酒店暖通空調系統設計分析

熊珈續

（江西省建筑設計研究總院集團有限公司）

1 酒店概況

現有某酒店項目，總占地面積為10624.8m2，酒店建筑層高24層，地下2層，酒店主要功能區域分布復雜，除了客房以外，還包括商業配套服務區、餐飲服務區、會議服務區、辦公區等。在當前，盡管從實際功能的角度出發，該酒店采用的生活熱水熱源形式及空調系統形式能夠滿足使用要求，但缺乏對能源的節約與系統優化的考慮，尤其是該酒店的暖通空調系統，是酒店實際運用能耗最大的區域，有著非常大的節能降耗空間。

2 酒店暖通空調系統設計原則

2.1 節能降耗原則

酒店在實際運營過程中，尤其是大型酒店，由于需要保持室內溫度、濕度的適宜性，因此暖通空調需要長時間持續運轉，實際消耗的能源較多，很容易增加酒店的運營成本[1]。基于此，在實際進行酒店暖通空調設計時，應遵循節能降耗原則，在保證酒店暖通功能正常發揮的前提下，做好節能降耗合理設計，有效降低暖通空調系統能耗，提高酒店運營經濟性。

2.2 因地制宜原則

在實際進行酒店暖通空調系統設計時，還應遵循因地制宜原則，一方面，需要結合酒店建筑實際情況，加強與建筑專業的配合，通過科學合理的暖通空調設計，實現建筑節能、平面布置等方面的優化，同時也為空調系統的后續優化設計創造有利條件。另一方面，還應考慮酒店所在地的實際氣候條件，合理做好采暖季、過渡季以及供冷季的安排，尤其是在過渡季，通過合理的暖通空調設計，充分加強室外新風的應用，可顯著降低暖通空調系統能源消耗。

2.3 科學規范原則

針對酒店暖通空調的設計，還應明確酒店制冷、供暖需求，嚴格遵循科學規范的原則，按照國家相關規范，做好暖通空調的科學合理設計。除此之外，在實際開展酒店暖通空調設計的過程中，還應考慮到酒店作為一個公共場所，在保證國家相關規范實施的同時，要盡力提高室內舒適性，更好地為室內人員服務，促使暖通空調運行發揮出更大的價值。

3 酒店暖通空調系統設計

3.1 一次泵變流量系統設計分析

在改造設計前，該酒店暖通空調系統采用的是一次泵定流量系統，通過旁通閥進行冷凍水流量調節，在調節供冷量時，則通過制冷機組自身的容量積極實際臺數進行調節。在末端，所需冷量降低時，二通調節閥開度也會隨之減小，在用戶側，水流量也會減少，此時多出的冷凍水會通過旁通管道，重新返回制冷機組進水端[2]。伴隨著回水溫度下降，制冷機組也會減少制冷量。一般在減少至自身額定制定量55%后，運行管理人員會關閉一臺制冷機組。采用這種定流量系統，通過一次泵定速運行與旁通管進行調節，水泵能耗降低程度并不明顯，只有在負荷足夠低，需要關閉制冷機組時，才能降低水泵能耗。在本次設計中，為解決上述問題，建議采用一次泵變流量系統。由于酒店本身有很長時間都不會滿負荷運用，在空調負荷降低后，能夠在變流量系統的幫助下，有效降低制冷機組蒸發器側和冷凝器側的水流量，從而能達到降低水泵能目的，促使空調系統運行更加節能。

3.2 空氣系統排風設計

針對酒店空氣系統排風，可以嘗試利用其余冷余熱，來對新風進行處理，如此一來，可以有效降低新風處理能耗，減少暖通空調機組運行負荷。與此同時，考慮到該酒店對居住環境舒適度有著較高要求，還需要提高室內空氣品質[3]。因此在設計時，可以采用排風熱回收裝置，充分利用排風中的冷熱量實現新風預處理，從而不僅能夠起到節能作用，還能為酒店室內輸入更多新風。由于對排風余冷余熱進行了充分利用，在夏季，酒店排氣溫度降低，從而有效減少熱污染，緩解熱島效應。

在本次設計中，考慮到該酒店實際情況，本身存在很多較大的建筑空間，比如會議廳、宴會廳等，這些房間內部空間大，人員分布密集，因此所需要的新風量也比較大，實際耗能較大。例如，在該酒店2樓東側的宴會廳，需新風量高達15000m3/h。遠高于《公共建筑節能設計標準》提出的4000m3/h的設計標準，新風負荷占房間空調總負荷的47.5%。因此將會為酒店帶來非常多的能耗。基于此，理應充分加強對排風能量的利用，用于新風預處理，從而有效降低新風負荷，減少暖通空調系統運行總能耗。在本次設計中，采用了臥式轉輪式熱回收空氣處理機組，以下仍以上述宴會廳餐廳為例，分析計算在夏季、冬季對排風進行熱回收后所節省的運行費用。

首先，針對夏季排風熱回收節省運行費用計算，需要應用以下公式：

式（1）中：h出口代表的是熱交換器出口處新風的焓值，單位是kJ/kg。hos代表的是在夏季室外計算焓值，具體數值為84.1kJ/kg。his代表的是在夏季室外計算焓值，具體數值為53.2kJ/kg。γ代表的是熱交換器的效率，結合組合式熱回收空氣處理機組樣本，可以取值為80%。結合該酒店實際情況代入公式計算，可計算出該酒店夏季熱交換器出口新風焓值為9.38kJ/kg。

在計算酒店熱交換器回收的冷量時，需要應用以下公式：

式（2）中：V代表的是熱回收裝置處理的新風量，具體數值為150000m3/h。ρ代表的是空氣密度，具體數值是1.2kg/m3；其他數值同（1）式。通過代入數值計算，可以得出熱交換器回收的冷量為444960kJ/h，即123.6kw。如果在設計中不采用熱回收裝置，那么上述這些負荷將會由暖通空調負責承受。空調能效比取4.5，在夏季，空調系統運行為150d，若每天運行10h，則總運行時間為1500h。假設商用電價為0.8元/kw·h時，那么整個夏季將會節約電費32960元。

另一方面，針對冬季排風熱回收節省運行費用計算，應采用以下公式：

式（3）中：h出口代表的是熱交換器出口處新風的焓值，單位是kJ/kg；hiw代表的是冬季室內計算焓值，具體數值為34.5kJ/kg；how代表的是冬季室外計算焓值，具體數值是5.5kJ/kg。其他數值同上式。結合酒店實際情況，代入數值計算，可得出冬季熱交換器出口新風焓值為34.5kJ/kg。

在熱交換器回收的熱量（Q）計算方面，采用以下公式：

式（4）中：公式參數及數值同上。代入數值計算得熱交換器回收的冷量為720000kJ/h，即為200kw。在實際設計過程中，如果不采用熱回收裝置，這部分新風熱負荷就要增加到空調負荷中。空調能效比取值為4.3，在冬季，空調系統運行的時間150d，按照每天10h，那么總運行時間為1500h。結合上述數據，可以計算出在冬季該酒店排風熱回收系統可以節約電費55814元。

通過上述分析，能夠認識到，僅僅對該酒店其中的一個宴會廳進行暖通空調節能設計，節約的電費近十萬。此外，該酒店還有西餐廳、自助餐廳等，若都進行排風熱回收，可有效降低酒店的運行成本。

3.3 空調系統冷凝熱回收設計

在該酒店中，無論是客房，還是貴賓浴池等，均設置有中央空調系統，且熱水也是24h供應。為滿足這一要求，在實際進行暖通空調設計時，將冷、熱源分開，單獨進行設置。其中，冷水機組主要用于提供冷源。而熱源則主要通過蒸汽或熱水鍋爐提供。但制冷機在實際運行的過程中，通常會排出大量的冷凝熱，在空調工況下運行，制冷量是耗電的3倍～5倍，冷凝熱是耗電的4倍～6倍[4]。同時，冷水機組在實際運行時，還會增加建筑物周圍的環境溫度，因此會引起嚴重的環境熱污染。該酒店體量較大，在實際經營時需要大量的生活熱水供應，比如洗浴水與洗滌水等，在加熱生活水時，本身需要的能量也比較高。因此在設計時，通過將冷凝熱全部或部分回收，用于生活熱水的能源供應，不但可以減少冷凝熱對環境造成的污染，還可以節省能源。在這一過程中，可以采用熱回收機組，該機組能夠有效回收冷凝熱。通過將冷凝熱提供給生活用水加熱、鍋爐進水預熱等，能夠有效降低酒店暖通空調的能耗。熱回收機組主要有以下優勢特點：①熱回收機組在實際運行時，能夠充分利用制冷系統廢熱，尤其是制冷系統產生的低品位熱量，使其得到充分地利用，從而起到良好的節能效果。②通過利用熱回收機組，還有效減少了排放到環境的廢熱，改善了機組運行的環境問題。尤其是針對冷卻塔，能夠降低其散熱容量，從而減小能源輸入，避免冷卻塔長時間開啟，降低風機運行產生的噪聲污染，有利于環境的改善。③通過應用熱回收機組使用，減少了熱水加熱系統或設備容量，從而減少了不可再生能源的使用，能夠起到良好的能源節約效果。不僅如此，針對生活或工藝熱水的加熱，由于采用了大量的廢熱，因此還能夠有效降低熱水供應系統的能源成本和運行費用。但同時我們也應認識到，在進行廢熱回收利用時，還具有單位時間內水量不高、水溫有限以及季節性等缺陷，因此在實際應用的過程中，還需要一些輔助熱源，且適用場合也會受到一定的限制，需要結合實際情況考慮，科學合理利用。

在本次設計中，針對熱回收機組利用的經濟性分析，需要充分考慮該酒店的實際情況。酒店在實際運營過程中，總冷負荷為4780kw。同時酒店采用了3臺相同的螺桿式冷水機組，每臺機組的額定制冷量為1642kW，那么總額定制冷量為4926kw；根據給水排水專業提供的該酒店生活熱水相關資料來看，酒店在實際運行時，每天消耗的生活熱水總用量為186.99m3，夏季采用當地的自來水，水溫是15℃，經過冷凝熱回收的熱量加熱到40℃，最后再經過燃氣鍋爐加熱到房間內的使用溫度。由上述條件可知，夏季每日熱水可回收的用熱量為1.95kJ。該酒店夏季空調運行時間為5個月，因此賓館在此期間的熱水總耗熱量為292.5kJ。上述計算數值是在賓館滿入住率的情況下得出的，眾所周知，賓館每日的入住率并非定值，是隨著季節等客觀因素時刻變化的，因此，整個供冷季的熱水可回收的熱量并非上述計算值。但經過實踐調查發展，即使酒店入住率為30%的情況下，實際節省電能費用也高達24萬。在整個供冷季，如果酒店的入住率能夠達到80%，將會節省63.7萬元的費用。由此我們能夠認識到，在暖通空調設計中，通過應用回收的冷凝熱去預熱生活熱水，能夠起到非常顯著的節能降耗效果。因此對于酒店和各種娛樂場所等既需空調制冷又需熱水供應的建筑，選用帶冷凝熱回收的冷水機組可降低熱水鍋爐在夏季的使用費用，節約能源，也減少了大量廢熱的排放，更有利于環境改善。

4 結語

總而言之，酒店暖通空調系統設計是一項較為復雜系統的工作，在實際設計過程中，需要深刻認識到相關的設計原則，并結合酒店實際情況，加強其中存在的問題分析，然后結合相應的問題，提出針對性改造設計對策，從而有效降低酒店能耗，幫助酒店節約大量的運行成本。