上海某酒店節(jié)能改造分析

史圣貝

（上海同標質(zhì)量檢測技術(shù)有限公司，上海 200090）

0 引言

人類社會日新月異的發(fā)展使得資源和能源消耗也日益增長，如何實現(xiàn)人類生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展已成為全人類必須面對的重大問題。中國的總能耗已達36億t標煤，其中建筑能耗約占1/3，建筑能耗中公共建筑能耗約占70%。作為公共建筑的一個重要組成部分，目前，國內(nèi)酒店賓館建筑在能耗方面普遍存在以下問題：1）圍護結(jié)構(gòu)熱工性能較差；2）冷熱源系統(tǒng)效率偏低；3）系統(tǒng)配置偏保守等種種問題[1，2]。由此可見，酒店賓館建筑存在較大的節(jié)能潛力。本文以上海某酒店的調(diào)研為基礎(chǔ)，論述其節(jié)能改造的必要性和可行性。

1 項目概況

上海市某華大型四星級酒店，建筑總高度95m；包括地上26層，地下2層，總建筑面積42 425m2；床位645張。酒店外觀如圖1所示。

酒店經(jīng)多年運營，其用能系統(tǒng)逐漸老化，能耗居高不下，能源費用日益成為業(yè)主的沉重負擔。2011～2012年，該酒店經(jīng)專業(yè)公司能源審計，充分了解了用能系統(tǒng)現(xiàn)狀、分析了能耗數(shù)據(jù)、找到了用能系統(tǒng)的缺陷、提出了初步的節(jié)能改造方案。本文對能源審計的結(jié)果加以介紹，并重點分析節(jié)能改造方案。

2 項目主要用能設(shè)備（系統(tǒng)）概況

該酒店消耗的能源主要有電、燃料油、煤氣、水。電主要用于照明、空調(diào)制冷、電梯、辦公設(shè)備、動力等；燃料油主要用于空調(diào)供暖、廚房和洗衣房蒸汽、客房熱水；煤氣主要用于對外營業(yè)餐廳及員工餐廳；水主要為生活用水。

2.1 空調(diào)系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)

酒店中央空調(diào)冷源采用3臺離心式冷水機組和1臺螺桿式冷水機組，冷水供水溫度7℃，裝機總供冷量5274kW，裝機總功率1250kW，根據(jù)負荷情況決定開啟臺數(shù)和出力。現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)其中1臺703kW離心式冷水機組已停用，實際可用總制冷能力為4571kW。

冷源存在的問題：1）機組老舊，額定能效比較低（離心機4.40、螺桿機4.22，只能勉強達到GB 19577的5級能效標準）；2）沒有冷凝熱回收功能；3）裝機容量過大，大部分時間低負荷運行（夏季制冷多數(shù)情況下只開1臺1758kW離心機，最熱的天氣里視情況最多再投入1臺1758kW離心機或1055kW螺桿機）；4）輸配系統(tǒng)跑冒滴漏嚴重。

熱源采用3臺單臺蒸發(fā)量為4t/h的重油蒸汽鍋爐，額定蒸汽壓力0.8 MPa，單臺鍋爐耗油量約265L/h。現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)其中1臺鍋爐已停用，實際可用總制熱能力為8t/h蒸汽。蒸汽通過熱交換器換熱提供空調(diào)熱水，出水溫度為45℃；現(xiàn)有生活熱水熱源與空調(diào)熱水共用重油鍋爐。鍋爐蒸汽經(jīng)熱交換器將自來水加熱到50℃，儲存到熱水箱中，再由專用生活熱水泵輸送到用水點。

熱源存在的問題：1）機組老舊，熱效率低、油耗高；2）污染重，機房工作條件惡劣；3）排煙沒有熱回收；4）裝機容量過大，大部分時間低負荷運行（夏季開一臺鍋爐提供生活熱水，冬季開1臺或2臺鍋爐提供空調(diào)熱水和生活熱水）；5）油價高，運行昂貴。

為制冷機配套300t冷卻塔4臺、50t冷卻塔2臺，均放置在建筑的屋面上。空調(diào)末端為風機盤管加新風的方式，共有417臺風機盤管和2臺新風機，新風機單臺風量40 000m3/h，無排風熱回收功能。

2.2 其他能耗設(shè)備

（1）酒店室內(nèi)照明采用節(jié)能燈和普通燈混用，均為手動控制；室外照明采用金屬鹵化物燈和LED燈，均為手動控制。

表1 空調(diào)系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)主要設(shè)備一覽表

（2）酒店現(xiàn)有4部客梯，另有3臺員工電梯和1臺貨梯，客梯采用并聯(lián)控制，電梯均未變頻。

（3）酒店其他用能設(shè)備主要包括廚房用氣、用電設(shè)備、自來水泵等。

3 能耗數(shù)據(jù)及分析

查閱其能源費用賬單，得到2010～2012年各類能耗統(tǒng)計及分析數(shù)據(jù)見表2。

表2 酒店2010～2012年各類能源消耗量統(tǒng)計表

2012 年酒店各類能耗折標煤占比：電53.66%，燃料油43.98%，煤氣2.36%。

對2012年能耗進行拆分，得到各用能系統(tǒng)占比如圖3所示。

由以上圖表可以看出，空調(diào)、生活熱水約占總能耗的66%，是能源消耗的大頭，是主要矛盾，節(jié)能改造方案應針對這兩個系統(tǒng)。燃料油價格昂貴、污染重，改造方案應將其完全摒棄。

4 節(jié)能改造方案及效益估算

4.1 節(jié)能方案

對設(shè)備的狀況和能源數(shù)據(jù)進行深入分析后，并結(jié)合酒店的實際情況，提出如下整體改造方案。

（1）冷熱源改造。酒店目前的冷熱源分別設(shè)在負一層的機房內(nèi)。冷源改造方案為：拆除報廢的離心機，保留2臺離心機（各1758 kW）、1臺螺桿機（1055 kW），以較新的離心機為常用機，另外2臺備用，制冷機增加余熱回收器制取夏季生活熱水；熱源改造方案為：拆除現(xiàn)有全部3臺重油蒸汽鍋爐，更換為2臺燃氣（人工煤氣）真空熱水鍋爐（單臺額定容量930 kW），同時在排煙管路上設(shè)置熱管型煙氣余熱回收裝置。冷水泵、冷卻泵及整個制冷系統(tǒng)的管道、閥門等已嚴重老化，建議全部更換。

（2）生活熱水系統(tǒng)改造。鑒于星級酒店用水的特點，任何一種單一的制取熱水模式都很難達到最佳節(jié)能效果，應根據(jù)季節(jié)特點和不同設(shè)備的特性對夏季、冬季、過渡季節(jié)分別采取不同的制熱水方式，以達到效率最高、費用最省、系統(tǒng)可靠的目的。針對該酒店的具體情況，夏季可以利用現(xiàn)有制冷機的冷凝熱制取熱水（完全免費）、過渡季節(jié)和冬季用空氣源熱泵熱水器（能效比3.0～4.5）制取熱水、冬季極端寒冷天氣時用油氣兩用鍋爐（效率90%左右）作為空氣源熱泵熱水器的備用或補充。三種方式相結(jié)合，初投資費用不高、節(jié)能效果極佳、投資回報周期較短。

該酒店冬季供暖和全年生活熱水目前使用的是重油蒸汽鍋爐。由于洗衣房已準備外包，酒店將不再有蒸汽需求，可以只考慮熱水的制備。因此，可以把重油蒸汽鍋爐更換為常壓油氣兩用熱水鍋爐，效率和安全性顯著提高（沒有凝結(jié)水、非壓力容器）；同時，由于鍋爐只承擔冬季供暖、不承擔或少承擔生活熱水供應，容量可以大大減小。

4.2 節(jié)能方案效益估算

根據(jù)酒店提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)及酒店用生活熱水的一般規(guī)律，酒店的各月耗熱水量相差不大。春、秋季節(jié)的生活熱水由熱回收制冷機或鍋爐提供。根據(jù)目前的運行經(jīng)驗，每年春秋季節(jié)制冷機運行的時間很短，熱水節(jié)能量可以不考慮，只考慮夏季制冷機運行時熱回收系統(tǒng)的節(jié)能量，該運行時間約4個月（總計2880 h）。非制冷季節(jié)生活熱水主要由空氣源熱泵熱水器提供，燃氣鍋爐作補充或備用，該運行時間約8個月（總計5760h）[3，4]。按酒店提供的賬單，重油價格約5900元∕t，年總耗重油約850 t。根據(jù)賬單拆分，改造前生活熱水年耗重油約600 t（其中非制冷季節(jié)400 t、制冷季節(jié)200 t）、冬季供暖250 t。

4.2.1 制冷機增加余熱回收器制取夏季生活熱水效益估算

（1）重油鍋爐制取夏季生活熱水。按酒店能源賬單，制冷季節(jié)鍋爐制生活熱水耗重油量約200 t，鍋爐效率取88%，則生活熱水總耗熱量。

（2）采用制冷機增加余熱回收器制取夏季生活熱水。制冷季鍋爐制生活熱水耗重油200 t，制冷機余熱回收器制熱水是作為制冷的副產(chǎn)品，因而沒有生產(chǎn)成本（改造時嚴格選型，余熱回收器的制熱能力以及熱水箱的容量都足夠，以保證夏季不需要開啟空氣源熱泵熱水器補充熱水），原來消耗的重油可節(jié)約下來，則

制冷機余熱回收效益：118萬元/a；

折標煤：285.7 t/a；

減排CO2：632 t/a；

減排SO2：8t/a。

4.2.2 空氣源熱泵熱水器制取過渡季節(jié)和冬季生活熱水效益估算

（1）重油鍋爐制取過渡季節(jié)和冬季生活熱水

過渡季節(jié)和冬季鍋爐制生活熱水耗重油量約400t。

費用：236萬元/a；

折標煤：571.4 t/a；

排放CO2：1264 t/a；

排放SO2：16t/a。

（2）采用空氣源熱泵熱水器制取過渡季節(jié)和冬季生活熱水

取重油低位發(fā)熱量41 816 kJ∕kg，鍋爐效率88%計，過渡季節(jié)和冬季生活熱水耗熱量1.47×1010kJ/a。

更換為空氣源熱泵熱水器后，按過渡季節(jié)和冬季全天24 h運行所需功率708.9 kW。

空氣源熱泵熱水器年耗電量（空氣源熱泵熱水器年均COP取3）136.1萬kWh/a。

折標煤：408.3 tce/a（上海電力折標煤系數(shù)取0.3 kgce/kWh）；

排放CO2：1008.5 t/a；

排放SO2：8.2t/a。

費用：上海地區(qū)平均電價按0.78元／kWh計，則空氣源熱泵熱水器全年運行費用106.2萬元/a。

（3）采用空氣源熱泵熱水器后各項指標效益：

節(jié)省折標煤：163.1 tce/a；

減排CO2：255.5t/a；

減排SO2：7.8t/a；

節(jié)省費用：129.8萬元/a。

4.2.3 燃油蒸汽鍋爐改為油氣兩用常壓熱水鍋爐（帶排煙熱回收）冬季供暖并為冬季生活熱水備用效益估算

（1）重油為燃料冬季供熱

費用：147.5萬元/a；

折標煤：357.2 t/a；

排放CO2：790 t/a；

排放SO2：10t/a。

（2）采用人工煤氣為燃料冬季供熱

取重油低位發(fā)熱量41 816 kJ∕kg、人工煤氣低位發(fā)熱量16 726 kJ/Nm3，則人工煤氣年耗量（不計煙氣熱回收）6.25×105Nm3/a。

1Nm3人工煤氣燃燒約產(chǎn)生5 Nm3煙氣，所以總排煙量約3.13×106Nm3/a，煙氣體積定壓熱容約1.4kJ/Nm3·K，則放熱量為5.69×108kJ/a。

這部分放熱量全部被熱管余熱回收器回收，年節(jié)約煤氣量38 657 Nm3/a。

實際年耗氣量：586 358 Nm3/a；

折標煤：335 tce/a；

排放CO2：464.4 t/a；

排放SO2：0.15t/a；

費用：137.8萬元/a（上海市人工煤氣價格取2.35元/Nm3）。

（3）采用人工煤氣為燃料后各項指標效益：

節(jié)省費用：9.7萬元/a；

節(jié)省折標煤：22.2 tce/a；

減排CO2：325.6 t/a；

減排SO2：9.85t/a。

改造方案的節(jié)能、經(jīng)濟效益及投資回收期估算結(jié)果見表2。

5 結(jié)語

本項目針對上海某酒店建筑的節(jié)能改造項目的潛力以及既有建筑節(jié)能改造目的、方案、技術(shù)、效果進行了分析。通過分析比較，得出以上結(jié)論，為用戶帶來不菲的節(jié)能效果和經(jīng)濟收入。建筑節(jié)能是一個系統(tǒng)，需要全社會共同努力，節(jié)能推廣主要有三個要素：政策、技一步優(yōu)化方案，使節(jié)能和收益達到“最大化”。

表2 節(jié)能方案建議投資及回收期

：術(shù)、市場三者缺一不可[5，6]。同時在具體實施過程中根據(jù)項目的具體實際情況，借助專業(yè)公司的技術(shù)和經(jīng)驗，進

[1]中國建筑科學研究院，中國建筑業(yè)協(xié)會建筑節(jié)能專業(yè)委員會.GB 50189-2005.公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].2005.

[2]上海市工程建設(shè)規(guī)范.DG/TJ08-2114-2012.公共建筑能源審計標準[S].上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會.2012.

[3]郎四維.公共建筑節(jié)能設(shè)計標準宣貫輔導教材[M].2005.

[4]中華人民共和國建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50019-2003.采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].2004.

[5]龍惟定.建筑節(jié)能與建筑能效管理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[6]莫書瑩.地球上最環(huán)保的酒店-GAIA環(huán)保酒店[J].智能家居，2008，（2）.