環(huán)境污染和能源危機已成為當今社會的兩大難題,如何在享受舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境的同時付出最少的代價逐漸成為人類的共識,盡可能少地消耗能源為建筑物創(chuàng)造舒適環(huán)境已經(jīng)成為空調(diào)的發(fā)展方向。在公共建筑的全年能耗中,大約50%～60%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng),根據(jù)05版的《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》所提要求,全年采暖、通風、空調(diào)和照明的總能耗應(yīng)減少50%,其中空調(diào)采暖系統(tǒng)分擔節(jié)能率約20%～16%。所以在暖通空調(diào)設(shè)計中必須樹立節(jié)能意識,在滿足舒適性的同時,優(yōu)化系統(tǒng)。下面就筆者參與的一個酒店項目在設(shè)計方案確定和系統(tǒng)優(yōu)化方面作一介紹。

1. 酒店類項目的特點

①空調(diào)用冷量和熱水供應(yīng)量是相當大的。通常情況下,空調(diào)和熱水供應(yīng)是由兩個獨立的冷熱源如冷水機組和燃油、氣鍋爐等來供應(yīng)的。這將使得冷凝熱、CO2、SOx、NOx、粉塵等的排放量增加,從而導致能源利用效率的降低和環(huán)境的破壞,因此,在酒店、賓館、別墅等需要用生活熱水系統(tǒng)的項目中,如何將制冷和熱水供應(yīng)綜合考慮,降低能耗和減少對環(huán)境的污染,實現(xiàn)空調(diào)和熱水供應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展,是系統(tǒng)設(shè)計中需要重點考慮的問題;

②淡季顧客稀少、旺季房間供不應(yīng)求,要求供冷供暖系統(tǒng)具有良好的部分負荷調(diào)節(jié)性和高效性;

③功能復(fù)雜,除客房外,通常還包括餐飲、娛樂、會議、桑拿健身甚至室內(nèi)恒溫泳池等高能耗的場所,空調(diào)水系統(tǒng)較為復(fù)雜;

④有內(nèi)外區(qū),部分區(qū)域需要全年供冷,外區(qū)則還須兼顧采暖的需求。

2. 工程概況

項目酒店臨海建筑,整個建筑物根據(jù)功能使用的要求須設(shè)置中央空調(diào)系統(tǒng),要求夏季制冷,冬季和過渡季節(jié)制冷和通風為主,局部區(qū)域有制熱的情況,酒店客房24小時供應(yīng)生活熱水。各部分負荷如下:酒店建筑面積38000㎡,夏季冷負荷Q冷=3555kW,全年需要提供酒店生活用熱水,生活熱水負荷Q熱=1500kW。

3. 影響空調(diào)能耗的因素

(1)外圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的優(yōu)劣,根據(jù)規(guī)范要求圍護結(jié)構(gòu)分擔的節(jié)能率約為總能耗的25%～13%。

(2)客房出租率和餐廳營業(yè)率,會議廳和娛樂桑拿等場所的使用率。

(3)空調(diào)冷、熱源的選擇:結(jié)合當?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)形式,供冷、供熱的能源不一定要全用電或降低用電,可以根據(jù)能源價格采用蒸汽、天然氣、燃油。

(4)制冷機臺數(shù)、容量的選擇:根據(jù)建筑物的構(gòu)成各個單體部分的營業(yè)時間和特點、部分負荷時的用冷、用熱要求來確定制冷機臺數(shù)、容量。

(5)變頻設(shè)備的采用:相對于定頻設(shè)備,變頻技術(shù)的合理采用,折算為全年總耗電可降低2%～3%。

(6)有無采用熱回收裝置等節(jié)能措施:排風熱回收、制冷機冷凝熱的有效回收等。

(7)廚房和洗衣房的設(shè)置及使用要求

4. 主機形式的選擇

酒店項目由于空調(diào)用冷量和熱水供應(yīng)量相當大,在制冷主機的選擇上首先應(yīng)考慮帶熱回收功能的主機,在滿足空調(diào)使用的基礎(chǔ)上,回收廢熱用于生活熱水的需求,熱回收原理是在制冷原理基礎(chǔ)上,將向高溫環(huán)境散發(fā)的廢熱加以回收的技術(shù),常規(guī)的方法是在制冷循環(huán)的冷卻水管路中增加一個熱回收換熱器,或在冷凝器上增加熱回收管束以及在排氣管上增加換熱器?；厥盏臒崃恳话憧梢杂糜谏顭崴?、工業(yè)用水加熱、空調(diào)水或風的預(yù)熱等用途。

結(jié)合本項目實際情況,由于地下室無空間,安裝高度和位置不夠,水系統(tǒng)管道井未預(yù)留位置,無其他輔助熱源;項目雖然靠海建設(shè),但由于海灘為公共資源,無法利用海水作為水源,故最終確定采用風冷熱泵熱回收系統(tǒng)。選用風冷螺桿式冷水機組三臺,單臺額定制冷量為711kW,風冷熱回收冷水機組兩臺,單臺額定制冷量為717kW,熱回收量為917kW,冷凍水供回水溫度為7℃/12℃,冷凍水泵共六臺,五用一備,熱回收水供回水溫度為55℃/50℃,熱回收水泵共三臺,兩用一備。

5. 風冷熱回收系統(tǒng)優(yōu)缺點分析

優(yōu)點:

①自由、免費使用空氣資源,沒有容量限制,完全免受能源(如:油、天然氣)價格波動的影響,以空氣為源體,不消耗水資源,也不會對水源水質(zhì)造成污染;

②省去了供熱鍋爐房、冷卻塔及附屬設(shè)備;

③明顯節(jié)能,降低生活熱水的成本;

④利用熱泵技術(shù)冬季向建筑物供暖、夏季向建筑物供冷、并可同時提供衛(wèi)生熱水,大大提高了設(shè)備的綜合利用率;

⑤由于采用了熱回收技術(shù),機組的運行狀態(tài)穩(wěn)定,相較于常規(guī)風冷熱泵受環(huán)境溫度變化的影響減至最低。

缺點:

①單位冷量系統(tǒng)造價高于水冷系統(tǒng);

②系統(tǒng)額定COP低于水冷系統(tǒng),所以單位冷量單機年耗能(kWh/年)高于水冷系統(tǒng),即運行費用偏高;

③受室外氣溫變化的影響,氣溫過熱或過冷均影響機組運行;

④機組需放在室外通風良好的地方,由于制冷量大、機組體積大、噪聲大,在對環(huán)境和建筑外觀要求較高的場所布置比較困難,如布于屋頂,還需要增設(shè)特別的減震、降噪措施。

6. 水系統(tǒng)設(shè)置及節(jié)能設(shè)計

由于空調(diào)負荷的不斷變化,空調(diào)設(shè)備經(jīng)常是處于部分負荷狀況下工作,所以部分負荷狀況下的能耗指標更能反映空調(diào)系統(tǒng)的實際能耗?？照{(diào)負荷往往是按最不利情況考慮的,如果不考慮相應(yīng)的能量調(diào)節(jié),很容易形成大馬拉小車,耗能指標落后的現(xiàn)象。從運行節(jié)能的觀點看,選擇大、小冷水機組匹配的方案要優(yōu)于選擇兩臺同型號、同規(guī)格的方案。

結(jié)合本工程的特點,總冷量大,部分負荷出現(xiàn)的情況較多且不規(guī)律,風冷主機容量限制,屋面荷載等各種因素,最終選定三臺單冷和兩臺熱泵熱回收機組的形式。

空調(diào)設(shè)計,最主要的就是要做好熱、濕、風的平衡,因為國家提倡節(jié)能減排,相關(guān)節(jié)能設(shè)備出現(xiàn)了很多,怎樣合理有效的設(shè)計空調(diào)系統(tǒng),發(fā)揮不同節(jié)能設(shè)備的優(yōu)勢,仍需要我們相關(guān)設(shè)計人員付出更大的努力。

來源：REFRIGERATION 2010 June

作者：楊森