風冷熱泵技術在酒店衛生熱水系統的應用

肖云峰

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風冷熱泵技術在酒店衛生熱水系統的應用

肖云峰

（云南省設計院集團 昆明 650228）

酒店的衛生熱水系統是酒店最基本的服務設施，利用空調冷凝廢熱制備衛生熱水，是酒店節能減排的的重要技術措施之一。結合昆明某酒店的工程案例，通過對三種衛生熱水制備方式的技術經濟比較，認為在溫和地區利用空調冷凝廢熱制備衛生熱水經濟合理，技術可行。

節能減排；衛生熱水；溫和地區；空氣源熱泵；冷凝熱回收

0 引言

溫和地區酒店的衛生熱水系統是酒店能耗最高的系統，而常規的酒店衛生熱水都是采用燃油鍋爐或電鍋爐提供，同時酒店設置的中央空調系統在制冷時又要向大氣環境排出大量冷凝廢熱，如果充分利用好空調系統排到大氣環境的冷凝廢熱，即可以降低衛生熱水系統的能耗，又可以減少空調系統的廢熱排放和鍋爐的廢氣排放，減少對環境的影響。本文通過昆明某酒店的衛生熱水系統的設計，對空氣源熱泵冷凝熱回收技術在酒店衛生熱水系統的應用進行了探討。該酒店位于昆明市滇池國家旅游度假區，緊臨滇池草海，總建筑面積約10萬平米，是一家有約500間客房的花園式五星級酒店。

1 酒店衛生熱水系統的設計

酒店有約500間客房，總床位數約1000床，參照《全國民用建筑工程設計技術措施·給水排水》（2009年版）表6.1.1的熱水定額表，取每床每日用水定額為160L，則整個酒店每日的最大衛生熱水用量為1000×160=160立方米。按《全國民用建筑工程設計技術措施·給水排水》（2009年版）中的6.4.1-1的公式，酒店的日耗熱量Q=mqcρ(t-t)

式中，Q為日耗熱量，kJ/d；為用水計算單位數，床位數；q為熱水用水定額，L/床；為水的比熱，4.187KJ/(kg·℃)；ρ為熱水密度，0.986kg/L；t為設計熱水溫度，取55℃；t為冷水溫度，昆明地區取7℃。

Q=mqcρ(t-t)=1000×160×4.187×0.986×(55-7)=3.17×107kJ/d

酒店的平均小時耗熱量=Q/24=3.17×107/24 =1.32×106kJ/h=367kW

整個酒店的空調系統設計時分為了三個部分，酒店客房部分采用變制冷劑流量多聯空調系統；酒店的餐飲部分設置四管制空調系統，空調系統冷熱源采用空氣源熱泵機組；酒店的其余公共部分采用二管制空調系統，空調系統冷熱源采用空氣源熱泵機組。考慮到酒店公共部分的運行時間較長，因此酒店公共部分的空氣源熱泵機組選用4臺帶部分熱回收功能的熱泵機組，每臺機組制冷量為420kW，制熱量為460kW，熱回收量為190kW，電功率為150kW。采用熱回收的熱量，加熱每天需要衛生熱水的時間=24×367/190×4=11.6小時。

當帶部分熱回收功能的熱泵機組未制冷時，選用3臺空氣源熱泵衛生熱水機組提供衛生熱水，每臺機組制熱量為240kW，電功率為83kW，加熱每天需要衛生熱水的時間=24×367/240×3=12.2小時。為了保證空氣源熱泵衛生熱水機組制熱量衰減情況下的衛生熱水供應，每臺熱水機組出水管上配60kW的管道式電加熱器輔助加熱，整個衛生熱水系統的設置詳衛生熱水系統圖（圖1）。

整個衛生熱水系統的運行模式為；（1）當帶部分熱回收功能的熱泵機組制冷時，由該設備免費向熱水箱提供衛生熱水；（2）當帶部分熱回收功能的熱泵機組未制冷時，開啟空氣源熱泵衛生熱水機組向熱水箱提供衛生熱水；（3）當冬季室外溫度較低風冷熱泵衛生熱水機組提供的熱水溫度達不到55℃時，開啟空氣源熱泵衛生熱水機組出水管上的管道式電加熱器進行輔助加熱。

暖通專業負責向衛生熱水水箱提供衛生熱水，保證衛生熱水水箱的水溫維持在55℃，衛生熱水的輸配循環系統由給排水專業進行設計，不在本次討論范圍。

圖1 衛生熱水系統圖

2 空氣源熱泵衛生熱水系統與常規熱水系統的比較

一般酒店的衛生熱水是采用燃油熱水鍋爐或電鍋爐制備，下面就上述兩種常規衛生熱水提供方式與空氣源熱泵提供衛生熱水的方式進行技術經濟比較。

方案一：空氣源熱泵提供衛生熱水

根據昆明的空調運行情況，一年取4個月衛生熱水通過帶部分熱回收功能的熱泵機組提供，由于帶部分熱回收功能的熱泵機組在制冷時通過衛生熱水是通過吸收熱泵機組的廢熱，基本相當于免費提供衛生熱水。剩下的8個月由空氣源熱泵衛生熱水機組提供衛生熱水，并且有1個月需要開啟輔助電加熱器。則整個系統一年的運行費用如下（取電費為0.7元/kWh）：

總耗電=(8×30×12.2×83×3)+(1×30×12.2×3×60)=794952kWh。

總運行費=794952×0.7=55.65（萬元）。

設備投資詳表1。

表1 空氣源熱泵提供衛生熱水系統

方案二：燃油熱水鍋爐提供衛生熱水

每天燃油消耗量=Q/×=3.17×107/44000 ×0.85 =848kg。

一年消耗燃油=848×365=309520kg。

燃油為0#柴油，取8.2元/kg。

總運行費=309520×8.2=254萬元。

設備投資詳表2。

表2 燃油熱水鍋爐提供衛生熱水系統

方案三：電熱水鍋爐提供衛生熱水

每天電消耗量=Q/=3.17×107/0.95=3.34× 107kJ/d=1.39×106kWh。

一年的耗電量=1.39×106×365=5.07×108kWh。

取電費為0.7元/kWh。

總運行費=5.07×108×0.7=355萬元。

設備投資詳表3。

表3 電熱水鍋爐提供衛生熱水系統

經過比較可知道，方案一設備投資最高，但年運行費最少，方案三設備投資最少，但年運行費最高；方案一設備投資比方案三多221.2-44.5=176.7萬元，但方案一每年比方案三運行費省355-55.65=299.35萬元，多出的設備投資不到一年即可完全收回，方案一既有非常好的節能效果，又有非常好的經濟效益。

3 小結

（1）采用集中空調系統的酒店在設計衛生熱水系統時，盡量選用帶部分熱回收功能的冷水機組或空氣源熱泵機組作為空調系統冷源，在空調系統制冷時利用冷凝費熱提供免費衛生熱水，并且可以將低空調系統的廢熱排放及鍋爐的廢氣排放。

（2）溫和地區冬季空調設計干球溫度不低，如昆明的冬季空調室外設計干球溫度為1.1℃，冬季空氣源熱泵機組的制熱衰減較少，因此采用空氣源熱泵衛生熱水機組提供衛生熱水與常規燃油或電鍋爐提供衛生熱水相比有較好的節能效果。

該酒店已經于2013年3月正式投入運行，目前運行效果良好，衛生熱水系統完全滿足酒店運行的需要，該項目的設計榮獲“2014年度云南省優秀工程設計一等獎”。

[1] 全國民用建筑工程設計技術措施·給水排水（2009年版）[M].北京:中國計劃出版社,2009.

[2] GB 50736-2012,民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[J].北京:中國建筑工業出版社,2012.

[3] GB 50015-2003,建筑給水排水設計規范[J].北京:中國計劃出版社,2010.

Air-source Heat Pump Apply in Hot Water Supply System of Hotel

Xiao Yunfeng

( Yunnan design institute Group, Kunming, 650228 )

Hot water supply system is a basic service of hotel，make hot water by air conditioning condensate heat, this is a important technology measure of energy-saving and emission-reduction in hotel. Based on a design of hotel in Kunming, though compare with three ways of make hot wate, make hot water by air conditioning condensate heat in warm area is a economic and reasonable method.

energy-saving and emission-reduction; hot water; warm area; air-source heat pump; condensate heat recover

1671-6612（2016）05-561-03

TU83

A

2015-08-10

作者（通訊作者）簡介：肖云峰（1972.11-），男，大學，高級工程師，E-mail：xyf_mouse@163.com