酒店建筑空调和热水优化设计思考

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北京某酒店，建筑面积3.56万m2，周边有常年供应采暖热水的热力管线，采暖方式为市政热力，生活热水由一次网经半容积式换热器提供，夏季空调采用电制冷方式。每年市政热力要进行为期10天左右的检修，检修期间停止供应市政热水，但酒店要求全年24小时不间断供应热水，需要解决热力检修期间的热水供应问题。为满足正常使用要求，提出了风冷热泵或水冷冷机+电热水器两种的系统解决方案，夏季利用风冷热泵空调制冷，检修期间热泵制取生活热水；或者夏季利用水冷冷机空调，安装多台并联电热水器，解决检修期间的生活热水供应问题。

1负荷计算

冷负荷计算结果为空调负荷4063kW，折合到面积指标为123W/m2。对夏季的的冷负荷进行整理，统计不同冷负荷段的出现小时数和出现频率，详见图1。可以看出，15%负荷率以下时间占36.6%，20%至70%负荷占61.2%，75%至100%负荷占2.2%，中低负荷的运行小时数的比例在90%以上，因此冷机台数和容量方案将以匹配中和低负荷为主要目的。本项目生活热水负荷为1731kW，最高日热水量为236.86m3（60℃），平均日用水量为189.5m3（60℃），其中包括客房部分为1483kW，厨房部分热水负荷为248kW。日平均用水量为189.5吨，检修期10天总热量需求110194kWh。

2夏季空调系统方案综合比较

考虑初投资、年运行费、配电容量、维护、维修费用、占用机房面积情、主机寿命、对用热需求的支持、制冷性能与气候的关系等多个因素，两种制冷方案的综合比价如表1和表2。

3检修期生活热水系统方案比较

市政热力每年检修期为10天，时间为春秋季节，此期间酒店不需要制冷，空调冷机处于空闲状态。考虑工程的进度问题，本项目不采用燃气制取生活水，避免燃气相关建设手续。采用风冷热泵制热工况制取生活热水，不能与市政热力共用管路，相应水泵流量增加30%，水泵设备选型投资略有增加。将其中一台单冷风冷机组换成风冷热泵机组，配电容量不需要增加，机房空间不需要增加，风冷热泵比单冷风冷机组多投入20%，本方案初投资增加了48万元。电费按照1元/kWh计算，每年检修期生活热水运行费用为3.67万元。调研了北京同类宾馆项目，针对备用期生活热水问题，大多推荐采用小型并联式电热水器[1~2]，热水器功率为100kW以下，不属于特种设备，不需向技术监督部门报装、检验，可以安装任意合适的位置。本工程面积建设费用按照3000元/m2考虑，配电费用为600元/kW，电热水器设备初投资210万元，本方案初投资共计258万元。电加热热水器初投资增加258万元，比风冷热泵方案多投入210万元；电加热热水器年运行费用为11.6万元，比风冷热泵方案年运行费增加7.93万元，两种检修期生活热水的方案比较如表3。

4系统方案综合比较与结论

4.1综合经济投入比较

综合考虑初投资投入、运行费用、运行难度、系统衰减率、舒适性等多方面因素，推荐采用水冷中央空调系统结合电加热热水器制取生活热水方案（市政热水10天检修期）。将中央空调与生活热水系统综合分析，利用全生命周期费效比概念，进行权衡分析。由于两种方案的初投资、设备寿命以及运行费不一致，为了更为公正合理地进行经济性分析，采用全寿命期内的费效比分析，即在全寿命期内满足相同需求的情况下，制取相同数量的空调冷量和生活热水所需要的费用，包括初投资（考虑电力增容、机房占地等）、运行费、维护保养。如表4所示，水冷机组与电热水器的方案的寿命周期内费效比为1266.4元/GJ，风冷热泵为1417.1元/GJ，在满足相同的服务质量下，每提供一份能量后者比前者多投入12%。风冷机组方案每年的综合投入为211万元，水冷机组方案每年的综合投入为189万元，后者节省22万元。建筑寿命内风冷机组方案总投入为10562万元，水冷机组方案总投入为9439万元，后者节约1123万元。

4.2综合运行效果比较

对风冷和水冷中央空调两种方案进行分析，在实际运行过程中两种方案均存在运行不当的问题。相对而言，可以得出如下结论：

1）表面看上，风冷机组集成度高，系统简单，水冷冷水机组运行维护比风冷热泵复杂。而目前物业管理人员水平一般，对于自控集成度较高的风冷机组，不懂得或者“不敢”去操作优化，平时仅启停机组，遇到问题便需要厂家来解决，反而带来了运行保养费用的升高。而水冷机组集成度低，物业管理人员可以根据天气状况控制冷却塔开启台数，根据湿度调节冷机冷水出口水温，这些自发的简单的操作，便可以实现了显著的节能效益[3~5]。

2）水冷冷水机组实际运行性能比风冷热泵高，从实测效果来看，风冷机组的实际运行性能衰减较快，同一个项目同一时段测试发现水冷机组实际制冷效率是风冷机组的2倍；上海某办公楼在节能改造过程中，将部分风冷机组更换为水冷机组。

3）从气候特征来看，风冷机组更适合在南方地区采用，夏季炎热潮湿的时段较长，而北方尤其是北京地区，夏季“桑拿天”延续时间短，夏季大部分时间处于温度较高、但是空气较为干燥的状况，更适合水冷冷水机组的节能运行。

4）从项目规模来看，风冷机组适合小规模项目，风冷机组发展初期多以模块涡旋机组为主，噪音低，近年来出现容量较大的螺杆风冷热泵机组，应用在中等规模的项目上，额定制冷效率为3左右。水冷螺杆式机组与离心式冷机发展趋于成熟，很难找到效率更高的替代品，制冷效率至少在4.1以上。

5）从适用范围来看，风冷机组更适合在改造项目中采用，没有多余的机房空间、安装空间以及吊装孔等来安置水冷机组，从而选用风冷机组放在屋顶上。

6）由于风冷热泵与水冷冷水机组均是中央空调的冷源，其输配系统（冷冻水泵）和室内末端（风机盘管和新风机组）的调节方式相同，对建筑使用者而言，不存在舒适度的差异，换而言之，两种系统服务质量相同。