李　娟

(江蘇中順節(jié)能科技有限公司,江蘇 南京 211106)

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哈爾濱某飯店空調水系統(tǒng)的節(jié)能改造

李娟

(江蘇中順節(jié)能科技有限公司,江蘇 南京 211106)

詳細介紹了哈爾濱某飯店利用低溫生活用水對空調冷凍水或冷卻水降溫的空調水系統(tǒng)的方案,分析了改造后系統(tǒng)節(jié)電、節(jié)水、節(jié)氣等方面的潛力,為廣大工程設計者提供了參考。

空調水系統(tǒng);改造方案;運行模式;經(jīng)濟性

1　工程概況

該飯店位于哈爾濱市繁華的商業(yè)區(qū),總建筑面積約2萬m2。冷源采用2臺水冷螺桿式冷水機組,單臺制冷量約為1 196.8 kW,制冷輸入功率為210 kW。散熱設備為三臺菱形FC-400系列的橫流冷卻塔,單臺水流量為5 200 L/min,馬達數(shù)量為4個,單個功率為5.5 kW。該飯店的生活用水原本采用松花江水源,其平均供水溫度為15.5 ℃～21 ℃,現(xiàn)在改由磨盤山水庫供給,為水溫10 ℃～11 ℃的低溫水,一天總的耗水量為1 500 m3。由于這些生活水為良好的天然冷源,因此,擬對現(xiàn)有空調水系統(tǒng)進行改造,即利用低溫生活用水對空調冷凍水或冷卻水降溫,在保證生活用水正常使用的情況下,從空調循環(huán)水系統(tǒng)中提取低溫水能量,以降低生活用水能耗,達到節(jié)省資金、降低能耗的目的。

2　改造方案

2.1改造后的空調水系統(tǒng)原理

改造后的空調水系統(tǒng)原理圖見圖1。圖1中虛

線所包圍的部分即為此次改造中新增的設備：L4為變頻泵水箱供水設備,含有6臺水泵(始終保持有1臺水泵備用),單臺水泵電機功率為4 kW；L5為換熱面積為79.2 m2的板式水—水換熱器。

過渡季節(jié)利用水箱水為空調冷凍水降溫,水箱水供回水溫度為10 ℃/13 ℃,空調冷凍水供回水溫度為16 ℃/12 ℃；夏季利用水箱水為空調冷卻水降溫,水箱供回水溫度分別為10 ℃/23 ℃,冷卻水供回水溫度為33 ℃/28 ℃,空調冷凍水供回水溫度為12 ℃/7 ℃。

哈爾濱的過渡季節(jié)比較短,只有兩個月的時間,哈爾濱的夏季為6、7、8三個月,共90 d。為實現(xiàn)不同季節(jié)、不同工況的及時轉換,需要在板式換熱器的冷卻水(或者冷凍水)出口水側安裝溫度傳感器,來控制1～8號閥門的啟閉。當冷卻水出水側的溫度高于28 ℃時,需要將部分冷卻水旁通,通過冷卻塔來散熱；在板式換熱器的水箱出水口側安裝溫度傳感器,將信號引到水箱水泵處,來控制水泵運行臺數(shù),當溫差小于設定值時,關閉1臺水泵以減小水流量。

圖1　空調系統(tǒng)原理圖

2.2不同運行工況

2.2.1工況一

在過渡季節(jié)冷負荷比較低的情況下(空調負荷小于滿負荷的20%,共60 d),關閉冷水機組和冷卻塔,由水箱水流經(jīng)新增的板式換熱器以帶走冷凍水回水中的熱量。

此時,閥門1、4開啟,閥門2、3、5、6、7、8關閉。

2.2.2工況二

在夏季冷負荷比較大的情況下(空調負荷小于滿負荷的40%,大約占整個夏季的50%,即45 d),冷卻塔不開啟,由水箱水流經(jīng)新增的板式換熱器帶走冷卻水回水中的熱量。

此時,閥門2、3、5、6開啟,閥門1、4、7、8關閉。

2.2.3工況三

在夏季冷負荷很大的情況下,開啟冷卻塔,冷卻水回水中所含的熱量分別由水箱水流經(jīng)新增的板式換熱器帶走和由冷卻塔散熱。

此時,閥門2、3、5、6、7、8開啟,閥門1、4關閉。這一工況可分為兩個階段來分析： 空調負荷為滿負荷的40%～80%(大約占整個夏季的40%,即36 d)；空調負荷大于滿負荷的80%(大約占整個夏季的10%,即9 d)。

3　不同運行模式能耗計算

3.1工況一

在過渡季節(jié)空調負荷為滿負荷的20%的時候,水箱水泵開啟4臺。水箱水可以吸收154.4 kW的熱量,空調冷凍水需要放出191.488 kW的熱量。負荷基本匹配,此時不需要開啟冷卻塔和冷水機組。

3.2工況二

在夏季空調負荷小于滿負荷的40%的時候,按照40%的滿負荷進行計算。

水箱水泵開啟2臺。水箱水可以吸收947.9 kW的熱量,空調冷卻水需要放出957.44 kW的熱量。負荷基本匹配。因此，此時也不需要開啟冷卻塔。

3.3工況三

1)在夏季空調負荷為滿負荷的40%～80%的時候,按照80%的滿負荷進行計算。

水箱水泵開啟4臺。水箱水可以吸收947.9 kW的熱量,空調冷卻水需要放出1 914.88 kW的熱量。此時,有162.5 m3/h的冷卻水流經(jīng)板式換熱器,與水箱水進行熱交換,剩余165.82 m3/h的冷卻水流經(jīng)冷卻塔散熱。此時需要開啟1臺冷卻塔。

2)在夏季空調負荷大于滿負荷的80%的時候,按照滿負荷進行計算。

水箱水泵開啟5臺。水箱水可以吸收947.9 kW的熱量,空調冷卻水需要放出2 393.6 kW的熱量。此時,有162.5 m3/h的冷卻水流經(jīng)板式換熱器,與水箱水進行熱交換,剩余247.9 m3/h的冷卻水通過流經(jīng)冷卻塔散熱。此時需要開啟1臺冷卻塔。

4　經(jīng)濟性分析

4.1少開冷卻塔和延遲開啟冷機節(jié)省的電量

一年中由冷卻塔帶來的電能節(jié)省量為67 320 kWh,過渡季節(jié)由于冷水機組不運行,可以節(jié)省電能120 960 kWh。而由于加入了水箱水給水設備,帶來的電能消耗一年大約為49 824 kWh,因此,綜合來說一年中可以節(jié)省電能為138 456 kWh。

4.2用空調余熱加熱生活水而節(jié)省的天然氣或油能量

由于采用了冷凍水或者冷卻水的回水來加熱水箱水的方式,可以節(jié)省一部分加熱生活熱水的耗氣或耗油量。經(jīng)過計算,一年節(jié)省12.474 GJ的熱量。根據(jù)天然氣一般到戶后的熱值約為35 530 kJ/m3,故可以節(jié)約3.51×105m3的天然氣。

4.3少開冷卻塔而節(jié)省的冷卻塔補水量

由于冷卻塔不開或者只開1臺,所以冷卻塔的補水量可以大大降低。冷卻塔補水量一般按照冷卻水量的1%～2%選取,這里按照2%進行計算。過渡季節(jié)和夏季負荷低于滿負荷的40%的時候冷卻塔不運行,故可以節(jié)省水量20 684.16 m3；而在夏季負荷高于滿負荷的40%的時候,只需要開啟1臺冷卻塔,故可以節(jié)省水量4 430.16 m3。因此，總計可以節(jié)省25 114.32 m3的冷卻塔補水量。

最后,由于少開或者不開冷卻塔,降低了噪聲污染,在環(huán)境保護方面作出了貢獻。

5　結　語

通過該飯店利用低溫生活用水對空調水系統(tǒng)改造方案的分析,不但達到了節(jié)能、降耗的目的,同時還節(jié)約了水資源,降低或消除了冷卻塔風機噪聲對環(huán)境的影響,可謂一舉多得。

同時，我們還應該注意到,我國現(xiàn)有賓館飯店空調系統(tǒng)耗能較大[1],因此,各賓館飯店在可能的情況下,都應該積極采用節(jié)能措施對原有系統(tǒng)進行改造,以達到節(jié)省資金、降低能耗的效果。而且在改造時,應充分考慮利用自然能源,以實現(xiàn)空調系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]鄒同華,杜建通,申江,等.中央空調系統(tǒng)節(jié)能的機會與措施[J].流體機械,2000,28(2)：47-50.

Energy Saving Transformation of the Air Condition Water System for a Hotel in Harbin

LI Juan

2016-06-15

李娟(1982—),女,山西大同人,工程師,從事曖通設計工作。

TU831.3

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1008-3707(2016)10-0058-03