結合酒店設計淺談暖通空調系統的節能措施

廖志超

摘 要：隨著我國社會經濟建設的不斷飛速發展，各地區酒店的建設步伐也不斷加大，尤其是很多高檔次的酒店日益增多。本文結合某酒店空調設計，從建筑空調系統設計方案的角度概述了利用水源熱泵型機組為建筑的節能措施，并對系統運行費用進行了分析，為類似工程暖通空調系統設計提供了參考。

關鍵詞：新風熱回收空調機組；螺桿式全熱回收機組；建筑節能

1 前言

隨著人們生活水平的提高，暖通空調成為人們生活中不可缺少的部分，它通過調節室內環境溫度及濕度，使人們在工作及生活中擁有舒適的環境。據統計，我國建筑能耗約占全國總能耗的35%，空調能耗約占建筑能耗的50%～60%。由此可見，暖通空調能耗占總能耗的比例高達22.75%，因此，如何在保證人們生活質量的同時降低能耗就顯得尤為重要，暖通空調系統在設計時的技術水平就已經決定了空調產品的節能環保性能，本文以空調設計的實例來分析節能措施在空調設計中的應用。

2工程概況

該工程為泉州市某五星級酒店，地上24層，地下共2層，建筑高度99.9 m，總建筑面積為46304 m2。

各層建筑房間主要功能：地下二層為車庫，制冷機房，水泵房；地下一層為鍋爐房，洗衣房，酒店后勤區；首層為酒店大堂，宴會大堂，前場辦公；二層為酒店辦公；三層為宴會廳，酒店會議室；四層為酒店泳池、健身、SPA；五層為酒店餐廳；六層為酒店辦公、茶吧；七層～二十四層為酒店客房。

3空調系統的節能

3.1空調系統的選擇

酒店大開間房間采用全空氣系統，酒店客房采用空調形式為風機盤管加新風熱回收空調機組的空調形式，其余房間采用風機盤管加新風的空調方式[1]。

3.2冷源設計

3.2.1室外、室內設計參數

室內設計溫度：冬季18℃～22℃，夏季24℃～26℃。相對濕度：冬季不小于30%，夏季50%～60%。冬季室外平均風速4 m/s，夏季室外平均風速3.1 m/s[2]。冷負荷指標：104.5 W/m2，熱負荷指標：31.3 W/m2，同時使用系數0.8。制冷總負荷：4839 kW，空調制熱負荷：1450 kW。

3.2.2冷源的選擇

（1）根據空調系統復核計算結果進行選擇，配置的機組數量應最少滿足其中1臺機組檢修要求，其余機組滿足總負荷量67%的要求。

（2）根據冷負荷分析，在制冷季最低的冷負荷范圍大約是300 kW～1000 kW（285 RT），考慮到制冷季在部分負荷效率較高的特點，所選擇制冷機的最小冷量不應低于350RT，而其冷量的調節范圍是200 kW～1230 kW，在過渡季節時也可很好地適應負荷的變化。

（3）本項目的全年制冷季長達8個月，對于酒店項目而言適合考慮合適的熱回收方案，而回收的熱量可以用于加熱酒店生活熱水。

（4）選擇高效節能的產品，按規范要求（見GB50736-2012規范8.2.1條），大于等于1758 kW（500 RT）宜選擇離心機組，1054 kW～1758 kW（300 RT～500 RT）宜選擇螺桿機或離心機[3]。

3.2.3關于熱回收技術方案的選擇

夏季空調系統制冷運行時將室內的熱量帶走，并通過冷卻塔將其排放至室外大氣中。如果在這個過程中，可以將空調系統排除的熱量利用起來，則可以實現很好的節能效果。而對于酒店項目，空調系統的排熱恰恰有非常好的“用武之地”，即可用于制備生活熱水。

對于空調制冷系統在運行過程中排出熱量的熱回收方案為設置水源熱泵機組從空調冷凍水或冷卻水中提取熱量，具體分析見上表：

綜合分析：

（1）由于水源熱泵機組完全獨立于制冷系統，二者的運行不會相互影響，不會影響制冷機的運行效率且只要在制冷季就可以“長期提供”穩定的高溫熱水。

（2）水源熱泵機組可以提供最高達62℃熱水，完全可以直接用于生活熱水，而不必啟動燃氣鍋爐。

（3）由于熱泵機組可以供熱也可以供冷（僅可采用冷凍水側的串聯），所以在冷源配置中，可以充當備用冷源的角色，提高系統的安全性，可靠性。

根據上述分析，本項目采用“冷凍水管側的串聯布置”方案。

3.2.4冷源配置方案

根據上述分析以及本項目的總冷負荷4839 kW（1376RT），考慮以下2套方案：

方案一：4臺350RT的螺桿機，其中2臺采用水源熱泵型機組。

方案二：4臺350RT的螺桿機，其中2臺采用50%的全熱回收型機組。

為了全面比較這兩套備選方案的節能性，提供“傳統方案”作為對比。傳統冷源方案，也是目前酒店項目中廣泛采用的冷源方案，即“二大+1小”的方案，對于本項目而言，可采用2臺550RT離心機+1臺350RT螺桿機。對于傳統方案，在制冷機需要開啟鍋爐來供應生活熱水的熱負荷。

3.2.5冷源方案技術經濟分析

從技術性能方面分析不同方案：

（1）傳統方案：2臺550RT離心機+1臺350RT螺桿機。

①冷源設備的制冷性能：第一，離心機、螺桿機設備成熟、可靠。第二，離心機制冷能效比高，COP可以達到5.6，部分負荷時的IPLV可以達到6.4。螺桿機制冷能效比較高，COP可以達到5.1，部分負荷時的IPLV可以達到6.7。第三，使用壽命20年～25年。第四，運行維護簡單。

②制冷系統的性能：各臺主機的運行功能明確，系統構成簡單，控制簡單。

③在全年8個月的制冷季，熱水制備性能分析：第一，該冷源方案不具備供熱能力。第二，鍋爐需要全年運行，以滿足全年的生活熱水和冬季空調的供熱需求。

④冬季供熱能力：該冷源方案不具備供熱能力。

（2）方案一：4臺350RT的螺桿機，其中2臺采用水源熱泵型機組。

①冷源設備的制冷性能：第一，設備成熟、可靠。第二，螺桿機制冷能效比較高，COP可以達到5.1，部分負荷時的IPLV可以達到6.7。第三，使用壽命20年～25年。第四，運行維護相對簡單。

②制冷系統的性能：各臺主機的運行功能相對明確，系統構成簡單。但由于熱泵機組“冷熱兩用”，控制邏輯相應復雜，控制系統也相對復雜。

③在全年8個月的制冷季，熱水制備性能分析：第一，根據全年能耗分析，全年冷負荷高于3500 kW （995RT）的小時數約140小時，占制冷季的2.5%（制冷量超過3300 kW時需要啟動4臺制冷機制冷）。第二，在熱泵運行的97.5%時間里可以制備60℃的熱水。第三，在制冷季，熱水鍋爐幾乎不需運行。

④冬季供熱能力：冬季需要供酒店有大量的內區。

（3）方案二：4臺350RT的螺桿機，其中2臺采用50%的全熱回收型機組。

①冷源設備的制冷性能：第一，螺桿機設備成熟、可靠。而全熱回收型，內部控制復離心機制冷能效比高，COP雜，可靠性降低。第二，螺桿機制冷能效比較高，COP可以達到5.1，部分負荷時的IPLV 可以達到6.7。但是，全部熱回收機組在制冷時的效率降低25%～30%，制冷COP不到3.0。第三，使用壽命20年～25年。第四，冷機種類多，運行維護相對復雜。

②制冷系統的性能：各臺主機的運行功能明確，系統構成簡單，控制簡單。

③在全年8個月的制冷季，熱水制備性能分析：第一，在熱回收機組運行的100%時間里可以制備55℃的熱水。第二，在制冷季，熱水鍋爐仍需長時間的連續運行。

④冬季供熱能力：該冷源方案在非制冷季不具備供熱能力。

在經濟性能分析方面，上表主要針對不同方案的經濟匯總：

上述二套方案均較傳統方案有較大幅度的節能。在二個備選方案中，方案一投資最低，制冷/制熱的綜合運行費用最低。方案二投資最高，制冷/制熱的綜合運行費用最高。

4結論

綜上所述，采用4臺350RT的螺桿機，其中2臺采用水源熱泵型機組比傳統的設計方案均能有效地節省建筑能耗，達到節能的目的，但暖通空調的節能措施不僅限于此。因此，在建筑暖通空調的設計過程中，要因地制宜全面考慮各種因素，綜合各種節能技術觀念，盡可能多地提高節能效率，從而促進我國建筑業的持續發展。

參考文獻

[1]劉仁品.暖通空調節能存在的問題及改進措施的討論[J].環境與生活，2014（12）.

[2]王桂君.暖通空調節能存在的問題與解決措施[J].中國科技博覽，2009（05）：1.

[3]譚翠萍，郭雪梅.節能環保技術在暖通空調系統中的應用[J].商品與質量，2017（50）：218.