_638_480_682_505.pngimages/BZ_36_638_547_682_572.pngimages/BZ_36_638_613_682_639.pngimages/BZ_36_985_480_1028_505.pngimages/BZ_36_985_547_1029_572.pngimages/BZ_36_985_614_1026_639.pngimages/BZ_36_1332_480_1375_505.pngimages/BZ_36_1332_547_1373_572.pngimages/BZ_36_1332_614_1373_639.pngimages/BZ_36_1647_480_1710_505.pngimages/BZ_36_1657_547_1699_572.pngimages/BZ_36_1657_614_1701_640.pngimages/BZ_36_1996_480_2056_506.pngimages/BZ_36_2005_547_2049_573.pngimages/BZ_36_2004_614_2049_639.pngimages/BZ_36_345_675_418_711.pngimages/BZ_36_622_680_700_706.pngimages/BZ_36_976_681_1038_706.pngimages/BZ_36_1326_681_1386_706.pngimages/BZ_36_1639_680_1716_706.pngimages/BZ_36_1980_681_2076_706.png

根據(jù)生活熱水用量，進(jìn)行全熱回收機(jī)組和高溫?zé)崴畽C(jī)組的選型

表4 全熱回收機(jī)組和高溫?zé)崴畽C(jī)組參數(shù)

3 方案比較

為了選擇更加合理的方案，對(duì)兩種配置在運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和初投資兩方面進(jìn)行了對(duì)比。

3.1 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性比較

方案一熱回收工況下的綜合性能系數(shù)COP為5.7，方案二熱水機(jī)組的綜合性能系數(shù)COP為5.7，方案一在熱回收工況下和方案二的節(jié)能性相同，但熱回收機(jī)組一天24小時(shí)不是全都在熱回收工況下運(yùn)行，當(dāng)全熱回收機(jī)組以制冷工況運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的COP為4.953，遠(yuǎn)小于5.7，可見(jiàn)全熱回收在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能性沒(méi)有高溫?zé)崴畽C(jī)組的節(jié)能性好，由此可判斷采用高溫?zé)崴畽C(jī)組比采用全熱回收機(jī)組更加節(jié)能。同時(shí)在空調(diào)季節(jié)當(dāng)中根據(jù)酒店實(shí)際的管理經(jīng)驗(yàn)，空調(diào)實(shí)際負(fù)荷基本上是在設(shè)計(jì)負(fù)荷的15%-60%之間的，即實(shí)際負(fù)荷為520-2077kW之間，根據(jù)表4，可看出，螺桿式冷水機(jī)組的負(fù)荷大于35%的情況下（即冷負(fù)荷大于512kW），螺桿式冷水機(jī)組大于熱回收機(jī)組制冷工況的的COP值，故由此可以看出空調(diào)實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，開(kāi)啟螺桿式冷水機(jī)組比開(kāi)啟全熱回收機(jī)組更加節(jié)能，所以全熱回收機(jī)組只在熱回收工況下運(yùn)行才是節(jié)能的，此時(shí)全熱回收機(jī)組相當(dāng)于高溫?zé)崴畽C(jī)組，由此可以看出，方案二更具有節(jié)能及優(yōu)越性。

當(dāng)過(guò)渡季節(jié)或者冬季時(shí)，在廣東區(qū)域客人會(huì)根據(jù)不同的需求，有時(shí)仍需開(kāi)啟空調(diào)，同時(shí)像洗衣房、廚房這些區(qū)域一年四季都是需要空調(diào)降溫的，而這時(shí)的生活熱水的用熱量是很大的，基本上生活熱水用熱量是時(shí)刻大于空調(diào)負(fù)荷的，這時(shí)可開(kāi)啟高溫?zé)崴畽C(jī)組，蒸發(fā)器側(cè)冷凍水用以提供空調(diào)冷負(fù)荷，冷凝器側(cè)制得生活熱水儲(chǔ)存在生活熱水儲(chǔ)水箱中，用以加熱生活熱水，起到了很好的節(jié)能作用。

高溫?zé)崴畽C(jī)組開(kāi)啟時(shí)，相當(dāng)于在制熱水的同時(shí)，將蒸發(fā)器側(cè)的冷水用來(lái)空調(diào)制冷，冷熱同時(shí)得到了利用，不會(huì)向周圍環(huán)境排放廢熱。在酒店需要空調(diào)冷負(fù)荷的前提下，假設(shè)運(yùn)行一小時(shí)，產(chǎn)生的熱量為1948680kJ。天然氣的燃燒值為35588kJ/m3，則運(yùn)行一小時(shí)相當(dāng)于可以減少54.7m3的天然氣利用，在節(jié)約天然氣的前提下能減少二氧化碳等氣體的排放，節(jié)能減排效果明顯。

通過(guò)比較，采用高溫?zé)崴畽C(jī)組比采用熱回收機(jī)組更加節(jié)能，所以方案二比方案一更加優(yōu)越。

3.2 初投資比較

由于全熱回收冷凝器有兩組進(jìn)出水管，還需要根據(jù)不同工況進(jìn)行切換，通過(guò)咨詢廠家全熱回收機(jī)組比高溫?zé)崴畽C(jī)組造價(jià)大概要高10%以上，以此項(xiàng)目為例：全熱回收機(jī)組廠家報(bào)價(jià)42.3萬(wàn)，高溫?zé)崴畽C(jī)組廠家報(bào)價(jià)34.3萬(wàn)；由兩種方案的系統(tǒng)圖可以看出，采用全熱回收機(jī)組的方案由于其制冷模式下，冷凝器側(cè)冷卻水要接到冷卻塔，所以采用全熱回收機(jī)組還要增加兩臺(tái)冷卻水泵和一部分冷卻水管的管道，同時(shí)由于全熱回收機(jī)組增加了兩臺(tái)水泵，對(duì)于配電及控制方面也增加了一部分投資，此部分大約增加5萬(wàn)元的初投資。

綜上所述方案二在初投資方面要比方案一節(jié)約13萬(wàn)元，所以在初投資方面方案二比方案一更加優(yōu)越。

圖1 方案二系統(tǒng)圖

4 結(jié)論

綜上比較無(wú)論是運(yùn)行的節(jié)能性還是初投資，方案二比方案一更好，最終該項(xiàng)目采用了方案二的設(shè)計(jì)，由此可以推廣到酒店建筑可采用螺桿（離心）式冷水機(jī)組加高溫?zé)崴畽C(jī)組的空調(diào)設(shè)計(jì)方案，但前提是高效水冷螺桿（離心）機(jī)組能夠滿足酒店部分空調(diào)負(fù)荷下運(yùn)行。