综述某酒店中央空调系统的设计心得

综述某酒店中央空调系统的设计心得

摘要: 本文结合实例,分析了酒店类项目的特点, 介绍了酒店中央空调设计中的几个节能要点, 通过对不同系统的简单比较,

总结、分析了不同系统的优缺点。

关键词: 酒店; 中央空调; 热回收系统; 压差控制; 节能

1 . 前言

一直以来，环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题,

如何在享受舒适的室内空气环境的同时付出最少的代价逐渐成为人类的共识, 尽可能少地消耗能源为建筑物创造舒适环境已经成为空调的发展方向。在公共建筑的全年能耗中, 大约50%~ 60% 消耗于空调制冷与采暖系统[ 1] , 根据05 版的《公共建筑节能设计标准》所提要求, 全年采暖、通风、空调和照明的总能耗应减少50% ,

其中空调采暖系统分担节能率约20% ~ 16%。所以在暖通空调设计中必须树立节能意识, 在满足舒适性的同时, 优化系统。下面就笔者参与的一个酒店项目在设计方案确定和系统优化方面作一介绍。

2 . 酒店工程概况

2.1 . 工程概况

该酒店项目建设地点位于广西，属于夏热冬暖地区。整个建筑物根据功能使用的要求须设置中央空调系统，要求夏季制冷，过渡季节制冷和通风为主,冬季局部区域有制热的情况, 酒店客房24

小时供应生活热水。各部分负荷如下: 酒店建筑面积约38000m2，

夏季冷负荷q冷= 3555kw, 建筑面积冷指标93.5w/m2;全年需要提供酒店生活用热水, 生活热水负荷q热= 1520kw。

2.2 . 影响空调能耗的因素

( 1) 外围护结构热工性能的优劣, 根据规范要求围护结构分担的节能率约为总能耗的25% ~13% 。

( 2) 客房出租率和餐厅营业率, 会议厅和娱乐桑拿等场所的使用率。

( 3) 空调冷、热源的选择: 结合当地能源结构形式, 供冷、供热的能源不一定要全用电或降低用电, 可以根据能源价格采用蒸汽、天然气、燃油。

( 4) 制冷机台数、容量的选择: 根据建筑物的构成各个单体部分的营业时间和特点、部分负荷时的用冷、用热要求来确定制冷机台数、容量。

( 5) 变频设备的采用: 相对于定频设备, 变频技术的合理采用,

折算为全年建筑总耗电可降低2% ~3% 。

( 6) 有无采用热回收装置等节能措施: 排风热回收、制冷机冷凝热的有效回收等。

( 7) 厨房和洗衣房的设置及使用要求。

3 . 主机系统节能设计

通过对影响空调能耗因素的分析, 可以看出其中前两条是需要和其他专业协调配合的, 而其他几项是我们在暖通空调节能设计

中需要系统考虑的。下面就通过主机形式的选择, 主机数量、大小及水系统的配置、空调系统的布置、水系统的控制等几方面的分析,

简述设计中冷热源方案及水系统的比较确定。

3.1 . 主机形式的选择

酒店项目由于空调用冷冻水和热水供应量相当大, 在制冷主机的选择上首先应考虑带热回收功能的主机, 在满足空调使用的基础上, 回收废热用于生活热水的制取。 热回收原理是在制冷基础上, 将系统向高温环境散发的废热加以回收的技术, 常规的方法是在制冷循环的冷却水管路中增加一个热回收换热器, 或在冷凝器上增加热回收管束以及在排气管上增加换热器。回收的热量一般可以用于生活热水、工业用水加热、空调水或风的预热等用途。常见的热回收有以下形式: ①风冷热回收; ②冷却水热回收; ③水冷机组排气热回收; ④水冷冷却水热回收等。

3.1.1 . 风冷热泵热回收

在常规的风冷凝器前串联一个水冷冷凝器, 此时风冷冷凝器起到了一个“能量平衡器”的作用, 根据制冷量和热回收量的多少,

调节风扇的开启, 保证系统的平衡。在夏热冬冷和夏热冬暖地区( 或其他地区有全年供冷需求的场所) , 可以使用风冷热泵热回收机组, 当冬季、过度季热水需求大于冷量需求的时候, 风冷冷凝器承担一部分排冷的作用。

3.1.2 . 冷却水热回收

冷却水热回收是在冷却水出水管路中加装一个热回收换热器。这样可以使“热水”从冷却水出水中回收一部分热量。虽然“热水”温度低于冷却水出水温度，但是冷水机组的制冷量和cop基本不变。

3.1.3. 水冷机组排气热回收

水冷热回收机组是在制冷循环的冷却水管路中增加一个热回收换热器, 或在冷凝器上增加热回收管束以及在排气管上增加换热器。目前较常见的是采用热回收冷凝器，从压缩机排出的高温高压的气体对水回收冷凝器中的水进行加热，多余的热量则经过冷水机组的冷凝器交换至冷却塔后排出。值得注意的是，制取热水的温度越高，冷水机组的效率就越低，制冷量也相应的减少。

3.1.4 水冷冷却水热回收

水冷冷却水热回收实际上是在常规系统的冷却水高温段, 串联叠加一组水源热泵冷水机组制取热水的方式, 此种方式可以在提高热回收热水的温度的同时, 基本不降低制冷机组的效率, 保持系统的运行稳定。

3.2 . 各系统对比分析

方案1~ 4 从初投资、运行费用、维护管理、节能效果、系统管路复杂性、无制冷负荷时产热水能力、自控要求等几方面进行比较，如表1:

由于酒店通常在一年四季都有生活热水的需求, 而我国地域气

候差异较大, 故4 种方案有不同的适用地区和条件。方案1 适用地区为夏热冬暖地区, 在夏热冬冷地区需根据实际情况确定是否需要辅助热源, 在寒冷地区和严寒地区优势不大, 必须有其他稳定的辅助热源。方案2 在无制冷负荷的情况下无法产生热水, 在所有地区使用都必须设置辅助热源。方案3 偏重于提高回收热水的温度, 适用地区基本同方案1。方案4 则适用适用于制冷季节较长，且冬季自然水温10℃以上的地区。冬天可开启水源热泵机组生产热水, 但必须监控冷水系统的水温,以防过冷结冰。

3.3 . 本项目主机系统确定

结合本项目实际情况, 由于地下室无空间, 安装高度和位置不够, 水系统管道井未预留位置, 无其他辅助热源; 项目虽然靠河建设, 但由于无法利用邻河水作为水源, 综合以上因素，故最终确定采用方案1, 风冷热泵热回收系统。根据逐时冷负荷计算和生活热水的估算，选用风冷螺杆式冷水机组三台, 单台额定制冷量为711kw, 风冷热回收热泵机组两台, 单台额定制冷量为717kw, 热回收量为917kw, 冷冻水供回水温度为7 ℃/ 12℃ ,冷冻水泵共六台, 五用一备, 热回收水供回水温度为55℃/ 50 ℃ , 热回收水泵共三台, 两用一备。

3.4 . 选定系统的优缺点分析

风冷热回收的优点有以下几点: ①自由、免费使用空气资源,

没有容量限制, 完全免受能源( 如: 油、天然气) 价格波动的影响,

以空气为源体, 不消耗水资源, 也不会对水源水质造成污染; ②省去了供热锅炉房、冷却塔及附属设备; ③明显节能, 降低生活热水的成本; ④利用热泵技术冬季向建筑物供暖、夏季向建筑物供冷、并可同时提供卫生热水, 大大提高了设备的综合利用率;⑤由于采用了热回收技术, 机组的运行状态稳定, 相较于常规风冷热泵受环境温度变化的影响减至最低。

缺点: ①单位冷量系统造价高于水冷系统; ②系统额定cop 低于水冷系统, 所以单位冷量单机年耗能( kwh/ 年) 高于水冷系统,

即运行费用相对略高; ③ 受室外气温变化的影响, 气温过热或过冷均影响机组运行 (该工程位于夏热冬暖地区，气温影响较小);

④机组需放在室外通风良好的地方, 由于制冷量大、机组体积大、噪声大, 在对环境和建筑外观要求较高的场所布置比较困难, 如布于屋顶, 还需要增设特别的减震、降噪措施。（此缺点水冷系统的冷却塔亦有）。

因为两台热回收机组的热回收量已经满足该项目要求，所以其余机组仅选用普通的风冷冷水机组，而不是全部采用较贵的风冷热回收机组，这样可以有效节省初投资。

4 . 水系统设置及节能设计

4.1 . 主机大小配置

由于空调负荷的不断变化, 空调设备经常是处于部分负荷状况

下工作, 所以部分负荷状况下的能耗指标更能反映空调系统的实际能耗。空调负荷往往是按最不利情况考虑的, 如果不考虑相应的能量调节, 很容易形成大马拉小车, 耗能指标落后的现象。从运行节能的观点看, 选择大、小冷水机组匹配的方案要优于选择两台同型号、同规格的方案。

结合本工程的特点, 总冷量大, 部分负荷出现的情况较多且不规律, 风冷主机容量限制, 屋面荷载等各种因素, 最终选定三台单冷和两台热泵热回收机组的形式。

4.2 . 水泵的选择和水系统的设计

变流量空调水系统的调节一般有以下几种方法:

( 1) 节流调节, 在供水总管上装设控制阀门,调节系统能量。

( 2) 旁通调节, 在供回水管上设旁通, 通过供回水压差调节。

(3) 采用二次泵系统, 其中, 一次泵定流量,保证蒸发器水流量稳定; 二次泵变流量, 通过变速调节或台数调节来实现。

( 4) 一次泵变流速调节。

各系统的优缺点相关论述较多, 本文不再展开。本项目最终选择的调节方式是旁通调节。此种调节方式应用广泛，技术成熟，其原理是：压差控制器通过测压管对空调系统的供回水温差进行检测，根据其结果与设定压差值的比较，输出控制信号由电动执行机构通过控制阀杆的行程或转角改变调节阀的开度，从而控制供水管与回水管之间旁通管道的冷冻水流量，最终保证系统的压差恒定在

设定的压差值。

4.3 . 热回收机组的位置的设置

由于热回收机组的主要目的是供冷, 将冷凝器的散热量回收,

用于工艺水、生活水、空调水预热是次要目的。因此要获得较多的热回收量, 必须有充足的冷负荷, 通常机组在70% ~ 95% 的负荷范围内运行。热回收机组一般与多台单冷机组共同使用, 确保足够的冷负荷提供给热回收机组。通常有三种接管方式[ 3] : 常规并联系统、优先并联方案和优先旁通方案。本系统由于负荷相对集中,

最终选择采用常规一次泵并联系统( 见图1) 。

4.4水系统的设计及分级压差控制

水系统的平衡设计长期以来一直是制冷空调设计中比较薄弱的环节, 在同程、异程、如何使用平衡阀、使用平衡阀是否导致系统阻力增加等问题上存在许多争论, 其实笔者认为水系统平衡最核心的问题是合理的系统划分和管路布置, 好的系统划分可以在一开始就避免大部分的平衡问题。