2023年《酒店冷热源设计多种节能技术综合应用》.doc

酒店冷热源设计多种节能技术综合应用 多种节能技术在酒店冷热源综合应用海南中电工程设计陈玮吉 ：比照分析局部热回收型冷水机组和全热回收型水源热泵机组的不同特点。针对某酒店的建筑特性、使用特点和冷热负荷需求，联合设计改酒店的冷热源供给系统——合理搭配全热回收型水源热泵机组、离心式冷水机组及锅炉系统，使冷热源供给系统到达最正确配比，尽量保证各机组能长时间在最正确效率状态下运行，即能到达酒店五星级效劳的设计要求，又尽可能降低冷水机组和锅炉设备的装机容量，同时做到节约能源，减少排放。并在比照经济性的根底上得出设备选型结论。 关键词：酒店全热回收型机组锅炉冷热源组合节能 Abstract：AnalyzingthedifferentcharacteristicsofpartialheatrecoverychillersandFullheatrecoverychillers.Accordingtotheconstructioncharacteristicsandthecharacteristicsofcoolingandheatingload,wecombiningdesignedthecoolingandheatingsourcesupplysystemofthishotel.Withthebestloadratioofthefullheatrecoverychillers、centrifugalchillersandboilerssystems,wecannotonlymeetthedesignrequirementsofthefive-starhotelservice,butalsotominimizethecapacityofchillerandboilerequipmentsatthesametimesavingenergyandreducingemissions. Keywords：HotelFullheatrecoverychillersboilercoolingandheatingresource1洗衣房负荷特点2、洗衣房热水量在酒店、医院等公共建筑的暖通设计工作中，通常空调冷源系统的冷凝热都排放到室外环境中，而建筑的采暖、生活热水、蒸汽又全部需要消耗燃料获取。因此，如何有效合理的利用冷凝器散热于采暖和生活热水以节约能耗，同时又不影响其制冷效果，一直是暖通节能设计研究探讨的重要课题。然而，对于不同地区、不同功能的建筑，其冷、热源的需求有着各自不同的特点。本文着重介绍三亚某五星级度假酒店的冷热源系统联合设计的设备选型：采用全热回收型水源热泵机组，回收冷凝器热量来加热生活热水，通过仔细分析耗冷量及耗热量的数值，合理搭配离心式冷水机组及锅炉系统，使冷热源到达最正确配比，尽量保证各机组在最正确效率下运行，并到达酒店五星级效劳的设计要求。2全热回收型冷水机组工作原理冷水机组的热回收形式包括两种：局部热回收型和全热回收型。局部热回收是在压缩机与冷凝器之间增加局部热回收换热器，利用制冷剂从压缩机排出的过热蒸汽冷却到饱和冷凝温度时的冷却显热。一般为总的冷凝热的15－20％左右。这种方式的特点是：热回收换热器有冷凝器的预冷器作用，提高冷却效果；根本不用改变原有控制系统；热回收量有限，仅为过热冷却显热量；仅在制冷时候才能有热回收，在不制冷时，不能单热回收[1]。全热回收型区别于热回收型的是：把热回收器与冷凝器复合在一起，热回收水路和冷却水路独立但都与同一制冷剂回路进行热交换，单个水路均满足冷凝冷却要求，故可实现100％的热回收，从水路上看是两个相当于并联的水盘管，分别接至储热水箱和冷却塔，从制冷剂回路来看就是一个冷凝器[2]。全热回收型机组的特点是：制冷+全部热回收时机组综合能效COP高达8~10。对冷凝器的热回收量更高。一机多用，可降低投资、减少运行本钱、减少污染。系统共有3个工作模式，分别为：〔1〕与常规机组一样的制冷模式：冷却水流向②—⑤，冷冻水流向③—⑥。〔2〕以全热回收模式运行，在供热的同时提供空调冷冻水。冷却水流向②—④，冷冻水流向③—⑥。〔3〕以热泵的形式运行，单独供热，蒸发器的冷水通过冷却塔吸热。热水流向②—④，冷水流向③—⑤。管路间的切换均可通过电动密闭阀实现自动远程控制。 3工程概况本酒店位于三亚海棠湾，属于五星级休闲度假型酒店，建筑面积108279.15平方米。客房总数740间，主要包括：客房区、公共区〔会议、餐饮、大堂等〕及后勤区。游客人数年分布呈现明显的峰谷特点：在春节、国庆等长假期间，游客数量到达顶峰，入住率一般在80%以上，在其他时间那么保持在60%以下。酒店对空调系统、生活热水系统的要求都属比拟高端。4冷热源设计要求 4.1冷源需求特点酒店满负荷运行，逐时计算的最大冷负荷为2140RT。而其在几种常见经营状态下的冷负荷情况如表1所示：该酒店在下述几种运营状态下，冷负荷占最大计算负荷的比例值有：13%，21%，67%，80%，89%，100%这几种。表1冷负荷综合分析表入住率100%时 顶峰期宴会厅、会议室等局部不开时夜间室外温度25℃时客房局部负荷〔KW〕4102410216032666公共及后勤局部负荷〔KW〕3609258102346合计〔KW〕7527668316035012占最大负荷比例100%89%21%67%入住率60%时 顶峰期宴会厅、会议室等局部不开时夜间室外温度25℃时客房局部负荷〔KW〕246124619622666公共及后勤局部负荷〔KW〕3609258102346合计〔KW〕607050429625012占最大负荷比例80%67%13%67% 注：经过调查，公共及后勤局部的冷负荷通常不随入住率变化而变化。由表1分析可知：宴会厅、会议室为酒店不长久运行的区域，这局部冷负荷占最大设计值的11%。酒店入住率最高的时候通常为春节，室外温度25℃左右，需要长时间运行区域，如客房、后勤区及公共区的总冷负荷日间只到达最大设计值的67%，夜间到达13%。在夏季时候，入住率平均到达60%，此时冷负荷日间通常维持在最大设计值的67%，而夜间仅为21%。由图二分析，可知在凌晨到黎明时段，酒店总冷负荷约占最大冷负荷的21%。因此冷冻机组在选型时，需要保证在67%、21%区间，机组能高效运行，方能取得最正确的节能效果。 2.2热源需求特点因该酒店地处热带海滨，常年需要空调。不设计采暖系统，热源主要用于生活热水。根据设计要求，生活热水设计供水温度为60℃，主要用于客房区及公共区。其中，客房区热水采用与冷水同源的闭式供水系统，公共区热水采用开式供水系统。根据给排水专业计算，入住率为100%时，最大小时耗热量2698KW，折合蒸汽量3.86t/h，其中客房局部热量为2.2t/h。入住率为60%时，最大小时耗热量1618.8KW，最大小时耗蒸汽量2.32t/h，其中客房局部热量为1.32t/h根据相关专业提资，厨房需要最大蒸汽量1.9t/h，洗衣房用蒸汽量2.55t/h；合计4.45t/h。5设备选型 5.1方案概述酒店冷源为全热回收型水源热泵机组和水冷式离心机组，并联运行；生活热水热源选用全热回收型水源热泵机组作为生活热水的常用热源，利用洗衣房的蒸汽锅炉作为备用热源。酒店通常在全热回收模式下运行。可在为酒店空调提供冷冻水的同时，将产生生活热水储存在热水箱中。当热水箱温度已到达设计要求，自动切换到制冷状态，制冷产生的热量由冷却塔散发。 5.2冷水机组选型选用水冷式离心机组及2台全热回收型水源热泵机组共同制冷。离心机组制冷量750RT，螺杆机单独制冷时冷量400RT，全热回收状态下冷量300RT。如表2所示。表2：冷冻站机组选型 机组型号 机组工况 冷凝器温度℃ 制冷量〔RT〕 制热量〔kw〕 提供冷量比例〔取整〕 数量全热回收型水源热泵机组热泵50300146615%2制冷40400 20%离心机制冷40750 35%2根据表2数据，并结合表1分析：1、当螺杆机单独制冷时，系统提供总冷量为2300RT，超过最大计算负荷7.5%；而热泵状态下运行时，系统提供总冷量为2100RT，根本满足酒店最大冷负荷需求。2、春节期间，开启1台离心机组及2台全热回收机组〔全热回收模式〕，提供的制冷量为最大设计值的65%，即可满足日间的主要空调要求。同时可提供2932KW的热量，完全满足酒店生活热水热量需求。夜间仅开启1台全热回收机组〔全热回收模式〕，即可满足空调要求，并能满足客房局部的生活热水热量需求。3、在夏季平均入住率60%时，开启1台离心机组及2台全热回收机组，一台为全热回收模式，一台为制冷模式，可提供的制冷量为最大设计值的70%，即可满足日间主要的空调要求。同时可提供1466KW的热量，也根本能满足酒店生活热水热量需求。夜间仅开启1台全热回收机组〔制冷模式〕，即可满足空调要求。4、上述两种模式为酒店主要的运行模式。在其他运行时候，机组可灵活搭配，使机组大局部时间能接近满负荷运行，以保证机组的运行效率。 5.3热源选型如果单独按照热量计算，需要最大供热量为8.31t/h。需要采用三台锅炉，额定蒸汽量为1台2t/h及2台4t/h。方能满足其中一台检修时，其他两台能至少能满足最大蒸汽用量的60%。现采用了全热回收型机组后，生活热水可完全由冷冻站提供。锅炉选型可大大降低。采用三台锅炉，每台额定蒸汽量为2t/h。根本满足酒店需求。这样也减少了锅炉设备的投资，减小了锅炉房的面积。锅炉系统还需设计汽——水换热系统，以便在电力系统出现故障时能充分保障酒店客人的生活热水需求。同时锅炉采用油气两用，也保证了锅炉在其中一种燃料暂缺时的热量供给。这都在最大程度上保证了酒店效劳品质。6运行本钱分析 6.1常规方案——方案一：水冷式冷水机组加燃气锅炉系统方案此方案为酒店冷热源常见设计方案。采用水冷式冷水机组作为空调冷源，机组为变频式，并联运行，根据表1数据，按20%、40%、40%的比例关系选择冷水机组；采用燃气锅炉制备生活热水，根据表2数据，选用2台热水锅炉。燃气锅炉和冷水机组的选型详见表3。表3方案一冷热源机组配比机组型号制冷量〔kw〕制热量〔kw〕电功率〔kw〕天然气耗量〔Nm3/h〕数量离心式冷水机组3059 530 2螺杆式冷水机组1582 299 1燃气锅炉 1400 1402 6.2设计方案——方案二：全热回收型水源热泵机组加水冷式离心机组系统方案设备选型见表2。机组运行的耗电量如表4所示。 6.3两种方案的经济性分析表4方案二冷热源机组配比机组型号机组工况冷凝温度电功率〔kw〕全热回收型水源热泵机组热泵50303制冷40250离心机制冷40485根据表1的数据，每天酒店所需总热量：6.54万MJ。选用全热回收机组时，同时还可以利用的冷量为：5.0万MJ。现以此数据为依据，计算两种方案分别耗能量及运行费费用〔根据海南当地能源收费标准，电费按0.8元/度计算；天然气费用按3.73元/m3计算，天然气燃烧值按36MJ/Nm3计算，不考虑系统热损失〕。日耗电量计算公式：N=Ne×Q/(3600Qe)其中，Ne—制冷机组额定电功率，见表3，表4；Q—每天制冷量，5.0×107kJ；Qe—制冷机组额定制冷量表3，表4；日消耗天然气量计算公式：N=Qr/36其中，Qr—每天制热量，6.54×107MJ；计算两种方案年消耗用差时，空调时间按每年10个月计算，该酒店年平均入住率按50%计算。表6两种方案运行费用比拟 平均日耗能量方案一方案二 制冷量(MJ)6.54万6.54万 制热量(MJ)5.0万5.0万 耗电量(KWh)2406.43754.8 电费〔元〕1925.13003.8 消耗天然气量(Nm)1816.70 消耗天然气费用〔元〕6776.30 日耗总费用〔元〕8701.43003.8 两种方案日消耗用差〔元〕5697.6 两种方案年消耗用差〔万元〕171 注：空调年运行时间按300天计算。 综上计算可得，如果该酒店满负荷运行，由于可