廖志超
摘 要:隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷飛速發(fā)展,各地區(qū)酒店的建設(shè)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(jié)合某酒店空調(diào)設(shè)計,從建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案的角度概述了利用水源熱泵型機(jī)組為建筑的節(jié)能措施,并對系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了分析,為類似工程暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計提供了參考。
關(guān)鍵詞:新風(fēng)熱回收空調(diào)機(jī)組;螺桿式全熱回收機(jī)組;建筑節(jié)能
1 前言
隨著人們生活水平的提高,暖通空調(diào)成為人們生活中不可缺少的部分,它通過調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境溫度及濕度,使人們在工作及生活中擁有舒適的環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計,我國建筑能耗約占全國總能耗的35%,空調(diào)能耗約占建筑能耗的50%~60%。由此可見,暖通空調(diào)能耗占總能耗的比例高達(dá)22.75%,因此,如何在保證人們生活質(zhì)量的同時降低能耗就顯得尤為重要,暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計時的技術(shù)水平就已經(jīng)決定了空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保性能,本文以空調(diào)設(shè)計的實例來分析節(jié)能措施在空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)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(jī)房,水泵房;地下一層為鍋爐房,洗衣房,酒店后勤區(qū);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(diào)系統(tǒng)的節(jié)能
3.1空調(diào)系統(tǒng)的選擇
酒店大開間房間采用全空氣系統(tǒng),酒店客房采用空調(diào)形式為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)熱回收空調(diào)機(jī)組的空調(diào)形式,其余房間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的空調(diào)方式[1]。
3.2冷源設(shè)計
3.2.1室外、室內(nèi)設(shè)計參數(shù)
室內(nèi)設(shè)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(fēng)速4 m/s,夏季室外平均風(fēng)速3.1 m/s[2]。冷負(fù)荷指標(biāo):104.5 W/m2,熱負(fù)荷指標(biāo):31.3 W/m2,同時使用系數(shù)0.8。制冷總負(fù)荷:4839 kW,空調(diào)制熱負(fù)荷:1450 kW。
3.2.2冷源的選擇
(1)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)復(fù)核計算結(jié)果進(jìn)行選擇,配置的機(jī)組數(shù)量應(yīng)最少滿足其中1臺機(jī)組檢修要求,其余機(jī)組滿足總負(fù)荷量67%的要求。
(2)根據(jù)冷負(fù)荷分析,在制冷季最低的冷負(fù)荷范圍大約是300 kW~1000 kW(285 RT),考慮到制冷季在部分負(fù)荷效率較高的特點(diǎn),所選擇制冷機(jī)的最小冷量不應(yīng)低于350RT,而其冷量的調(diào)節(jié)范圍是200 kW~1230 kW,在過渡季節(jié)時也可很好地適應(yīng)負(fù)荷的變化。
(3)本項目的全年制冷季長達(dá)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(jié)能的產(chǎn)品,按規(guī)范要求(見GB50736-2012規(guī)范8.2.1條),大于等于1758 kW(500 RT)宜選擇離心機(jī)組,1054 kW~1758 kW(300 RT~500 RT)宜選擇螺桿機(jī)或離心機(jī)[3]。
3.2.3關(guān)于熱回收技術(shù)方案的選擇
夏季空調(diào)系統(tǒng)制冷運(yùn)行時將室內(nèi)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(diào)系統(tǒng)排除的熱量利用起來,則可以實現(xiàn)很好的節(jié)能效果。而對于酒店項目,空調(diào)系統(tǒng)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(diào)制冷系統(tǒng)在運(yùn)行過程中排出熱量的熱回收方案為設(shè)置水源熱泵機(jī)組從空調(diào)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(jī)組完全獨(dú)立于制冷系統(tǒng),二者的運(yùn)行不會相互影響,不會影響制冷機(jī)的運(yùn)行效率且只要在制冷季就可以“長期提供”穩(wěn)定的高溫?zé)崴?/p>
(2)水源熱泵機(jī)組可以提供最高達(dá)62℃熱水,完全可以直接用于生活熱水,而不必啟動燃?xì)忮仩t。
(3)由于熱泵機(jī)組可以供熱也可以供冷(僅可采用冷凍水側(cè)的串聯(lián)),所以在冷源配置中,可以充當(dāng)備用冷源的角色,提高系統(tǒng)的安全性,可靠性。
根據(jù)上述分析,本項目采用“冷凍水管側(cè)的串聯(lián)布置”方案。
3.2.4冷源配置方案
根據(jù)上述分析以及本項目的總冷負(fù)荷4839 kW(1376RT),考慮以下2套方案:
方案一:4臺350RT的螺桿機(jī),其中2臺采用水源熱泵型機(jī)組。
方案二:4臺350RT的螺桿機(jī),其中2臺采用50%的全熱回收型機(jī)組。
為了全面比較這兩套備選方案的節(jié)能性,提供“傳統(tǒng)方案”作為對比。傳統(tǒng)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(jī)+1臺350RT螺桿機(jī)。對于傳統(tǒng)方案,在制冷機(jī)需要開啟鍋爐來供應(yīng)生活熱水的熱負(fù)荷。
3.2.5冷源方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
從技術(shù)性能方面分析不同方案:
(1)傳統(tǒng)方案:2臺550RT離心機(jī)+1臺350RT螺桿機(jī)。
①冷源設(shè)備的制冷性能:第一,離心機(jī)、螺桿機(jī)設(shè)備成熟、可靠。第二,離心機(jī)制冷能效比高,COP可以達(dá)到5.6,部分負(fù)荷時的IPLV可以達(dá)到6.4。螺桿機(jī)制冷能效比較高,COP可以達(dá)到5.1,部分負(fù)荷時的IPLV可以達(dá)到6.7。第三,使用壽命20年~25年。第四,運(yùn)行維護(hù)簡單。
②制冷系統(tǒng)的性能:各臺主機(jī)的運(yùn)行功能明確,系統(tǒng)構(gòu)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(yùn)行,以滿足全年的生活熱水和冬季空調(diào)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(jī),其中2臺采用水源熱泵型機(jī)組。
①冷源設(shè)備的制冷性能:第一,設(shè)備成熟、可靠。第二,螺桿機(jī)制冷能效比較高,COP可以達(dá)到5.1,部分負(fù)荷時的IPLV可以達(dá)到6.7。第三,使用壽命20年~25年。第四,運(yùn)行維護(hù)相對簡單。
②制冷系統(tǒng)的性能:各臺主機(jī)的運(yùn)行功能相對明確,系統(tǒng)構(gòu)成簡單。但由于熱泵機(jī)組“冷熱兩用”,控制邏輯相應(yīng)復(fù)雜,控制系統(tǒng)也相對復(fù)雜。
③在全年8個月的制冷季,熱水制備性能分析:第一,根據(jù)全年能耗分析,全年冷負(fù)荷高于3500 kW (995RT)的小時數(shù)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(jī)制冷)。第二,在熱泵運(yùn)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(yùn)行。
④冬季供熱能力:冬季需要供酒店有大量的內(nèi)區(qū)。
(3)方案二:4臺350RT的螺桿機(jī),其中2臺采用50%的全熱回收型機(jī)組。
①冷源設(shè)備的制冷性能:第一,螺桿機(jī)設(shè)備成熟、可靠。而全熱回收型,內(nèi)部控制復(fù)離心機(jī)制冷能效比高,COP雜,可靠性降低。第二,螺桿機(jī)制冷能效比較高,COP可以達(dá)到5.1,部分負(fù)荷時的IPLV 可以達(dá)到6.7。但是,全部熱回收機(jī)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(jī)種類多,運(yùn)行維護(hù)相對復(fù)雜。
②制冷系統(tǒng)的性能:各臺主機(jī)的運(yùn)行功能明確,系統(tǒng)構(gòu)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(jī)組運(yùn)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(xù)運(yùn)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(jīng)濟(jì)性能分析方面,上表主要針對不同方案的經(jīng)濟(jì)匯總:
上述二套方案均較傳統(tǒng)方案有較大幅度的節(jié)能。在二個備選方案中,方案一投資最低,制冷/制熱的綜合運(yùn)行費(fèi)用最低。方案二投資最高,制冷/制熱的綜合運(yùn)行費(fèi)用最高。
4結(jié)論
綜上所述,采用4臺350RT的螺桿機(jī),其中2臺采用水源熱泵型機(jī)組比傳統(tǒng)的設(shè)計方案均能有效地節(jié)省建筑能耗,達(dá)到節(jié)能的目的,但暖通空調(diào)的節(jié)能措施不僅限于此。因此,在建筑暖通空調(diào)的設(shè)計過程中,要因地制宜全面考慮各種因素,綜合各種節(jié)能技術(shù)觀念,盡可能多地提高節(jié)能效率,從而促進(jìn)我國建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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