《酒店冷熱源設(shè)計(jì)多種節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用》.doc

酒店冷熱源設(shè)計(jì)多種節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用 海南中電工程設(shè)計(jì)有限公司陳瑋吉 摘要：對(duì)比分析部分熱回收型冷水機(jī)組和全熱回收型水源熱泵機(jī)組的不同特點(diǎn)。針對(duì)某酒店的建筑特性、使用特點(diǎn)和冷熱負(fù)荷需求，聯(lián)合設(shè)計(jì)改酒店的冷熱源供應(yīng)系統(tǒng)合理搭配全熱回收型水源熱泵機(jī)組、離心式冷水機(jī)組及鍋爐系統(tǒng)，使冷熱源供應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到最佳配比，盡量保證各機(jī)組能長(zhǎng)時(shí)間在最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行，即能達(dá)到酒店五星級(jí)服務(wù)的設(shè)計(jì)要求，又盡可能降低冷水機(jī)組和鍋爐設(shè)備的裝機(jī)容量，同時(shí)做到節(jié)約能源，減少排放。并在對(duì)比經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上得出設(shè)備選型結(jié)論。 關(guān)鍵詞：酒店全熱回收型機(jī)組鍋爐冷熱源組合節(jié)能 Abstract：AnalyzingthedifferentcharacteristicsofpartialheatrecoverychillersandFullheatrecoverychillers.Aordingtotheconstructioncharacteristicsandthecharacteristicsofcoolingandheatingload,webiningdesignedthecoolingandheatingsourcesupplysystemofthishotel.Withthebestloadratioofthefullheatrecoverychillers、centrifugalchillersandboilerssystems,wecannotonlymeetthedesignrequirementsofthefive-starhotelservice,butalsotominimizethecapacityofchillerandboilerequipmentsatthesametimesavingenergyandreducingemissions. Keywords：HotelFullheatrecoverychillersboilercoolingandheatingresource 在酒店、醫(yī)院等公共建筑的暖通設(shè)計(jì)工作中，通常空調(diào)冷源系統(tǒng)的冷凝熱都排放到室外環(huán)境中，而建筑的采暖、生活熱水、蒸汽又全部需要消耗燃料獲取。因此，如何有效合理的利用冷凝器散熱于采暖和生活熱水以節(jié)約能耗，同時(shí)又不影響其制冷效果，一直是暖通節(jié)能設(shè)計(jì)研究探討的重要課題。 然而，對(duì)于不同地區(qū)、不同功能的建筑，其冷、熱源的需求有著各自不同的特點(diǎn)。本文著重介紹三亞某五星級(jí)度假酒店的冷熱源系統(tǒng)聯(lián)合設(shè)計(jì)的設(shè)備選型：采用全熱回收型水源熱泵機(jī)組，回收冷凝器熱量來加熱生活熱水，通過仔細(xì)分析耗冷量及耗熱量的數(shù)值，合理搭配離心式冷水機(jī)組及鍋爐系統(tǒng)，使冷熱源達(dá)到最佳配比，盡量保證各機(jī)組在最佳效率下運(yùn)行，并達(dá)到酒店五星級(jí)服務(wù)的設(shè)計(jì)要求。 冷水機(jī)組的熱回收形式包括兩種：部分熱回收型和全熱回收型。 部分熱回收是在壓縮機(jī)與冷凝器之間增加部分熱回收換熱器，利用制冷劑從壓縮機(jī)排出的過熱蒸汽冷卻到飽和冷凝溫度時(shí)的冷卻顯熱。一般為總的冷凝熱的1520左右。這種方式的特點(diǎn)是：熱回收換熱器有冷凝器的預(yù)冷器作用，提高冷卻效果；基本不用改變?cè)锌刂葡到y(tǒng)；熱回收量有限，僅為過熱冷卻顯熱量；僅在制冷時(shí)候才能有熱回收，在不制冷時(shí)，不能單熱回收。 全熱回收型區(qū)別于熱回收型的是：把熱回收器與冷凝器復(fù)合在一起，熱回收水路和冷卻水路獨(dú)立但都與同一制冷劑回路進(jìn)行熱交換，單個(gè)水路均滿足冷凝冷卻要求，故可實(shí)現(xiàn)100的熱回收，從水路上看是兩個(gè)相當(dāng)于并聯(lián)的水盤管，分別接至儲(chǔ)熱水箱和冷卻塔，從制冷劑回路來看就是一個(gè)冷凝器。 全熱回收型機(jī)組的特點(diǎn)是：制冷+全部熱回收時(shí)機(jī)組綜合能效COP高達(dá)810。對(duì)冷凝器的熱回收量更高。一機(jī)多用，可降低投資、減少運(yùn)行成本、減少污染。系統(tǒng)共有3個(gè)工作模式，分別為： （1）與常規(guī)機(jī)組一樣的制冷模式：冷卻水流向，冷凍水流向。 （2）以全熱回收模式運(yùn)行，在供熱的同時(shí)提供空調(diào)冷凍水。冷卻水流向，冷凍水流向。 （3）以熱泵的形式運(yùn)行，單獨(dú)供熱，蒸發(fā)器的冷水通過冷卻塔吸熱。熱水流向，冷水流向。 管路間的切換均可通過電動(dòng)密閉閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遠(yuǎn)程控制。 本酒店位于三亞海棠灣，屬于五星級(jí)休閑度假型酒店，建筑面積108279.15平方米?？头靠倲?shù)740間，主要包括：客房區(qū)、公共區(qū)（會(huì)議、餐飲、大堂等）及后勤區(qū)。游客人數(shù)年分布呈現(xiàn)明顯的峰谷特點(diǎn)：在春節(jié)、國(guó)慶等長(zhǎng)假期間，游客數(shù)量達(dá)到高峰，入住率一般在80%以上，在其他時(shí)間則保持在60%以下。酒店對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)的要求都屬比較高端。 4.1冷源需求特點(diǎn) 酒店滿負(fù)荷運(yùn)行，逐時(shí)計(jì)算的最大冷負(fù)荷為2140RT。而其在幾種常見經(jīng)營(yíng)狀態(tài)下的冷負(fù)荷情況如表1所示：該酒店在下述幾種運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下，冷負(fù)荷占最大計(jì)算負(fù)荷的比例值有：13%，21%，67%，80%，89%，100%這幾種。 由表1分析可知：宴會(huì)廳、會(huì)議室為酒店不長(zhǎng)久運(yùn)行的區(qū)域，這部分冷負(fù)荷占最大設(shè)計(jì)值的11%。酒店入住率最高的時(shí)候通常為春節(jié)，室外溫度25左右，需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行區(qū)域，如客房、后勤區(qū)及公共區(qū)的總冷負(fù)荷日間只達(dá)到最大設(shè)計(jì)值的67%，夜間達(dá)到13%。在夏季時(shí)候，入住率平均達(dá)到60%，此時(shí)冷負(fù)荷日間通常維持在最大設(shè)計(jì)值的67%，而夜間僅為21%。 由圖二分析，可知在凌晨到黎明時(shí)段，酒店總冷負(fù)荷約占最大冷負(fù)荷的21%。 因此冷凍機(jī)組在選型時(shí)，需要保證在67%、21%區(qū)間，機(jī)組能高效運(yùn)行，方能取得最佳的節(jié)能效果。 2.2熱源需求特點(diǎn) 因該酒店地處熱帶海濱，常年需要空調(diào)。不設(shè)計(jì)采暖系統(tǒng)，熱源主要用于生活熱水。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，生活熱水設(shè)計(jì)供水溫度為60，主要用于客房區(qū)及公共區(qū)。其中，客房區(qū)熱水采用與冷水同源的閉式供水系統(tǒng)，公共區(qū)熱水采用開式供水系統(tǒng)。 根據(jù)給排水專業(yè)計(jì)算，入住率為100%時(shí)，最大小時(shí)耗熱量2698KW，折合蒸汽量3.86t/h，其中客房部分熱量為2.2t/h。入住率為60%時(shí)，最大小時(shí)耗熱量1618.8KW，最大小時(shí)耗蒸汽量2.32t/h，其中客房部分熱量為1.32t/h 根據(jù)相關(guān)專業(yè)提資，廚房需要最大蒸汽量1.9t/h，洗衣房用蒸汽量2.55t/h；合計(jì)4.45t/h。 5.1方案概述 酒店冷源為全熱回收型水源熱泵機(jī)組和水冷式離心機(jī)組，并聯(lián)運(yùn)行；生活熱水熱源選用全熱回收型水源熱泵機(jī)組作為生活熱水的常用熱源，利用洗衣房的蒸汽鍋爐作為備用熱源。 酒店通常在全熱回收模式下運(yùn)行?？稍跒榫频昕照{(diào)提供冷凍水的同時(shí)，將產(chǎn)生生活熱水儲(chǔ)存在熱水箱中。當(dāng)熱水箱溫度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，自動(dòng)切換到制冷狀態(tài)，制冷產(chǎn)生的熱量由冷卻塔散發(fā)。 5.2冷水機(jī)組選型 選用水冷式離心機(jī)組及2臺(tái)全熱回收型水源熱泵機(jī)組共同制冷。離心機(jī)組制冷量750RT，螺桿機(jī)單獨(dú)制冷時(shí)冷量400RT，全熱回收狀態(tài)下冷量300RT。如表2所示。 表2：冷凍站機(jī)組選型 根據(jù)表2數(shù)據(jù)，并結(jié)合表1分析： 1、當(dāng)螺桿機(jī)單獨(dú)制冷時(shí)，系統(tǒng)提供總冷量為2300RT，超過最大計(jì)算負(fù)荷7.5%；而熱泵狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)提供總冷量為2100RT，基本滿足酒店最大冷負(fù)荷需求。 2、春節(jié)期間，開啟1臺(tái)離心機(jī)組及2臺(tái)全熱回收機(jī)組（全熱回收模式），提供的制冷量為最大設(shè)計(jì)值的65%，即可滿足日間的主要空調(diào)要求。同時(shí)可提供2932KW的熱量，完全滿足酒店生活熱水熱量需求。夜間僅開啟1臺(tái)全熱回收機(jī)組（全熱回收模式），即可滿足空調(diào)要求，并能滿足客房部分的生活熱水熱量需求。 3、在夏季平均入住率60%時(shí)，開啟1臺(tái)離心機(jī)組及2臺(tái)全熱回收機(jī)組，一臺(tái)為全熱回收模式，一臺(tái)為制冷模式，可提供的制冷量為最大設(shè)計(jì)值的70%，即可滿足日間主要的空調(diào)要求。同時(shí)可提供1466KW的熱量，也基本能滿足酒店生活熱水熱量需求。夜間僅開啟1臺(tái)全熱回收機(jī)組（制冷模式），即可滿足空調(diào)要求。 4、上述兩種模式為酒店主要的運(yùn)行模式。在其他運(yùn)行時(shí)候，機(jī)組可靈活搭配，使機(jī)組大部分時(shí)間能接近滿負(fù)荷運(yùn)行，以保證機(jī)組的運(yùn)行效率。 5.3熱源選型 如果單獨(dú)按照熱量計(jì)算，需要最大供熱量為8.31t/h。需要采用三臺(tái)鍋爐，額定蒸汽量為1臺(tái)2t/h及2臺(tái)4t/h。方能滿足其中一臺(tái)檢修時(shí)，其他兩臺(tái)能至少能滿足最大蒸汽用量的60%。 現(xiàn)采用了全熱回收型機(jī)組后，生活熱水可完全由冷凍站提供。鍋爐選型可大大降低。采用三臺(tái)鍋爐，每臺(tái)額定蒸汽量為2t/h。基本滿足酒店需求。這樣也減少了鍋爐設(shè)備的投資，減小了鍋爐房的面積。 鍋爐系統(tǒng)還需設(shè)計(jì)汽水換熱系統(tǒng)，以便在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能充分保障酒店客人的生活熱水需求。同時(shí)鍋爐采用油氣兩用，也保證了鍋爐在其中一種燃料暫缺時(shí)的熱量供應(yīng)。這都在最大程度上保證了酒店服務(wù)品質(zhì)。 6.1常規(guī)方案方案一：水冷式冷水機(jī)組加燃?xì)忮仩t系統(tǒng)方案 此方案為酒店冷熱源常見設(shè)計(jì)方案。采用水冷式冷水機(jī)組作為空調(diào)冷源，機(jī)組為變頻式，并聯(lián)運(yùn)行，根據(jù)表1數(shù)據(jù)，按20%、40%、40%的比例關(guān)系選擇冷水機(jī)組；采用燃?xì)忮仩t制備生活熱水，根據(jù)表2數(shù)據(jù)，選用2臺(tái)熱水鍋爐。燃?xì)忮仩t和冷水機(jī)組的選型詳見表3。 表3方案一冷熱源機(jī)組配比 6.2設(shè)計(jì)方案方案二：全熱回收型水源熱泵機(jī)組加水冷式離心機(jī)組系統(tǒng)方案 設(shè)備選型見表2。機(jī)組運(yùn)行的耗電量如表4所示。 6.3兩種方案的經(jīng)濟(jì)性分析 表4方案二冷熱源機(jī)組配比 根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，每天酒店所需總熱量：6.54萬MJ。選用全熱回收機(jī)組時(shí)，同時(shí)還可以利用的冷量為：5.0萬MJ。 現(xiàn)以此數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算兩種方案分別耗能量及運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用（根據(jù)海南當(dāng)?shù)啬茉词召M(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，電費(fèi)按0.8元/度計(jì)算；天然氣費(fèi)用按3.73元/m3計(jì)算，天然氣燃燒值按36MJ/Nm3計(jì)算，不考慮系統(tǒng)熱損失）。 日耗電量計(jì)算公式： N=NeQ/(3600Qe) 其中，Ne制冷機(jī)組額定電功率，見表3，表4； Q每天制冷量，5.0107kJ； Qe制冷機(jī)組額定制冷量表3，表4； 日消耗天然氣量計(jì)算公式： N=Qr/36 其中，Qr每天制熱量，6.54107MJ； 計(jì)算兩種方案年耗費(fèi)用差時(shí)，空調(diào)時(shí)間按每年10個(gè)月計(jì)算，該酒店年平均入住率按50%計(jì)算。 表6兩種方案運(yùn)行費(fèi)用比較 綜上計(jì)算可得，如果該酒店滿負(fù)荷運(yùn)行，由于可同時(shí)利用冷量及熱量，采用方案二每天可節(jié)省5697.6元。每年節(jié)省171萬元。按平均入住率60%計(jì)算，每年可節(jié)省103萬元。經(jīng)濟(jì)效益比較可觀。 冷熱源設(shè)計(jì)不能單從冷源或者熱源角度考慮，而盡量使二者達(dá)到較好的配置，最大程度達(dá)到節(jié)能效果：雖然單從冷水機(jī)組角