夏熱冬暖地區(qū)酒店冷凝熱回收方案的比選

摘要：以珠海某酒店項目為例對熱回收式的風冷熱泵機組+冷水機組、熱回收式的水冷機組+燃油（氣）鍋爐等兩種方案進行了比較研究，指出了在不同的條件下，優(yōu)選的酒店冷凝熱回收方案。

關鍵詞:夏熱冬暖地區(qū); 酒店; 冷凝熱回收方案

Abstract: a hotel with zhuhai project as an example of the type of heat recovery air-cooled heat pump units + water chillers, heat recovery type water cooling units of + fuel (gas) boilers and other two schemes are compared, and points out that the different conditions, the optimal hotel condensing heat recovery plan.

Keywords: hot summer and warm winter area; Hotel; Condensing heat recovery plan

引言

2006年7月，《深圳經濟特區(qū)建筑節(jié)能條例》獲得通過，并于2006年11月開始施行。在該條例中明確規(guī)定：采用集中空調系統(tǒng)，有穩(wěn)定熱水需求，建筑面積在一萬平方米以上的新建、改建、擴建公共建筑，應當安裝空調廢熱回收裝置；未安裝的，不得通過建筑節(jié)能專項驗收。隨著國家對節(jié)能工作的日益重視，可以預見，相似的舉措也會逐步在其他城市實行。鑒于此，本文結合正在設計的珠海某四星級酒店，針對熱回收式的風冷熱泵機組+冷水機組、熱回收式水冷機組+燃油（氣）鍋爐進行了分析比較。

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一、比較計算的前提條件

（一）空調冷熱負荷的計算

該酒店位于珠海市，建筑面積30000m2，客房300套，床位600。酒店夏季需要供冷，冬季需要供熱，并需要24小時提供生活熱水。酒店計算空調冷負荷為3982kW。計算空調熱負荷為1250kW。

（二）生活熱水耗熱量的計算

因為熱回收只能提供熱水，故不考慮廚房和洗衣房對蒸汽的需求量，但考慮給廚房提供熱水，同時供客房及員工淋浴和盥洗之用。按照規(guī)范要求，出水溫度可取55℃。故生活熱水設計小時耗熱量為：夏季為647kw，過渡季節(jié)為861kW，冬季為1077kW。（注：夏季進水溫度按25℃計算，過渡季節(jié)按15℃計算，冬季按5℃計算。）

（三）生活熱水水箱容量的計算及加熱設備容量的計算

按照規(guī)范規(guī)定，儲熱量按照180min設計小時耗熱量計算，則計算水箱體積約為60m3，取30m3的熱水箱2個。

則加熱設備容量為：Qg=1077000-1.163×0.85×60000×50/3=89（kW）（設計小時耗熱量持續(xù)時間取3小時）

（四）每一天生活熱水的耗油量計算

由于生活熱水的耗熱量屬于穩(wěn)定負荷，故可以按照每天的總熱水量計算每天的耗油量。

在計算時鍋爐或直燃機的燃燒效率均取0.9，油的密度取0.8×103kg/ m3。

夏季：生活進水在經過空調熱回收裝置預熱后，溫度按照45℃計算，則Q=（160×600+100×50）×4187×10/3600=1175kW/d。燃油消耗量：1175×3600/（10400×4.18）/0.9=108kg/d，合135L/d。

同理可算出過度季節(jié)燃油消耗量為180L/d。

但是在冬季，制冷機組沒有運行，生活進水溫度按自來水溫度考慮�？伤愠龆�季燃油消耗量為677L/d。

二、兩種熱回收方案的分析

在酒店冷凝熱回收方案中，比較簡單的系統(tǒng)是按熱量選擇風冷熱回收機組，不夠的冷量部分再配置水冷機組。但是在某些場合，酒店管理公司或咨詢公司會要求熱水出水溫度達到60℃，因而不得不配置燃油（氣）鍋爐。于是就直接按冷量選擇水冷冷水機組，其中一臺為帶冷凝熱回收的水冷冷水機組，為生活熱水預熱用。再按總熱量選擇鍋爐。

三、初投資的分析計算

方案一：帶全熱回收的風冷熱泵機組+水冷冷水機組

方案二：水冷螺桿機（一臺帶全熱回收）+燃油熱水鍋爐

生活熱水泵、生活熱水箱、管道及附件等，也不包含末端的空調設備。

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四、運行費的分析計算

在本文中嘗試用負荷頻率表法來計算空調系統(tǒng)全年總耗能量。參照《公共建筑節(jié)能設計標準》中對IPLV的定義，來確定空調系統(tǒng)在不同負荷時的頻數(shù)，其具體數(shù)值如下表：

本文中即以額定負荷的59%作為全年運行的平均負荷，并以平均負荷作為全年運行費用的計算依據(jù)。而在計算耗電量時，為簡化計算，假設耗電量與負荷成線性關系。這樣的近似計算方法與參考文獻2提供的計算方法的計算誤差在10%左右，雖然不盡精確，但作為估算方法，還是有可行性的。

由于不同季節(jié)的運行方式不一樣，因而需要現(xiàn)進行季節(jié)劃分，在夏熱冬暖地區(qū)，每年運行季節(jié)劃分大致如下：過渡季節(jié)為3、4、更多內容請訪問久久建筑網
5、10、11月，共5個月；供冷季節(jié)為6、7、8、9月，共4個月；供暖季節(jié)為12、1、2月共3個月。

由于在不同的季節(jié)空調系統(tǒng)運行情況不一樣，而熱水負荷也隨季節(jié)而變，因而本文按照供冷季節(jié)、過度季節(jié)、供暖季節(jié)三種情況來計算運行費用。酒店的空調系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)都按照每天24小時運行考慮。

（一）夏季運行費用的計算

兩種方案的夏季運行費用如下（按122×24=2928h計算）：

方案一的空調系統(tǒng)額定耗電量1021 kW，平均耗電量602 kW，運行費用為602x2928x1=1762656元；方案二空調系統(tǒng)額定耗電量1049 kW，平均耗電量619 kW，運行費用為619x2928x1=1812432元；方案二熱水系統(tǒng)耗油量為135 L/d，熱水耗油費用135×7×122=115290，則方案二總費用為1927722元。（ 注： 電價按照1元/ kWh計算，油價按照7元/L計算。）

（二）過度季節(jié)運行費用的計算

按照參考文獻1的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在過度季節(jié)，空調的最大冷負荷按照設計負荷的60%考慮，因而在過度季節(jié)的額定耗電量近似等于設計耗電量的60%。此時，兩種方案的運行費用如下（按153×24=3672h計算）：

方案一的空調系統(tǒng)額定耗電量612 kW，平均耗電量361 kW，運行費用為361x3672x1=1325592元；方案二空調系統(tǒng)額定耗電量630 kW，平均耗電量371 kW，運行費用為371x3672x1=1362312元；方案二熱水系統(tǒng)耗油量為180 L/d，熱水耗油費用180×7×153=193137，則方案二總費用為1555449元。

（三）供暖季節(jié)運行費用的計算

在冬季運行時，由于室外溫度低于風冷機組在標況下的溫度，其制熱量需要修正。而在夏熱冬暖地區(qū)，室外計算干球溫度最低為2℃。在室外溫度為2℃時，風冷熱泵熱效率為0.9，此時機組總熱量為776×2×0.9=1396 kW，大于空調供暖和熱水的總負荷：1250+89=1339kW，滿足冬季的使用要求。在2℃時，單臺風冷熱泵的制熱量為698 kW，機組輸入功率180 kW。

在上述前提下，兩種方案在冬季的運行費用如下（按90×24=2160h計算）：方案一的空調系統(tǒng)額定耗電量434 kW，平均耗電量256 kW，運行費用為256x2160x1=552960元；方案二空調系統(tǒng)額定耗電量45 kW，平均耗電量26.5 kW，運行費用為26.5x2160x1=57240元；方案二熱水系統(tǒng)耗油量為677 L/d，熱水耗油費用677×7×90=426510；方案二空調熱水系統(tǒng)耗油量為2407 L/d，熱水耗油費用2407×7×90=1516536；則方案二總費用為2000286元。

五、計算數(shù)據(jù)分析

由上述計算可知，方案一初投資為367.8萬元，年運行費用為363萬元，方案二初投資為329.8萬元，年運行費用為548萬元。由此可見，雖然方案一的初投資稍高，但是方案一的運行費用具有明顯的優(yōu)勢。和帶熱回收的水冷機組+燃油鍋爐相比，投資回收期僅需要0.2年。

若改用天然氣為燃料，由于天然氣熱值為8400 Kcal/M3，氣價約3.5元/ M3，則每元錢獲得的熱量為2160 Kcal（考慮燃燒效率0.9），而輕油熱值10400Kcal/kg，油價約7元/kg，則每元錢獲得的熱量為1337 Kcal，可見，如果使用天然氣為燃料，燃料費用為燃油的1337/2160=0.62。則方案一的運行費用為363萬元，方案二的運行費用為460萬元。

可見在即使有天然氣可用的情況下，方案一的運行費用仍具有明顯的優(yōu)勢。

六、結論

本文對夏熱冬暖地區(qū)酒店的冷凝熱回收方案進行了分析計算，結果表明，對于夏熱冬冷低區(qū)的中小型酒店而言，采用帶熱回收的風冷熱泵機組+冷水機組是最佳選擇。但是在珠海這個酒店項目中，由于酒店管理方要求設鍋爐房，因而最終選擇的是方案二。

參考文獻

[1]周一芳，周邦寧. 空調冷源的部分負荷性能系數(shù)計算分析.暖通空調，2002，32（6）

[2]李蘇瀧. 冷水機組綜合部分負荷性能指標與能耗計算. 暖通空調，2005，35（11）

[3]公共建筑節(jié)能設計規(guī)范 GB 50189-2005[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。