國際五星級酒店大溫差小流量空調水系統方案研究

焦俊軍

0 前言

國際品牌五星級酒店裝修豪華、功能及設施齊全，投資與運行能耗高，其中中央空調系統能耗占到總能耗的50%左右。一般而言，完整的中央空調系統由三大部分組成，即空調冷熱源、供熱與供冷管網、以及空調末端用戶系統。空調水系統是指空調冷凍水、冷卻水系統，是空調管路系統中的重要組成部分[1]。酒店空調系統中冷凍水泵、冷卻水泵、采暖熱水泵耗電量占空調總耗電量的比例為：冷凍水水泵占5.9%，冷卻水水泵占2.7%，采暖泵占4.9%，可見水泵電耗在空調電耗中占很大比例，節能潛力也很大。實際工程設計時，重視空調水系統節能[2]，并貫穿于設計、施工和運行全過程，具有十分積極的意義。

1 國際五星級酒店工程及空調系統介紹

本國際五星級酒店位于廣東珠江三角洲地區，占地面積49148.85平方米，建筑面積175255.97平方米，建筑總高度99.8米。其中，負2～負1層為酒店地下室，主要功能為各類設備房，停車區及酒店后勤區；1～5層為酒店裙樓，主要功能為酒店大堂、宴會、餐飲、酒吧、會議及康體娛樂等；6～27層為酒店塔樓，主要為客房區及行政休閑廊。

本酒店空調按舒適性空調設計，夏季降溫、冬季采暖，采用五星級酒店設計標準。通過對酒店全年負荷進行分析，綜合酒店實際設計條件，主機選用離心式冷水機組加全熱回收螺桿式機組的方案，包括2臺1000RT、2臺600RT的離心式冷水機組，以及2臺856kW的全熱回收螺桿式機組。

2 大溫差小流量空調水系統優點分析

大溫差小流量空調水系統是一個減少空調系統投資，降低能耗的先進概念。大溫差的目的是優化空調系統各設備間的能耗配比，在保證舒適度的前提下減少冷量輸配的能耗，以及減少冷卻塔和空調末端的能耗，同時降低系統初投資。

2.1 對比系統滿負荷運行能耗，溫差增大，流量減小，制冷機能耗雖上升，但冷卻水、冷凍水泵及冷卻塔能耗降低，總體能耗降低。與常溫差系統比較，大溫差小流量系統可節約5%～10%的水系統運行能耗。

2.2 大溫差小流量空調水系統，可選擇型號較小的冷卻水泵、冷凍水泵，配備較小尺寸的管道、閥門、保溫材料等，以及減少冷卻塔的數量。

從而減少材料、設備采購費用、工程安裝費用、后期材料設備更換、維修費用，使得空調水系統初投資及運行維護費用降低。

2.3 大溫差小流量空調水系統由于水泵、管道、冷卻塔等設備型號相對常溫差系統小，所占用的安裝空間相應減少，節省了建筑空間，提高了建筑使用率。

3 大溫差小流量空調水系統缺點分析

大溫差小流量空調水系統意在水泵、冷卻塔的能耗得以降低，從而達到系統運行節能的目的。但同時也讓冷水機組承受相對嚴苛的工況，才能實現。因此，并非所有冷水機組都適用于大溫差小流量系統。

3.1 一般來說，對于相同制冷量的水冷離心式冷水機組，采用大溫差的機組的COP值小于采用常溫差的機組。冷卻水系統中離心式冷水機組的冷凝器阻力、蒸發器阻力，對于相同制冷量的冷水機組，大溫差的阻力較常溫差的的阻力大，盡管此差值在冷卻水系統阻力中所占比例很小。

3.2 大溫差小流量空調水系統適合于供冷半徑較大的大型建筑，才能有效地減少冷水輸配系統的能耗。對于空調末端，大溫差形成的低流量會降低表冷器的換熱系數，大溫差小流量水系統對末端性能要求更嚴格。并且大溫差小流量系統極易出現水力失調狀況，造成系統運行效果差、能源浪費、局部冷熱不均等問題[3]。

3.3 在機組部分負荷率時，采用大溫差的冷水機組相對于采用常規溫差的冷水機組將消耗更多的電能。大溫差離心式冷水機組在部分負荷運行時的耗電量與相同制冷量的常規溫差機組耗電量的比值比滿負荷工況時大，這導致其在部分負荷運行時不夠經濟，同時在確定能否采用大溫差方式時，離心式冷水機組的性能是最重要的因素。

4 空調水系統方案對比選擇

本酒店中央空調主機選用2臺1000RT、2臺600RT離心式冷水機組，和2臺856kW全熱回收螺桿式機組。根據機組在大溫差（13℃進水，5℃出水）和常溫差（12℃進水，7℃出水）兩種不同工況下性能對比可知，大溫差工況與常溫差工況相比，制冷機組能耗增加12～24kW，約占空調總能耗的4%～8%，而冷凍水泵與冷卻水泵能耗減少34.5～46.5kW，約占空調總能耗的11.5%～15.5，大溫差小流量系統能夠降低空調水系統總能耗約7.5%。并且，本工程冷水輸送距離遠，最遠距離達到500米，大溫差小流量系統可以選用較小水泵、管道，初投資節省約25%～35%。因此，本酒店中央空調水系統選用13℃進水/5℃出水的8℃大溫差小流量系統，并且在實際應用中也取得很好的效果。

5 結論

大溫差小流量系統方案可以有效地優化系統，達到運行節能的效果，但該系統并不只是著眼于系統中的某一設備，而是作通盤的分析，追求系統總效率的提升和初投資的降低。在實際工程設計時應注意在外部環境和內部功能相結合條件下的空調系統特點，綜合考慮初投資規模。中央空調水系統是否采用大溫差小流量系統方案，需要結合具體工程的實際情況、空調負荷特征、年運行時間、初投資及回收期等方面進行綜合評估，合理選用。

［1］馬最良，倪龍，唐青松.空調水系統的節能要點[J].中國建設信息供熱制冷，2008(10)：12-15.

［2］張帆，郟京武，張皓，顧炯，張蕓蕓.上海某商廈水系統節能優化[J].建設科技，2009(19)：68-69.

［3］張建利，朱煥茹.大溫差變流量暖通空調水系統水力平衡調試技術[J].暖通空調，2011(12)：62-65.