夏热冬暖地区酒店冷凝热回收方案的比选
夏热冬暖地区酒店冷凝热回收方案的比选
摘要：以珠海某酒店项目为例对热回收式的风冷热泵机组+冷水机组、热回收式的水冷机组+燃油（气）锅炉等两种方案进行了比较研究，指出了在不同的条件下，优选的酒店冷凝热回收方案。
关键词:夏热冬暖地区; 酒店; 冷凝热回收方案
Abstract: a hotel with zhuhai project as an example of the type of heat recovery air-cooled heat pump units + water chillers, heat recovery type water cooling units of + fuel (gas) boilers and other two schemes are compared, and points out that the different conditions, the optimal hotel condensing heat recovery plan.
Keywords: hot summer and warm winter area; Hotel; Condensing heat recovery plan
引言
2006年7月，《深圳经济特区建筑节能条例》获得通过，并于2006年11月开始施行。在该条例中明确规定：采用集中空调系统，有稳定热水需求，建筑面积在一万平方米以上的新建、改建、扩建公共建筑，应当安装空调废热回收装置；未安装的，不得通过建筑节能专项验收。随着国家对节能工作的日益重视，可以预见，相似的举措也会逐步在其他城市实行。鉴于此，本文结合正在设计的珠海某四星级酒店，针对热回收式的风冷热泵机组+冷水机组、热回收式水冷机组+燃油（气）锅炉进行了分析比较。
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一、比较计算的前提条件
（一）空调冷热负荷的计算
该酒店位于珠海市，建筑面积30000m2，客房300套，床位600。酒店夏季需要供冷，冬季需要供热，并需要24小时提供生活热水。酒店计算空调冷负荷为3982kW。计算空调热负荷为1250kW。
（二）生活热水耗热量的计算
因为热回收只能提供热水，故不考虑厨房和洗衣房对蒸汽的需求量，但考虑给厨房提供热水，同时供客房及员工淋浴和盥洗之用。按照规范要求，出水温度可取55℃。故生活热水设计小时耗热量为：夏季为647kw，过渡季节为861kW，冬季为1077kW。（注：夏季进水温度按25℃计算，过渡季节按15℃计算，冬季按5℃计算。）
（三）生活热水水箱容量的计算及加热设备容量的计算
按照规范规定，储热量按照180min设计小时耗热量计算，则计算水箱体积约为60m3，取30m3的热水箱2个。
则加热设备容量为：Qg=1077000-1.163×0.85×60000×50/3=89（kW）（设计小时耗热量持续时间取3小时）
（四）每一天生活热水的耗油量计算
由于生活热水的耗热量属于稳定负荷，故可以按照每天的总热水量计算每天的耗油量。
在计算时锅炉或直燃机的燃烧效率均取0.9，油的密度取0.8×103kg/ m3。
夏季：生活进水在经过空调热回收装置预热后，温度按照45℃计算，则Q=（160×600+100×50）×4187×10/3600=1175kW/d。燃油消耗量：1175×3600/（10400×4.18）/0.9=108kg/d，合135L/d。
同理可算出过度季节燃油消耗量为180L/d。
但是在冬季，制冷机组没有运行，生活进水温度按自来水温度考虑。可算出冬季燃油消耗量为677L/d。
二、两种热回收方案的分析
在酒店冷凝热回收方案中，比较简单的系统是按热量选择风冷热回收机组，不够的冷量部分再配置水冷机组。但是在某些场合，酒店管理公司或咨询公司会要求热水出水温度达到60℃，因而不得不配置燃油（气）锅炉。于是就直接按冷量选择水冷冷水机组，其中一台为带冷凝热回收的水冷冷水机组，为生活热水预热用。再按总热量选择锅炉。
三、初投资的分析计算
方案一：带全热回收的风冷热泵机组+水冷冷水机组
方案二：水冷螺杆机（一台带全热回收）+燃油热水锅炉
生活热水泵、生活热水箱、管道及附件等，也不包含末端的空调设备。
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四、运行费的分析计算
在本文中尝试用负荷频率表法来计算空调系统全年总耗能量。参照《公共建筑节能设计标准》中对IPLV的定义，来确定空调系统在不同负荷时的频数，其具体数值如下表：
本文中即以额定负荷的59%作为全年运行的平均负荷，并以平均负荷作为全年运行费用的计算依据。而在计算耗电量时，为简化计算，假设耗电量与负荷成线性关系。这样的近似计算方法与参考文献2提供的计算方法的计算误差在10%左右，虽然不尽精确，但作为估算方法，还是有可行性的。
由于不同季节的运行方式不一样，因而需要现进行季节划分，在夏热冬暖地区，每年运行季节划分大致如下：过渡季节为3、4、更多内容请访问久久建筑网
5、10、11月，共5个月；供冷季节为6、7、8、9月，共4个月；供暖季节为12、1、2月共3个月。
由于在不同的季节空调系统运行情况不一样，而热水负荷也随季节而变，因而本文按照供冷季节、过度季节、供暖季节三种情况来计算运行费用。酒店的空调系统和热水系统都按照每天24小时运行考虑。
（一）夏季运行费用的计算
两种方案的夏季运行费用如下（按122×24=2928h计算）：
方案一的空调系统额定耗电量1021 kW，平均耗电量602 kW，运行费用为602x2928x1=1762656元；方案二空调系统额定耗电量1049 kW，平均耗电量619 kW，运行费用为619x2928x1=1812432元；方案二热水系统耗油量为135 L/d，热水耗油费用135×7×122=115290，则方案二总费用为1927722元。（ 注： 电价按照1元/ kWh计算，油价按照7元/L计算。）
（二）过度季节运行费用的计算
按照参考文献1的统计数据，在过度季节，空调的最大冷负荷按照设计负荷的60%考虑，因而在过度季节的额定耗电量近似等于设计耗电量的60%。此时，两种方案的运行费用如下（按153×24=3672h计算）：
方案一的空调系统额定耗电量612 kW，平均耗电量361 kW，运行费用为361x3672x1=1325592元；方案二空调系统额定耗电量630 kW，平均耗电量371 kW，运行费用为371x3672x1=1362312元；方案二热水系统耗油量为180 L/d，热水耗油费用180×7×153=193137，则方案二总费用为1555449元。
（三）供暖季节运行费用的计算
在冬季运行时，由于室外温度低于风冷机组在标况下的温度，其制热量需要修正。而在夏热冬暖地区，室外计算干球温度最低为2℃。在室外温度为2℃时，风冷热泵热效率为0.9，此时机组总热量为776×2×0.9=1396 kW，大于空调供暖和热水的总负荷：1250+89=1339kW，满足冬季的使用要求。在2℃时，单台风冷热泵的制热量为698 kW，机组输入功率180 kW。
在上述前提下，两种方案在冬季的运行费用如下（按90×24=2160h计算）：方案一的空调系统额定耗电量434 kW，平均耗电量256 kW，运行费用为256x2160x1=552960元；方案二空调系统额定耗电量45 kW，平均耗电量26.5 kW，运行费用为26.5x2160x1=57240元；方案二热水系统耗油量为677 L/d，热水耗油费用677×7×90=426510；方案二空调热水系统耗油量为2407 L/d，热水耗油费用2407×7×90=1516536；则方案二总费用为2000286元。
五、计算数据分析
由上述计算可知，方案一初投资为367.8万元，年运行费用为363万元，方案二初投资为329.8万元，年运行费用为548万元。由此可见，虽然方案一的初投资稍高，但是方案一的运行费用具有明显的优势。和带热回收的水冷机组+燃油锅炉相比，投资回收期仅需要0.2年。
若改用天然气为燃料，由于天然气热值为8400 Kcal/M3，气价约3.5元/ M3，则每元钱获得的热量为2160 Kcal（考虑燃烧效率0.9），而轻油热值10400Kcal/kg，油价约7元/kg，则每元钱获得的热量为1337 Kcal，可见，如果使用天然气为燃料，燃料费用为燃油的1337/2160=0.62。则方案一的运行费用为363万元，方案二的运行费用为460万元。
可见在即使有天然气可用的情况下，方案一的运行费用仍具有明显的优势。
六、结论
本文对夏热冬暖地区酒店的冷凝热回收方案进行了分析计算，结果表明，对于夏热冬冷低区的中小型酒店而言，采用带热回收的风冷热泵机组+冷水机组是最佳选择。但是在珠海这个酒店项目中，由于酒店管理方要求设锅炉房，因而最终选择的是方案二。
参考文献
[1]周一芳，周邦宁. 空调冷源的部分负荷性能系数计算分析.暖通空调，2002，32（6）
[2]李苏泷. 冷水机组综合部分负荷性能指标与能耗计算. 暖通空调，2005，35（11）
[3]公共建筑节能设计规范 GB 50189-2005[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2005
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