某酒店空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造方案

林啟輝

摘 要：本文以某工程作為研究對象，首先分析了其工程概況、氣候條件，并針對原有的空調(diào)系統(tǒng)模型，利用建筑能耗模擬軟件eQUEST建立模型，根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果決定對酒店空調(diào)采取新的節(jié)能改造方案，以降低能耗。

關(guān)鍵詞：節(jié)能改造；空調(diào)；eQUEST

中圖分類號：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和旅游業(yè)的發(fā)展，酒店建筑也發(fā)展迅速。然而由于墻體傳熱、酒店內(nèi)裝飾用射燈多、人流量大等原因，酒店內(nèi)冷負(fù)荷較高，尤其在夏季尤其明顯。然而酒店空調(diào)系統(tǒng)普遍存在運(yùn)行效率低等問題，造成極大的能源浪費(fèi)，其節(jié)能潛力較大。下文就酒店的節(jié)能改造展開探究，以供交流。

1 建立模擬與校準(zhǔn)

1.1 工程概況

某酒店項(xiàng)目由主樓和裙房組成，總建筑面積為53000m2。酒店的結(jié)構(gòu)層次安排表現(xiàn)為：1～5層裙樓為商鋪，6～13層為商務(wù)出租，14層用于安裝設(shè)備，15層為住房。由于該酒店工程始建于1998年，經(jīng)過多年的運(yùn)行，酒店空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)許多問題，并于2008年對其實(shí)施裝修。

該酒店的空調(diào)系統(tǒng)的組成部分包括兩臺螺桿式制冷機(jī)、8臺風(fēng)冷熱泵機(jī)。為了保證冬季酒店的供暖需求，在冬季是8臺冷熱泵機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，為酒店提供充足的熱量。

1.2 氣候條件

該酒店所在區(qū)域的氣候特征表現(xiàn)為：四季分明，雨熱同季，不僅降水頻率較高，而且降水量也相對較大，尤其是在夏季，天氣溫度非常高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，該區(qū)域于2004年-2014年，每年超過37℃的天氣超過7天。冬季非常寒冷，尤其是1月～2月，同時(shí)還伴有寒流。

1.3 空調(diào)系統(tǒng)原始模型

雖然該酒店有空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的原始數(shù)據(jù)，但是缺乏科學(xué)分類，無法準(zhǔn)確、快速地查找各設(shè)備的能耗參數(shù)。在進(jìn)行能源仿真模型創(chuàng)建時(shí)，采用功能分區(qū)的方式，這樣能夠?qū)Σ煌N類設(shè)備的具體能耗信息進(jìn)行針對性的采集，為酒店空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造提供可靠、全面的數(shù)據(jù)信息。

按照該酒店空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況以及區(qū)域分區(qū)的差別，簡化空調(diào)系統(tǒng)模型，上述歸類與簡化都需要以實(shí)際情況為基礎(chǔ)。空調(diào)系統(tǒng)#1存在一主一備螺桿式冷水機(jī)組，額定COP都為4.39，作用是為裙樓提供冷量；空調(diào)系統(tǒng)#2為主系統(tǒng)，由8臺風(fēng)冷熱泵機(jī)組成，在冬季為裙樓與主樓提供熱量，并于夏季為主樓提供冷量。冷卻水循環(huán)和冷卻塔的連接采用定額水泵，冷凍水循環(huán)和冷源的連接利用定額水泵。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)均配備功率為1400kW的冷卻塔。

在進(jìn)行酒店空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造之前，需要充分利用已有的能耗系統(tǒng)，創(chuàng)建空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能模型，為了保證模型改造的有效性，并能夠真實(shí)、準(zhǔn)確地反映空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況，還需要做好模型的校準(zhǔn)工作。該酒店的送風(fēng)系統(tǒng)利用新風(fēng)系統(tǒng)加風(fēng)機(jī)盤的模式，空調(diào)冷源系統(tǒng)利用風(fēng)冷熱泵加螺桿式冷水機(jī)組的模式。根據(jù)已有數(shù)據(jù)信息和模型內(nèi)容模擬空調(diào)系統(tǒng)。

1.4 空調(diào)系統(tǒng)的校準(zhǔn)

因?yàn)樵摼频昕照{(diào)系統(tǒng)的冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)間相對較長，出現(xiàn)效率低下以及設(shè)備老化等問題，在模型中輸入原來的COP顯然不合理，必須重新計(jì)算COP數(shù)值。設(shè)備管理人員需要對空調(diào)冷卻系統(tǒng)裝置的性能進(jìn)行定期、實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。因此，為了保證數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性和前面性，對冷卻設(shè)備進(jìn)行連續(xù)14天的檢測，檢測的內(nèi)容包括冷水機(jī)組電力能耗、冷凍水流量以及冷凍水供回水溫度。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，不同負(fù)載率的冷卻機(jī)組的COP如圖1所示，計(jì)算結(jié)果顯示在部分負(fù)荷條件下冷水機(jī)組的COP值小于等于2.0，在全部負(fù)荷條件下，風(fēng)冷熱泵機(jī)組的COP值大約為2.0。因此，應(yīng)該把機(jī)組的COP輸入值定為2.0。進(jìn)行第二次校準(zhǔn)（校準(zhǔn)2），該模型空調(diào)系統(tǒng)的MBE值和Cv（RMSE）值分別為-15%和19.9%。

2 節(jié)能改造方案

根據(jù)現(xiàn)場踏勘及業(yè)主方提供數(shù)據(jù)，酒店原空調(diào)系統(tǒng)冷源為8臺風(fēng)冷熱泵機(jī)組，2008年增加兩臺螺桿式制冷機(jī)組為1～5層裙房供冷。螺桿機(jī)單臺額定制冷量為1218kW，額定功率為252kW，風(fēng)冷熱泵機(jī)組單機(jī)額定制冷量為607kW，額定功率為234kW，風(fēng)冷熱泵單機(jī)額定制熱量為490kW，額定制熱功率158kW。

本次改造將冷源更換為4臺模塊化磁懸浮離心冷水機(jī)組，實(shí)測機(jī)組運(yùn)行平均COP可達(dá)5以上，部分負(fù)荷效率更高達(dá)8.9，大大提高了系統(tǒng)供冷效率。可提供50kW～600kW多種規(guī)格冷、熱模塊，滿載噪聲低，機(jī)組IPLV高達(dá)9.0。改造前后冷源機(jī)組參數(shù)對比見表1。

因?yàn)樵摼频昀蔑L(fēng)冷熱泵作為冬季供暖的設(shè)備，并且其經(jīng)過長期的運(yùn)行，風(fēng)冷熱泵出現(xiàn)效率降低的現(xiàn)象，再加上冬季室外環(huán)境溫度驟變，對風(fēng)冷熱泵供暖效果產(chǎn)生的影響非常大，導(dǎo)致風(fēng)冷熱泵在冬季的COP只有2.0。雖然熱泵系統(tǒng)的技能效果較好，但是在長期運(yùn)行過程中受氣候因素影響，再加上缺乏合理的維護(hù)和管理，導(dǎo)致熱泵機(jī)組出現(xiàn)效率降低的問題。基于環(huán)保要求，采用以燃?xì)鉄崴仩t冬季供暖的方式，同時(shí)和生活熱水鍋爐進(jìn)行聯(lián)合使用，其供熱能力達(dá)到3000kW。因?yàn)槿細(xì)忮仩t的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過燃煤鍋爐，同時(shí)燃煤鍋爐存在效率降低的問題，將鍋爐摻量錄入模型時(shí)，需要將燃?xì)忮仩t的熱輸入比和額定效率分別設(shè)定成1.755與0.57。

在進(jìn)行模型創(chuàng)建模擬過程中，因?yàn)閑QUEST中缺乏相應(yīng)的設(shè)備型號進(jìn)行對照分析，需要采用燃?xì)鉅t聯(lián)合冷水機(jī)組的方式取代原來的冷熱源系統(tǒng)，并對燃?xì)忮仩t、冷水機(jī)組的能效進(jìn)行全面分析，然后對模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3 討論

該酒店在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造時(shí)，重點(diǎn)對冷熱源系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，并且在改造之前對上海的氣候特征和冷熱源實(shí)際使用狀況進(jìn)行全面分析，同時(shí)考慮優(yōu)化過程中可能發(fā)生的問題，確定利用真空燃?xì)忮仩t加懸浮離心冷水機(jī)組的方式。該種空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方式既能夠保證適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，又能夠保證滿足酒店的正常供冷和供暖需求，系統(tǒng)的可操作性非常強(qiáng)，并且能耗較低，每年能夠節(jié)省350t標(biāo)準(zhǔn)煤，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

結(jié)語

通過對某酒店建筑的空調(diào)能耗現(xiàn)狀進(jìn)行分析可知，其存在耗電量大的問題，以此創(chuàng)建模型實(shí)施仿真模擬，制定科學(xué)、有效的節(jié)能方案對該商用建筑的空調(diào)冷熱源系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化，能夠有效地降低電量損耗。采用模塊化磁懸浮離心冷水機(jī)組加真空燃?xì)忮仩t的改造方案能節(jié)約能耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也保障了生態(tài)效益，可廣泛應(yīng)用于此類型建筑工程。

參考文獻(xiàn)

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