酒店類建筑中空調(diào)節(jié)能改造的探討

董 宇，門汝巖

1.中冶東方工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古包頭 014010

2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051

0 引言

酒店類建筑中，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的常規(guī)情況是通過冷卻塔把空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝熱釋放到空氣中去，冷卻塔風(fēng)扇轉(zhuǎn)動造成了噪聲污染，釋放的熱量還造成了局部環(huán)境的熱污染。若將制冷機(jī)組的冷凝熱予以回收利用, 用來加熱生活熱水和生產(chǎn)工藝熱水, 不但可以減少冷凝熱對環(huán)境造成的熱污染, 而且還是一種變廢為寶的節(jié)能方法.所以近年來, 針對空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱回收的研究也越來越多。

1 我國酒店類空調(diào)節(jié)能回收現(xiàn)狀

酒店類建筑中，能耗費(fèi)用己占到年運(yùn)營收入的10%～15%，能耗費(fèi)用已成為經(jīng)營者是否盈利的重要因素之一。空調(diào)系統(tǒng)是建筑用電的主體，一般在50%左右，空調(diào)能耗占整個酒店類建筑能耗總量的60%左右，是所有能耗設(shè)備中最大的。然而空調(diào)冷凝熱又以廢熱形式排放到環(huán)境中去，造成能源的浪費(fèi)，加劇了城市熱島效應(yīng)。目前生活熱水大部分都是通過專門的熱水加熱設(shè)備來提供，而熱水溫度一般都不高于65℃，在酒店類建筑中又要求設(shè)有鍋爐供熱系統(tǒng)來提供這部分熱量。因此酒店類建筑利用冷凝熱回收技術(shù)去回收釋放到室外環(huán)境中的冷凝熱具有綜臺效益的。

2 空調(diào)節(jié)能回收的可行性

廢熱若要有利用價值，必須具有以下3個要素：

1）廢熱的數(shù)量相對較大；

2）廢熱的排放較集中，或能通過某種水系統(tǒng)或風(fēng)系統(tǒng)集中起來；

3）廢熱排放在相當(dāng)長的時間內(nèi)要穩(wěn)定。

然而即使是具備了以上3個內(nèi)在要素之后，要使其在工程中可能得到實(shí)際使用，還必須具備以下3個外部條件：

1）能就近找到大量使用低品位熱能的場所；

2）所需廢熱的品位與廢熱的品位應(yīng)接近；

3）廢熱產(chǎn)生的時間與所需求的時間盡可能同步。

可以看出，空調(diào)的廢熱是具備回收的可能性的。空調(diào)的余熱屬于低品位的熱源，但是由于它數(shù)量較大，投資小，易回收等特點(diǎn)，按照余熱資源回收利用的可行性與緊迫性，中央空調(diào)余熱可以屬于一等余熱資源。

酒店類建筑具有應(yīng)用熱回收技術(shù)的特點(diǎn)：

1）內(nèi)區(qū)與外區(qū)面積比較大，是典型的多層建筑；

2）內(nèi)部熱負(fù)荷高；

3）外保溫絕熱性能中等；

4）衛(wèi)生熱水使用或者其他熱需求大。

可見酒店類建筑是滿足冷凝熱回收技術(shù)應(yīng)用條件的。

3 空調(diào)節(jié)能回收系統(tǒng)的分類

空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)可分為以下幾類：

1）雙冷凝器熱回收系統(tǒng)

雙冷凝器熱回收技術(shù)是在壓縮機(jī)和冷凝器之間加一個熱回收器回收冷凝熱, 從熱交換器流出的制冷劑, 由后面的冷凝器吸收其余熱量.該技術(shù)可以根據(jù)要求直接回收制冷機(jī)組的制冷劑蒸汽顯熱, 或是顯熱加部分潛熱來一次性加熱或循環(huán)加熱到水的指定溫度.該形式主要應(yīng)用于中央空調(diào)冷水機(jī)組.如下圖1所示：

圖1 雙冷凝器熱回收系統(tǒng)原理圖

在冷水機(jī)組中增加一個并聯(lián)的熱回收冷凝器。熱水出水溫度高，但冷水機(jī)組的制冷運(yùn)行效率會隨著出水溫度的提高而下降，熱水的出水溫度越高，冷水機(jī)組的運(yùn)行COP越低。這種方式投資較大，熱回收量大，適用于加熱負(fù)荷較大的情況。

2）板式換熱器回收系統(tǒng)

運(yùn)行過程是在壓縮機(jī)出來的制冷劑先進(jìn)入板式換熱器再進(jìn)入冷凝器，壓縮機(jī)排出的具有顯熱和部分潛熱的制冷劑與換熱器進(jìn)行熱交換達(dá)到生活熱水要求的溫度，在板式換熱器中55℃～60℃的過熱蒸汽降溫至40℃左右的飽和蒸汽，然后再流入冷凝器。其原理圖2如下：

圖2 板式換熱器熱回收系統(tǒng)原理圖

此熱回收方式比較適合于排氣溫度較高的容積式制冷機(jī)組，其排氣溫度為60℃～75℃，可通過板式換熱器直接制取50℃～60℃的生活熱水。但是如果回路中串聯(lián)板式換熱器，管網(wǎng)阻力特性就發(fā)生了改變，增加了制冷壓縮機(jī)出口管路的阻力，降低了制冷循環(huán)效率。所以這種方案在實(shí)際工程改造中有局限性。

3）熱泵回收系統(tǒng)

在冷卻水循環(huán)中增設(shè)水源熱泵機(jī)組，使熱泵機(jī)組與冷卻塔并聯(lián)于冷卻水循環(huán)中，把熱泵的蒸發(fā)器并接到制冷機(jī)組冷卻水回路上，以冷卻水中的冷凝熱作為熱泵的低品位熱源，通過熱泵機(jī)組將低品位的冷凝熱轉(zhuǎn)變成高品位的生活熱水，從而將制冷系統(tǒng)工作時冷卻塔散失的冷凝熱加以回收利用，生產(chǎn)出65℃左右的熱水供用戶使用。其原理圖3如下：

圖3 熱泵熱回收系統(tǒng)原理圖

此方案比較適合現(xiàn)有空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的改造,不會受到制冷機(jī)組種類的限制，因?yàn)楦脑斓倪^程中只涉及冷卻水系統(tǒng)，只是把熱泵的蒸發(fā)器并接到制冷機(jī)組冷卻水回路上，對冷水機(jī)組影響較小，也比較容易操作。另外，冷凝熱的回收率高，熱水的供應(yīng)量較大，而且熱水可以加熱到65℃，系統(tǒng)方案在運(yùn)行過程中的控制也比較容易實(shí)現(xiàn)。

4 經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

回收的熱量是制冷機(jī)組通過冷卻塔排到空氣中的冷凝熱，所以其生產(chǎn)的熱水是零能耗，節(jié)約燃料費(fèi)用。熱回收系統(tǒng)方案的運(yùn)行降低了冷凝溫度，使空調(diào)主機(jī)負(fù)荷降低，同時也降低了水泵和冷卻塔的功率和能耗，提高了制冷機(jī)組效率，降低了運(yùn)行成本。

4.2 環(huán)境效益分析

冷凝熱回收系統(tǒng)在夏季運(yùn)行期間不需使用鍋爐，不燃燒柴油和煤，減少了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、煙塵等大氣污染物的排放，從而提高了環(huán)境質(zhì)量并且無需治理環(huán)境污染的費(fèi)用；同時也沒有二氧化碳及廢熱的排放，減少了冷卻塔附近環(huán)境的熱污染，降低了城市熱島效應(yīng)。

4.3 社會效益分析

目前國家已將轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長，合理利用資源、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作為基本國策。冷凝熱的回收利用，是有益而無害的節(jié)能和環(huán)保舉措，減少了能源費(fèi)用開支，對能源的需求量降低，緩解了能源短缺的壓力，促進(jìn)了環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的建設(shè)。同時污染物的減排符合節(jié)能減排的政策，提升了生活環(huán)境的空氣質(zhì)量，有利于人們的身體健康，進(jìn)一步促進(jìn)了社會的穩(wěn)定與和諧社會的構(gòu)建政策。

5 結(jié)論

1）空調(diào)制冷機(jī)組冷凝熱的回收用于生活熱水既節(jié)約燃?xì)狻p少空氣污染，具有投資少、經(jīng)濟(jì)回報率高的顯著優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計合理的情況下，應(yīng)該積極推廣冷凝熱回收項(xiàng)目的實(shí)施；

2）在酒店工程中生活熱水負(fù)荷與空調(diào)冷負(fù)荷差值較大，冷凝熱回收用于生活熱水系統(tǒng)設(shè)計要以空調(diào)制冷為主，熱回收為輔，在不影響制冷機(jī)組制冷性能的前提下，盡可能提高熱回收量；

3）冷凝熱熱回收方案有很廣的應(yīng)用領(lǐng)域，不僅僅是在酒店類建筑中，在食品加工企業(yè)、制藥廠、化工廠、食品保鮮企業(yè)等建筑中均可以采用。

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