文_曾浩然 孫長富
1 深圳市寶鷹建設(shè)集團(tuán)股份有限公司/合縱酒店管理顧問 2 深圳市節(jié)能與資源綜合利用專家聯(lián)合會
近年來,利用空氣源熱泵用于采暖、制冷、制熱水的應(yīng)用越來越廣泛,減少了對煤、油、氣等化石能源的使用,改善了環(huán)境質(zhì)量。通過調(diào)研得知:現(xiàn)有大部分酒店項(xiàng)目及其他民用建筑的室內(nèi)廢熱均直接通過排風(fēng)設(shè)備系統(tǒng)排至室外大氣中,一方面對環(huán)境溫度產(chǎn)生了一些不利影響,同時也導(dǎo)致了熱能的直接流失。通過采取適當(dāng)技術(shù)措施對項(xiàng)目建筑室內(nèi)排風(fēng)廢熱的回收利用,不僅可降低排風(fēng)廢熱對環(huán)境的不良影響,也可減少電能消耗,節(jié)約能源費(fèi)用,提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
項(xiàng)目酒店建筑位于武漢經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),建造標(biāo)準(zhǔn)為五星級商務(wù)會議型酒店。酒店總建筑總面積約39100m2,其中地上建筑面積為32000m2,地下建筑面積7100m2(不含停車場面積)。酒店主體建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)高為85m,建筑總層數(shù)17層,其中地上16層、地下1層。
酒店主要配套功能區(qū)包括大堂、餐廳、宴會會議、休閑康體等。酒店1~4層為餐飲、宴會會議、休閑康體等公共配套區(qū),5~16層為客房區(qū)。地下室為酒店后勤配套區(qū)及設(shè)備房,包括350m2洗衣房,為酒店提供布草、制服洗滌、客衣干洗等服務(wù),洗衣房設(shè)備設(shè)施按24h不間斷運(yùn)營設(shè)計。
冬季空調(diào)室外計算溫度-2.4℃,冬季通風(fēng)室外計算溫度0.1℃,極端最低溫-18.1℃,極端最高溫39.6℃。
酒店設(shè)置全日制集中熱水系統(tǒng),空氣源熱泵熱水供量占總熱水用量的100%,生活熱水管道采用同程布置,機(jī)械循環(huán)方式,水加熱器出口溫度50℃,配水點(diǎn)出水溫度不低于45℃,末端出水時間不宜超過5s,最長不得超過10s。
酒店生活熱水最高日用量215m3/d,日平均用水量196m3/d,設(shè)計小時用水量13.38m3/h,小時耗熱量700kW,冷水溫度為5℃,熱水溫度50℃。
采用6臺空氣源熱泵模塊機(jī)組制取生活熱水,熱泵機(jī)組布置于四層裙樓屋面。根據(jù)酒店管理公司要求,設(shè)置一座容量為15m3食品級不銹鋼貯熱水箱,滿足酒店1h熱水用量。生活熱水系統(tǒng)采用閉式系統(tǒng),與給水系統(tǒng)分區(qū)一致,且同源同壓,以保證水壓、水流的穩(wěn)定性。
為了節(jié)省投資,合理選取熱泵機(jī)組容量,并確保絕大部分時間段均滿足項(xiàng)目熱水供應(yīng)量,空氣源熱泵的容量選取以滿足環(huán)境溫度-5℃時的制熱量。
根據(jù)某品牌空氣源熱泵機(jī)組技術(shù)參數(shù)手冊,選取6臺規(guī)格型號為“Y130”的模塊式超低溫強(qiáng)熱型空氣源熱泵機(jī)組,標(biāo)準(zhǔn)工況制熱量為130kW,在環(huán)境溫度-5℃時制熱量為122.4kW/臺,該機(jī)組在該地區(qū)極端環(huán)境溫度(-18.1℃)下仍可滿足70%以上的熱負(fù)荷需求??諝庠礋岜弥茻嵝阅軈?shù)見表1。
表1 空氣源熱泵制熱變工況參數(shù)表
根據(jù)以往同類項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),酒店洗衣房由于洗衣相關(guān)設(shè)備使用蒸汽量較大,散熱量大,洗衣房內(nèi)溫度常年在28℃及以上,排風(fēng)出口溫度在25℃以上,且排風(fēng)污染較少、空氣質(zhì)量相對較好,如能通過空氣源熱泵對其加以合理利用,不僅可降低排風(fēng)廢熱對環(huán)境溫度的影響,也可提升空氣源熱泵的運(yùn)行效率??諝庠礋岜弥茻嵝阅芤妶D1。
圖1 空氣源熱泵制熱性能曲線圖(出水溫度50℃)
由表1及圖1可以看出,空氣源熱泵的制熱量及運(yùn)行效率跟環(huán)境溫度密切相關(guān),在-25~25℃之間,機(jī)組制熱量隨著環(huán)境溫度的上升而增加,當(dāng)出水溫度一定時,機(jī)組的制熱系數(shù)COP值隨著環(huán)境溫度的上升而增大。當(dāng)環(huán)境溫度為-5℃、出水溫度為50℃時機(jī)組制熱量為122.4kW,當(dāng)環(huán)境溫度為25℃、出水溫度為50℃時機(jī)組制熱量為176.8kW,機(jī)組制熱量增加了44.4%,因此可以只需配置更少數(shù)量的機(jī)組便能滿足同樣的制熱量需求。排風(fēng)廢熱對熱泵機(jī)組的裝機(jī)容量與前期投入的作用見表2。
表2 空氣源熱泵機(jī)組排風(fēng)廢熱機(jī)房內(nèi)安裝與常規(guī)安裝對比
由表2可知,如將洗衣房排風(fēng)廢熱排至空氣源熱泵機(jī)房,通過排風(fēng)廢熱提升機(jī)房內(nèi)溫度至25℃及以上,可使機(jī)組安裝數(shù)量由常規(guī)的6臺減少至4臺,減少裝機(jī)功率86.4kW,節(jié)省前期設(shè)備及工程一次性投入費(fèi)用19.2萬元。
空氣源熱泵機(jī)組安裝在排風(fēng)廢熱口機(jī)房內(nèi)與常規(guī)機(jī)房內(nèi)安裝運(yùn)行能耗及費(fèi)用分析比較見表3。
表3 空氣源熱泵運(yùn)行能耗及費(fèi)用對比分析
通過表3對比發(fā)現(xiàn),如將酒店洗衣房排風(fēng)廢熱排入空氣源熱泵機(jī)房,以此提升熱泵工作的環(huán)境溫度,提高機(jī)組的制熱系數(shù)COP值和工作效率,可減少前期裝機(jī)容量達(dá)33%,減少前期投資費(fèi)用19.2萬元(對可靠性要求較高的酒店項(xiàng)目,前期可按常規(guī)配置不考慮前期投資的節(jié)省費(fèi)用),節(jié)省運(yùn)行能耗53270kWh/a,節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)61260元/a。
通過分析及測算表明,通過利用酒店室內(nèi)洗衣房排風(fēng)廢熱改善空氣源熱泵在寒冷季節(jié)的運(yùn)行工況,不僅可以提升熱泵工作效率、節(jié)省投資,而且可以減少電能消耗,降低運(yùn)行能耗費(fèi)用,提高項(xiàng)目整體運(yùn)營效益。