合肥地區酒店建筑冷熱源方案分析

辛玉廣

(安徽省建筑設計研究總院股份有限公司, 安徽合肥 230061)

合肥近幾年城市發展日新月異，一座座五星級酒店拔地而起，而酒店在民用建筑對舒適性、安全性等要求較高，暖通系統較為復雜，同時功能布置相對穩定，根據合肥地區氣候特點，可以得出較為經濟高效的、具有普遍性的冷熱源配置方案。

1 酒店的冷熱需求

酒店可分為客房區域和服務區域。不同功能區域舒適性，各個區域室內的溫度、濕度、運行規律，大不相同，同時隨著室外氣候的變化而變化。另外酒店需要提供24 h熱水，泳池需要提供初次供水及運行維護的熱量，洗衣房需要提供蒸汽以及空調系統需要加濕。

客房、餐飲包房、KTV包房、紅酒雪茄等區域需要設置為四管制，才能到五星達評級要求，其他區域可采用兩管制系統[1]。大堂、多能廳、宴會廳等層高較大的區域宜設置低溫地板輻射供暖系統[2]。

2 酒店的運行特點

酒店冷熱源的使用情況主要受到入住率的影響。合肥地區不同的五星級的酒店，受區位、品牌、經營等方面的影響，酒店的運行情況會很大不同。比如市中心的知名酒店，區域周圍發展成熟，品牌優勢明顯，全年入住率都很高。而對于各個新區比如濱湖、北城、高新、新站及空港新城等區域，周邊配套尚不完善，但是按著政府規劃，開發商又必須建設并運營五星級酒店，特別酒店建成初期，這些酒店入住率很低，但是隨著區域的發展，入住率可能會慢慢提高。所以冷熱源設計時，要對酒店特定的運行特點要有所預判，不然將會導致運營成本很高，使酒店經營難以維計。

3 合肥地區的氣候特點

合肥地區處于夏熱冬冷地區，酒店冬季或過渡季節仍有制冷需求，特別是冬季，如果仍采用制冷機組供冷，冷卻塔供水溫度過低，會導致機組無法供冷，如果通過對冷卻水系統電加熱的方式強制供冷，將會帶來能源的巨大浪費。故建議酒店設計冷卻塔免費供冷系統。冷卻塔的供冷能力受到室外濕球溫度及冷卻塔循環水量的影響，而當室外濕球溫度一定的情況下，無限增大循環水量，冷卻塔的供冷量不會相應提高。當室外濕球溫度達到4 ℃，冷塔進水溫度為12 ℃時，冷塔出水溫度可達到7 ℃。當室外濕球溫度達到9 ℃，冷塔進水溫度為18 ℃時，冷塔出水溫度可達到13 ℃[3]。通過板式換熱器熱交換后，室外濕球溫度為4 ℃時，可以得到9～14 ℃的冷凍水。室外濕球溫度為9 ℃時，可以得到20～15 ℃的冷凍水。

圖1是根據《中國建筑熱環境分析專用氣象數據集》提供的合肥市典型氣象(設計典型)年逐時參數報表，分析統計的合肥地區室外濕球溫度分布[4]。從分布圖中可以看出，合肥地區從前一年的11月21日起平均日最高濕球溫度可達到9 ℃左右，日平均濕球溫度可達到4 ℃，直到第二年的3月27日平均濕球溫度仍可達到9 ℃附近，可見合肥地區共有近120 d的時間可以通過免費供冷的方式解決酒店供冷的問題。

圖1 合肥地區室外濕球溫度分布

4 冷熱源的設置

酒店入住率較低時，熱水需求量與空調冷負荷也較小，配置一臺熱回收式螺桿機組，避免機組的“喘振”現象的同時，為生活熱水預熱，可有效降低酒店低入住率時的運營成本。熱回收螺桿機組容量控制在400 T以內，不足部分，可以考慮均分選擇1～3臺制冷機組，均分后單臺機組400 T以下選擇螺桿機組，400 T以上選擇離心機組。

而對于入住率一直較高的酒店，冷源可以配置相同容量的機組，根據生活熱水量，確定熱回收機組臺數，總裝機臺數四臺以內。單臺電動機額定輸入功率大于1 200 kW應采用高壓供電，900～1 200 kW宜采用高壓，650～900 kW可采用高壓供電，其他均采用380 V供電[5]。

合肥地區酒店能源通常以燃氣為主，燃油為備用，熱水熱源可選擇的范圍包括承壓鍋爐、常壓鍋爐、真空鍋爐。綜合幾種鍋爐的生產成本、運維費用、安全性，本文推薦選用常壓鍋爐作為酒店生活熱水、空調供熱以及泳池供熱的熱源。常壓鍋爐的臺數控制在2～4臺之間，每臺制熱量相同。

蒸汽源通常為蒸汽鍋爐和蒸汽發生器。蒸汽鍋爐把水加熱到一定參數并生產高溫蒸汽的工業鍋爐，水在鍋筒中受熱變成蒸氣，火在爐膛中發出熱量，就是蒸氣鍋爐的原理，屬于特種設備，用戶只有取得鍋爐使用證，才能使用蒸汽鍋爐。蒸汽發生器是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備，容積必須小于30 L，不歸技術監督部門監管，節省了安裝、使用費用。故酒店蒸汽推薦采用蒸汽發生器，考慮安全運行，蒸汽發生器不少于2臺。

5 應用案例分析

某五星級酒店位于合肥北城，預期初期投入時入住率不高，總建筑面積60 761 m2；其中，地上建筑面積55 588 m2，地下建筑面積5 173 m2，空調面積49 267 m2。該建筑負荷分布詳見表1，生活熱水負荷2 732 kW，洗衣房蒸汽用總量約2.8 t/h。

表1 酒店空調冷熱風負荷分布表

5.1 冷熱源方案

根據本工程的能源條件，熱源以燃氣為主。鑒于酒店的特殊性，洗衣房必須有蒸汽供應，故可采用的熱源方案有：

方案一：冷源及熱水熱源：選用兩臺制冷量為4 652 kW一體化直燃機溴化鋰機組；蒸汽熱源：蒸汽鍋爐選用兩臺1.5 T/h蒸汽鍋爐。

方案二：冷源：采用水冷單冷式電制冷機，2臺950RT離心機、1臺350RT螺桿機(全熱回收型)?？照{、采暖與生活熱水共用兩臺5.6 MW熱水鍋爐。蒸汽熱源：蒸汽鍋爐選用兩臺1.5 T/h蒸汽鍋爐。同時配置一套板換過渡季(冬季)免費供冷。

5.2 初投資分析

兩臺一體化直燃機輸配系統約822萬元，蒸汽鍋爐約為50萬元，方案一初投資合計約872萬元。兩臺臺離心冷水機組300萬，全熱回收螺桿機組93萬，其他附屬設備333萬元，方案二總投資約為726萬元。方案二投資節省146萬元。

5.3 運行經濟性分析

建設區域具備管道天燃氣、市政電網，無市政集中供熱管網。目前當地能源價格如下，電價：0.839 7元/kWh，天燃氣(商業)：3.2元/m3。

5.3.1 方案一運行費用

夏季全負荷運行按著30 d計算，每天12 h；一臺溴化鋰機組全負荷，按90 d計算，每天12 h；一臺溴化鋰機組全負荷+另一臺溴化鋰機組50 %負荷，按60 d計算，每天12 h。負荷系數按60 %考慮。燃氣費用計算：211.8萬元，運行電費計算：5.5萬元，夏季運行總費用：217.3萬元。

過渡季節，僅考慮一臺溴化鋰機組運行。按120 d考慮，每天運行12 h；夜間部分負荷：一臺溴化鋰機組80 %負荷，運行按180 d考慮，每天運行12 h；一臺溴化鋰機組50 %負荷，運行按60 d考慮，每天運行12 h。過渡季節燃氣費用計算：130.8萬元。運行電費計算11.8萬元。夏季運行總費用：142.6萬元

全負荷運行按30 d計算，每天12 h；一臺溴化鋰機組全負荷按90 d計算，每天12 h；一臺臺溴化鋰機組60 %負荷，按30 d計算，每天12 h；負荷系數按著65 %考慮。冬季燃氣費用：197.0萬元。冬季電費計算：6.3萬元。冬季運行費合計：203.3萬元。

全年蒸汽鍋爐運行費用：兩臺蒸汽鍋爐，全負荷運行按30 d考慮，每天運行6 h；一臺負荷+另一臺50 %負荷，按100 d考慮，每天運行6 h；一臺全負荷運行，按200 d考慮，每天運行6 h；一臺50 %負荷運行，按30 d考慮，每天運行6 h，運行費合計22.1萬元。方案一全年運行費：585.3萬元。

5.3.2 方案二運行費用

夏季全負荷運行按60 d計算，每天12 h；兩臺離心機+一臺螺桿泵按90 d計算，每天12 h；一臺螺桿按30 d計算，每天12 h；熱回收式螺桿機組，供冷同時提供提供40 %衛生間熱水及泳池熱水，其余部分由熱水鍋爐提供。夏季運行電費計算128萬元。夏季燃氣費用：夏季生活熱水60 %由熱水鍋爐提供，運行費用：66.8萬元。

過渡季采用冷卻塔免費供冷，供冷時間按24 h計算。熱回收螺桿機組按100 d考慮，運行時間考慮16 h/d，負荷系數按52 %考慮。過渡季節電費25.7萬元。過渡季節燃氣費計算按著一臺常壓鍋爐180 d，每天6 h運行計算，過渡季運行費用90.2萬元。

冬季全負荷運行兩臺常壓鍋爐全負荷運行按30 d計算，每天12 h；一臺常壓鍋爐+另一臺常壓鍋爐50 %負荷按90 d計算，每天12 h；一臺常壓鍋爐80 %負荷運行按30 d計算，每天12 h；燃氣費用186.7萬元。冬季電量費用：5.1萬元。

全年蒸汽鍋爐運行費用與方案一相同。方案二全年運行費：523.8萬元。方案二年節省運行費用61.5萬元。

6 結論

通過對酒店自身的特點及對合肥地區氣候的特點分析，可以得出該地區五星級酒店較為合理的冷熱源配置基本原則：

(1)冷卻塔免費供冷系統：入住率較高的酒店，推薦按濕球溫度為4 ℃設計；初期入住率較低的酒店，推薦按濕球溫度為9 ℃設計。另外冷卻塔側建議采用冷卻水水泵兼用，以減少初投資及機房面積，若流量不匹配可以適當降低冷卻塔側供回水溫差。

(2)冷源：入住率較高的酒店，可以配置制冷量相同的制冷機組，根據需要選擇熱回收機組；入住率較低的酒店，采用大小搭配的冷機方案，小機組采用熱回收式螺桿機機組。

(3)熱源：熱水熱源推薦采用常壓鍋爐，蒸汽熱源推薦采用蒸汽發生器。