某酒店冷水机组热回收方案比较

张美玲，陈东哲

（广东省建筑设计研究院，广州 50010）

0 引言

节能减排是新时期国家政策的重要方向，国家努力倡导建设能源节约型、环境友好型社会。酒店、宾馆是典型的公共建筑。高标准酒店宾馆都设有中央空调系统和24小时热水供应，一般的空调系统和热水系统设置标准为：冷水机组提供空调冷冻水，热泵热水机或热水锅炉提供生活热水及采暖热水。对于酒店建筑这种常规的空调和热水系统，空调在制冷的同时会产生大量的冷凝热，排放到环境中会造成严重的热污染，生活热水供应又需要锅炉燃烧燃气或者燃油，这时会产生大量的二氧化碳及其他气体排放到大气中，会造成较为严重的环境污染问题。由此可以看出酒店建筑需要两次能耗才能产生所需要的冷冻水和热水，而且环境污染问题比较严重。为了解决以上问题，空调系统采用热回收机组可以在一定程度上减少热污染和锅炉废气的排放，能够起到很好的节能和环境保护作用，目前星级酒店在设计的过程中很看重中央空调系统的节能设计，及热回收的利用，有文献调查星级酒店空调能耗占建筑总能耗的49%左右［1］，有些酒店的空调能耗占比甚至高达65%，尤其是在7、8月份空调系统用电量占比最大达到75%［2］，有较大的节能潜力，所以目前大部分新建及改造的酒店业主都会要求空调系统采用热回收的形式，一些高端五星级酒店对于热回收已经成为强制性要求。

1 项目概况

本工程位于广东省佛山市顺德区龙江镇，本酒店地下二层，地上二十六层，建筑高度99.6m，酒店建筑总面积约32836m2，空调面积22012m2，计划于2016年投入使用。

根据酒店所在的位置及使用特点，酒店设有中央空调系统和24小时热水供应。普通的空调系统冷水机组在运行时要通过冷却水系统或冷凝风扇排出大量的冷凝热，在制冷工况下运行，冷凝热可达制冷量的1.15～1.3［3］倍，随着社会节能和环保意识的日益增强，对冷水机组的冷凝排热进行回收得到了越来越广泛的重视。特别是在宾馆、医院等应用场合，在供冷的同时又需要一定温度和流量的生活热水，所以本项目通过分析空调冷负荷特性及生活热水的使用情况，选择合理的冷水机组热回收方案，达到最佳的节能效果。

2 空调系统和热水系统方案设计

通过分析建筑特点及空调系统的冷量和热水的供应量，最终确定了两套方案：方案一：三台螺杆式冷水机组加一台全热回收机组；方案二：三台螺杆式冷水机组加一台高温热水机组（冷回收）。

2.1 冷水机组配置

本工程方案采用三台相同制冷量的螺杆式冷水机组做为本项目的空调制冷主机，优势：1. 在满足酒店不同工况下的冷负荷情况下，相同机组，可以减少备用泵；2. 机组相同维护采购更加方便。

2.2 热回收系统配置

关于热回收最终考虑了两种方案：方案一、配置一台全热回收机组；方案二、配置一台高温热水机组。

两种方案的特点：方案一热回收机组在制冷模式和热回收模式之间切换，制冷工况下，冷凝器侧提供冷冻水用以空调制冷，蒸发器冷却水接到冷却塔，热回收工况下，冷凝器侧提供冷冻水用以空调制冷，蒸发器冷却水接到热水储水箱，加热生活热水，可以看出采用热回收机组蒸发器需要有两组接管，一组接到冷却塔，另外一组接到生活热水储水箱；方案二高温热水机组用来制热水的同时制冷，即为冷回收，蒸发器只需接到热水储水箱即可，此机组不可以单独用来制冷或制热，必须冷热同时供应时才开启，单独制冷由其他三台高效制冷机组提供。

给排水所提供生活热水量数据如表1所示，该酒店最高日用水量为148.6m3/d，最大小时耗热量为1184.8kW。

表3 生活热水用水量

images/BZ_36_307_407_455_442.pngimages/BZ_36_548_407_770_443.pngimages/BZ_36_877_407_1136_442.pngimages/BZ_36_1243_407_1465_443.pngimages/BZ_36_1567_407_1790_443.pngimages/BZ_36_1896_407_2156_443.pngimages/BZ_36_351_480_413_506.pngimages/BZ_36_325_542_435_576.pngimages/BZ_36_307_608_454_643.pngimages/BZ_36_638_480_682_505.pngimages/BZ_36_638_547_682_572.pngimages/BZ_36_638_613_682_639.pngimages/BZ_36_985_480_1028_505.pngimages/BZ_36_985_547_1029_572.pngimages/BZ_36_985_614_1026_639.pngimages/BZ_36_1332_480_1375_505.pngimages/BZ_36_1332_547_1373_572.pngimages/BZ_36_1332_614_1373_639.pngimages/BZ_36_1647_480_1710_505.pngimages/BZ_36_1657_547_1699_572.pngimages/BZ_36_1657_614_1701_640.pngimages/BZ_36_1996_480_2056_506.pngimages/BZ_36_2005_547_2049_573.pngimages/BZ_36_2004_614_2049_639.pngimages/BZ_36_345_675_418_711.pngimages/BZ_36_622_680_700_706.pngimages/BZ_36_976_681_1038_706.pngimages/BZ_36_1326_681_1386_706.pngimages/BZ_36_1639_680_1716_706.pngimages/BZ_36_1980_681_2076_706.png

根据生活热水用量，进行全热回收机组和高温热水机组的选型

表4 全热回收机组和高温热水机组参数

3 方案比较

为了选择更加合理的方案，对两种配置在运行的经济性和初投资两方面进行了对比。

3.1 运行经济性比较

方案一热回收工况下的综合性能系数COP为5.7，方案二热水机组的综合性能系数COP为5.7，方案一在热回收工况下和方案二的节能性相同，但热回收机组一天24小时不是全都在热回收工况下运行，当全热回收机组以制冷工况运行时，机组的COP为4.953，远小于5.7，可见全热回收在实际运行过程中的节能性没有高温热水机组的节能性好，由此可判断采用高温热水机组比采用全热回收机组更加节能。同时在空调季节当中根据酒店实际的管理经验，空调实际负荷基本上是在设计负荷的15%-60%之间的，即实际负荷为520-2077kW之间，根据表4，可看出，螺杆式冷水机组的负荷大于35%的情况下（即冷负荷大于512kW），螺杆式冷水机组大于热回收机组制冷工况的的COP值，故由此可以看出空调实际运行当中，开启螺杆式冷水机组比开启全热回收机组更加节能，所以全热回收机组只在热回收工况下运行才是节能的，此时全热回收机组相当于高温热水机组，由此可以看出，方案二更具有节能及优越性。

当过渡季节或者冬季时，在广东区域客人会根据不同的需求，有时仍需开启空调，同时像洗衣房、厨房这些区域一年四季都是需要空调降温的，而这时的生活热水的用热量是很大的，基本上生活热水用热量是时刻大于空调负荷的，这时可开启高温热水机组，蒸发器侧冷冻水用以提供空调冷负荷，冷凝器侧制得生活热水储存在生活热水储水箱中，用以加热生活热水，起到了很好的节能作用。

高温热水机组开启时，相当于在制热水的同时，将蒸发器侧的冷水用来空调制冷，冷热同时得到了利用，不会向周围环境排放废热。在酒店需要空调冷负荷的前提下，假设运行一小时，产生的热量为1948680kJ。天然气的燃烧值为35588kJ/m3，则运行一小时相当于可以减少54.7m3的天然气利用，在节约天然气的前提下能减少二氧化碳等气体的排放，节能减排效果明显。

通过比较，采用高温热水机组比采用热回收机组更加节能，所以方案二比方案一更加优越。

3.2 初投资比较

由于全热回收冷凝器有两组进出水管，还需要根据不同工况进行切换，通过咨询厂家全热回收机组比高温热水机组造价大概要高10%以上，以此项目为例：全热回收机组厂家报价42.3万，高温热水机组厂家报价34.3万；由两种方案的系统图可以看出，采用全热回收机组的方案由于其制冷模式下，冷凝器侧冷却水要接到冷却塔，所以采用全热回收机组还要增加两台冷却水泵和一部分冷却水管的管道，同时由于全热回收机组增加了两台水泵，对于配电及控制方面也增加了一部分投资，此部分大约增加5万元的初投资。

综上所述方案二在初投资方面要比方案一节约13万元，所以在初投资方面方案二比方案一更加优越。

图1 方案二系统图

4 结论

综上比较无论是运行的节能性还是初投资，方案二比方案一更好，最终该项目采用了方案二的设计，由此可以推广到酒店建筑可采用螺杆（离心）式冷水机组加高温热水机组的空调设计方案，但前提是高效水冷螺杆（离心）机组能够满足酒店部分空调负荷下运行。