山東某五星級酒店空調系統節能改造方案探討

尤進

摘 要：在酒店耗能中，空調能耗系統占比達到50%-70%，特別是一些投入使用達10年以上的老舊空調設備，節能改造空間巨大，文章依據某五星級酒店提供的運行數據及現場調研，分析酒店空調系統存在的問題，提出相應的節能改進措施，并從經濟性方面分析了此次節能改造的經濟效益。

關鍵詞：酒店;空調系統;能耗分析;節能改造

中圖分類號：TU831.8 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）19-0169-03

Abstract： In the energy consumption of hotels， air-conditioning energy consumption systems account for 50% to 70%， especially some old air-conditioning equipment that have been in use for more than 10 years. There is a huge space for energy-saving transformation. This paper， based on the operation data and field investigation provided by a five-star hotel， analyzes the problems existing in the hotel air-conditioning system， puts forward the corresponding energy-saving improvement measures， and discusses the economic benefits of the energy-saving transformation from the economic aspect.

Keywords： hotel; air conditioning system; energy consumption analysis; energy saving transformation

1 概述

山東某五星級酒店坐落于著名風景名勝區泰山腳下。該酒店整體建筑錯落有致，融建筑設計與泰山文化內涵為一體，將建筑形態與自然景觀相結合，在現代文明與傳統文化的碰撞與融合中體現出濃厚的五岳文化背景。

酒店總建筑面積4.4萬m2，其中一期于2006年1月投入使用，二期于2008年4月投入使用，酒店總客房數330間。年耗電量為3967084kWh，耗氣量1030533m3，年總能耗費用達7154771元（2017年數據）。

酒店內空調系統目前使用溴化鋰機組及風冷熱泵機組實現供冷需求，兩套系統運行均已達到10年以上，節能改造空間巨大。

2 空調系統概況

酒店制冷系統共有兩套，其中一期采用兩臺荏原溴化鋰吸收式制冷機組，單臺制冷量為2035kW，共二臺，一用一備;機組已使用11年;根據溴化鋰機組特性，溴化鋰機組出廠年衰減率約為3%，10年后衰減為30%。

酒店二期制冷系統為四臺約克風冷冷水機組，單臺制冷量335kW，制冷輸入功率112.4kW，三用一備，機組使用10年。

制冷系統配備三臺37kW冷卻水泵，一用二備，三臺75kW冷凍水泵，一用二備。

3 空調能耗分析

3.1 空調負荷計算

根據現場調研，酒店目前使用溴化鋰機組及風冷熱泵機組實現供冷需求。系統已經運行10年。根據建筑暖通規范，單位制冷負荷需求120W/m2，因此該酒店夏季峰值冷負荷約為3696kW。

使用HDY負荷計算軟件，對該建筑的逐時冷負荷進行估算，結果列表如表1：

3.2 制冷、采暖耗氣量

根據泰山地區氣溫情況及酒店物業人員反饋，全年空調制冷運行天數195天，全年供熱天數120天。根據IPLV各負荷分布比例（100%負荷運行時間1/6，75%負荷運行時間1/3，50%負荷運行時間1/3，25%負荷運行時間1/6），空調運行日負荷分布如表2。

3.3 耗氣量核算

根據現場調研，天然氣主要用于西餐廚房、中餐廚房、員工廚房及鍋爐房;酒店近期對天然氣使用進行了分別監控，得出鍋爐用氣基本占總天然氣消耗量的90%以上，則2018年鍋爐房用氣量約為：1030533*90%=927480m3。

鍋爐蒸汽主要用于夏季溴化鋰機組供冷、冬季采暖、生活熱水及洗衣房用氣。根據業主反饋其中洗衣房蒸汽用量占比10%左右，約為927480*10%=92748m3。

據上述計算，酒店溴化鋰機組理論年耗氣量為395731.62m3，鍋爐蒸汽采暖理論耗氣量210096.67m3，洗衣房理論年耗氣量為927480m3;鍋爐總耗氣量為918127.9m3，占總耗氣量89%。與實際情況接近，因此上述負荷計算可作為分析的依據。

4 空調系統節能改造-主機替換

4.1 目前存在的問題

通過現場調研發現，酒店空調系統2臺冷水主機性能衰退嚴重，影響夏季制冷使用，建議對其中一臺機組進行更換。酒店空調系統的冷水主機雖可正常使用，但在使用過程中存在如下主要問題：主機運行過程中，空調主機出水溫度值一般由人工根據經驗設定，較少變化。空調主機雖能按溫度關系自動控制動態調節主機內的工作過程，使得水系統滿足該溫度值，但無法按照實際需求動態調節主機的出水溫度。無法使主機設備的產冷與需求的冷量匹配一致，造成主機能耗的浪費。

4.2 改造方案

建議使用離心式水冷冷水機組對其中一臺溴化鋰機組進行替換。離心式水冷冷水機具有以下特點：

單級壓縮機，先進可靠：單級壓縮機運動部件較少，設計簡潔高效，工作壽命長，卸載平穩。

開式電機，安全可靠：避免電機燒毀后對冷水機組造成災難性的破壞或其他污染，保險費用大大降低。

充分利用低溫冷卻水，顯著性能：符合實際工況下的節能要求，機組能充分利用低達12.8℃的冷卻水，獲得明顯的節能效果。

高效換熱，表現卓越：熱交換器采用了最新的高效換熱銅管，提高效率;水側和制冷劑側強化換熱，減少機組能耗和管道結垢。

結構緊湊，安裝方便：機組設計精密緊湊，大大減少機房占地面積;安裝時只需少量的接管和布線，節約安裝費用。

環保冷媒，造福人類：經ARI認證，符合最新ARI 550/590標準;采用HFC-134a冷媒，對臭氧層沒有損害。

優化匹配，性能最佳：每臺冷水機組的選擇都需滿足建筑的負荷及節能要求，標準換熱器和流程布置是最佳的匹配。

優越的部分負荷性能，顯著降低運行成本：不僅滿足滿負荷的設計要求，并且在較低負荷以及冷卻塔低水溫時還能有效地運行，降低運行費用。

4.3 節能量

根據溴化鋰機組使用年限，天然氣單價3.28元/m3，估算溴化鋰機組單位制冷費約為0.43元/kWh;冷水機組單位制冷量能耗費0.174元/kWh。

（注：單位制冷量能耗費=電費單價/COP，電費單價0.87元/kWh，COP=5.00）

根據改造前溴化鋰機組耗氣費用=日耗冷量*溴化鋰機組單位制冷費用

改造后日冷水機組費用=日耗冷量*單位制冷量能耗費

總能耗費用=日溴化鋰機組（或冷水機組）費用*天數

計算得出原設計方案溴化鋰機組總能耗費用1297999.7元，改造方案冷水機組總能耗費用519358.1元，改造后可節省77.86萬元。

5 空調系統節能改造-空調監控系統

5.1 運行現狀

冷水機組在人工操作狀態下，由于出水設定水溫限制了供冷目標值，而建筑需求供冷目標值是變動的，因此，實際產冷量過大。此外，負載率在50%低效工況區情況不少，也出現由于調節不完善出現與COP不一致的情況，能效比下降較大。冷水機組、水泵并未采用聯合控制，無法根據負荷情況自動調節主機開啟臺數及設定回水溫度。

同時，原水泵僅僅做了變頻改造，未與主機實行聯合控制;且水泵變頻系統處于手動模式狀態下，制冷系統尚未處于最優節能狀態。

5.2 改造方案

中央空調系統優化控制的目標是在滿足用戶需求，設備安全運行的前提下，使全系統設備全時段運行費用最少。一般離線優化軟件將冷源系統優化問題大大簡化，只考慮主機設備的運行規劃，所有水泵和冷卻塔均未納入優化范圍。而智能控制系統內置自主研發的在線動態規劃引擎，將空調系統全部設備的運行規劃考慮在內，大大提高了優化的范圍和全系統的能源效率。規劃引擎通過求解以下最小化問題獲得全系統設備切換的最佳時間以及各設備在每個時間段內的最佳設定點（以能耗費用計）。

控制系統將對上述冷水機組參數和狀態全部進行監測，并及時的向用戶提供機組當前的最新狀況。當機組出現故障時，系統將顯示故障的具體位置和具體原因，幫助用戶盡快解決問題。

冷機控制系統的工作站操作界面可以自行定義，便于調度人員的日常控制、監視和調度管理工作，采集數據的歸檔、統計、報表管理等。也可根據業主的要求定制。

除了實時控制外，群控系統還可以記錄機組運行數據，生成報表，供記錄和維修使用。通用數字控制器內部固化了控制程序，當工作站出現故障或關機時，控制器仍然能夠獨立工作。除了實時控制外，系統還可以記錄機組運行數據，生成報表，供記錄和維修使用。

5.3 節能量

酒店主機空調監控系統對冷水機組、水泵采用聯合控制，根據負荷自動調節水泵開啟臺數;同時，系統可調節部分負荷下水泵流量，以提高冷機部分負荷下水泵輸出系數，降低水泵能耗。預計整體可節約空調能耗5%，節約電費約3.44萬元。

6 結束語

通過以上分析，空調系統改造包括空調主機替換改造及空調監控系統，空調監控系統對冷水機組系統進行優化控制，原制冷系統為溴化鋰系統，消耗蒸汽;增加空調監控系統節電量不是很顯著，但能指導整個空調系統優化運行，同時為物業人員提供便捷化管理。上述空調系統節能改造措施預計每年可節約81.3萬元，節約標準煤347.24T。

同時以上節能改造不僅能夠獲得直接的經濟效益，也能夠創造可觀的節能減排的環境、社會效益，助力酒店打造節能綠色品牌。

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