程文輝

南方電網(wǎng)綜合能源有限公司

酒店中央空調與生活熱水節(jié)能改造案例分析

程文輝

南方電網(wǎng)綜合能源有限公司

本研究基于廣東省某四星級酒店中央空調和生活熱水節(jié)能改造實例，分析改造方案、節(jié)能效果和項目經(jīng)濟性，為同類型節(jié)能改造工作提供一種較為可行的解決方案及實測的參考數(shù)據(jù)。

中央空調 生活熱水 改造節(jié)能

大型商業(yè)建筑的節(jié)能改造工作一直是我國節(jié)能減排工作的重點之一[1]，在廣東地區(qū)，大量的商業(yè)建筑由于運行年數(shù)較長，設備老化等問題，面臨節(jié)能減排和機組升級改造的雙重需要，本文通過介紹一個具體的改造案例，分析對此類型項目進行節(jié)能改造的可行性，并通過改造前后的實測數(shù)據(jù)對比，給出項目改造效果及相應的經(jīng)濟性建議。

1　項目簡介

本項目位于廣東省，大廈配置有標準客房493間。主樓建筑高度70m，建筑高19層，總建筑面積56500m2。

為降低酒店能源消耗，酒店于2013年下半年委托合同能源管理公司進行全面節(jié)能改造。

投資方在酒店的全力配合下，經(jīng)嚴格診斷和論證，于2014年10月完成酒店的所有節(jié)能改造工作。本文主要介紹制冷機房和生活熱水改造兩部分。

2　酒店能耗情況

2.1電量消耗

根據(jù)酒店提供的逐月繳費單，可以得到建筑2009年～2012年全年逐月電耗如表1所示，本項目商業(yè)用電單價為0.9928元/kWh。

表1　2009～2012年期間全樓逐月電耗統(tǒng)計表（kWh）

根據(jù)現(xiàn)場測試的電耗數(shù)據(jù)對各分項用電的全年電耗情況進行分析，匯總如圖1所示：

圖1　酒店全年各分項電耗組成情況

從圖1中可以看出，中央空調系統(tǒng)在全年電耗中所占比例為36%；酒店電梯年耗電量約占16%；鍋爐、污水泵房的年耗電量占15%，這三項是酒店能耗較大的負荷。其中，制冷機房主要設備的年用電量如表2：

表2　制冷機房主要設備年耗電量統(tǒng)計表

2.2燃氣消耗

酒店的燃氣主要用于鍋爐制取蒸汽用，部分用于廚房。其中，用于鍋爐制取蒸汽的燃氣消耗量如表3所示，鍋爐蒸汽主要用于制取生活熱水和供給洗衣房，具體蒸汽使用比例情況為洗衣房:熱水=9:7。

表3　2010年至2013年鍋爐燃氣用量（m3)

3　改造方案

3.1中央空調制冷機房改造方案

改造前酒店中央空調系統(tǒng)采用4臺離心式冷水機組，一次泵定頻運行，經(jīng)過現(xiàn)場設備運行效率測試，主機、冷凍泵和冷卻泵的運行效率較低，系統(tǒng)配置較大，設備老化嚴重，維修成本過高。因此，針對中央空調制冷機房的改造，采用了相關設備全部更換的方式[2]。

根據(jù)酒店現(xiàn)有的供冷需求，結合近年來的中央空調主機運行記錄情況，采用3臺450RT超高能效的離心式冷水機組替換現(xiàn)有的4臺空調主機。具體配置如表4所示：

表4　空調主機更換配置表

通過優(yōu)化主機兩器及阻力部件壓降，合理配置水泵揚程，有效降低水泵運行功率，主機及水泵更換參數(shù)如表5：

表5　新?lián)Q主機及水泵配置表

改造后機房平面布置圖如圖2所示：

圖2　酒店制冷機房改造平面布置圖

3.2生活熱水改造方案

酒店生活熱水分為3個系統(tǒng)，高區(qū)熱水系統(tǒng)（17F～19F），共50間客房；中區(qū)熱水系統(tǒng)（7F-16F），共280間客房；低區(qū)熱水系統(tǒng)（-2F～6F），有餐飲、洗衣房及客房用水，低區(qū)最高日消耗熱水100t，其中4F～6F為客房區(qū)，共114間客房。

改造前，生活熱水熱源為燃氣蒸汽鍋爐，蒸汽管道及汽水換熱站內蒸汽泄漏等嚴重浪費現(xiàn)象。為降低生活熱水燃氣費用和排放、提高項目運行安全性，經(jīng)論證，本項目生活熱水改造采用風冷熱泵系統(tǒng)。

通過計算本酒店實際熱水消耗量，同時，鑒于高區(qū)和中區(qū)系統(tǒng)壓力接近，而低區(qū)供水經(jīng)過減壓閥減壓后壓力相對較低，因此改造后將高中區(qū)熱水系統(tǒng)合并，共同使用3臺制熱量為81kW的熱泵，設備安裝于地下一層工藝柜室；低區(qū)使用3臺制熱量為81kW的熱泵機組，安裝于地下一層和地下二層車庫入口處的送風機房內[3]。

為充分利用熱泵機組排風的冷量，高中區(qū)機組的排風引入洗衣機房，低區(qū)機組的排風引入地下車庫和制冷機房，解決洗衣機房、地下車庫和制冷機房常年溫度較高的問題[4]。

高低區(qū)機房熱水管連通，系統(tǒng)互為備用。

高中區(qū)的機房系統(tǒng)平面圖如圖3：

圖3　酒店高中區(qū)熱水系統(tǒng)改造平面布置圖

低區(qū)機房系統(tǒng)平面圖如圖4：

圖4　酒店低區(qū)熱水系統(tǒng)改造平面布置圖

生活熱水系統(tǒng)改造采用的主要設備參數(shù)如表6：

表6　熱泵系統(tǒng)主要設備配置表

4　效果對比

2014年5月19日～20日，投資方聯(lián)合酒店工程部共同對已建成的中央空調冷水機組以及水泵進行測試。測試主要涉及機組的運行效率參數(shù)，包括冷水機組及冷凍水泵，并依據(jù)測試參數(shù)全面評價設備運行效果[5]。

測試期間室外工況：干球溫度36.2℃，相對濕度74%，屬于典型夏季工況。測試結果如表7：

表7　新冷水機組測試結果

兩臺冷水主機的平均COP為6.44，在同樣夏季工況下，原機組的測試數(shù)據(jù)如表8：

表8　舊冷水機組測試結果

改造后冷凍水供水溫度由原來的13℃下調至8℃，更加符合設計參數(shù)。由于供水溫度高有利于提高機組運行效率，在不考慮供水溫度的前提下，更換的新主機相對于原主機，COP從4.0提高至6.44，提高了61%。此項措施節(jié)能率為37.9%。此外，冷凍水供回水溫差從改造前的3.7℃，提高至改造后的4.8℃，將大大降低水泵運行電耗。

同時，驗證冷凍水泵改造效果，測試結果如表9：

表9　冷凍水泵測試結果

改造后更換的新水泵相對于原水泵，功率從50kW降低至36kW，功率降低了28%。此項措施節(jié)能率為28%。

5　經(jīng)濟性分析

5.1制冷機房改造經(jīng)濟性

根據(jù)分項計量電表數(shù)據(jù)，改造前主機的年電耗為167萬kWh，按照改造前的同樣運行模式，改造共節(jié)省主機用電63.3萬kWh，折合57.1萬元。

根據(jù)分項計量電表數(shù)據(jù)，改造前水泵總的年電耗為65.9萬kWh，按照改造前的同樣運行模式，改造共節(jié)省水泵用電18.45萬kWh，折合16.7萬元。

5.2生活熱水改造經(jīng)濟性

酒店原熱水系統(tǒng)采用燃氣鍋爐作為熱源，往期水量消耗統(tǒng)計結果如表10：

表10　往期生活熱水水量消耗量統(tǒng)計結果（m3）

以2012年數(shù)據(jù)為例，2012年生活熱水總燃氣消耗量為20.6萬m3，日均熱水用天然氣量為564.2m3，天然氣單價為4.85元/m3，按照日均熱水消耗量72m3計算，原熱水系統(tǒng)加熱成本為38元/m3。

改造后采用風冷熱泵加熱熱水的方式，采用電能作為驅動力，改造后的測試數(shù)據(jù)如下：

表11　熱泵生活熱水能源消耗量統(tǒng)計結果

測試期間，熱水加熱的平均成本為25.1元/m3，節(jié)能率為34%。測試期間屬于天氣涼爽時間，在廣東地區(qū)，接近全年平均工況，具有全年計算的基礎。

2012年全年生活熱水消耗天然氣總價為99.91萬元；加熱同樣的生活熱水，采用風冷熱泵系統(tǒng)后的全年電量消耗預計為65.94萬元，可實現(xiàn)年節(jié)約運行成本33.97萬元。

5.3項目整體經(jīng)濟性分析

匯總節(jié)能量計算結果，可以得到本項目整體經(jīng)濟性測算結果如表12所示，項目靜態(tài)回收期為4.5年。

表12　項目整體經(jīng)濟性測算結果

6　結論

本項目順利實施了中央空調制冷機房和生活熱水改造，改造效果基本達到預期，每年直接節(jié)省運行費用107.77萬元，靜態(tài)回收期為4.5年，回收年限較長，但考慮機房設備更新后的保養(yǎng)和維修成本下降、項目運行安全性得到加強、洗衣房和車庫的環(huán)境得到明顯改善等因素，節(jié)能改造對酒店的長期運行提供了良好的條件，對于類似的舊建筑改造項目，具有一定的指導意義。

[1]清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2010[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010

[2]公共建筑節(jié)能設計標準(GB 50189-2005)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005

[3]徐邦裕,陸亞俊,馬最良.熱泵[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 1988

[4]空調通風系統(tǒng)運行管理規(guī)范(GB 50365-2005)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005

[5]采暖通風與空調調節(jié)工程檢測技術規(guī)程(JGJ 133-2011)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011

Central Air-conditioning and Domestic Hot-water System Retrofitting Case Study for One Hotel

CHENG Wen-hui
China Southern Power Grid Synthesis Energy Co.,Ltd.

This research is based on one retrofitting cast study about central air-conditioning and domestic hot-water system for one four-star hotel in Guangdong province.Through the introduction of retrofitting scheme,project effect and economic analysis,this research could help and offer one possibility of retrofitting solution for similar projects.

central air-conditioning,domestic hot-water,retrofitting,energy saving

1003-0344（2015）06-054-4

2014-8-18

程文輝（1965～），男，本科，工程師；廣州市天河路45號之六粵能大廈11層（510075）；020-38122701；E-mail:gzcwh888@163.com