螺桿冷水機組部分熱回收預加熱生活熱水設計探討

■朱明聰 ■萬地聯合(廈門)工程設計有限公司，福建 廈門 361000

廈門是一座美麗的海濱城市，成為全國各地游客向往的旅游城市之一，近年來，新建的酒店數量也越來越多，當下，建設單位對酒店給排水專業的節能方面也是越來越重視。除了對衛生器具、水龍頭、供水設備等方面提出節水節能要求外，對于熱水制備方面也希望能盡可能利用有限的資源，這使得我們必須要在節約能源的同時尋找出新的替代能源。本文主要闡述一工程實例來介紹利用空調熱回收制熱水設計方案。

1 工程概況

廈門屬于亞熱帶氣候，某國際酒店位于美麗的五通碼頭附近，該酒店五星級酒店標準進行設計。其中地上19層，地下2層，建筑高度87.65米，酒店總建筑面積約30000平方米。地下一層，地下二層為車庫、酒店后勤區及設備用房;一層為酒店大堂、全日式餐廳，廚房;二層為包間、中餐廳、廚房;三層為宴會廳、辦公室、會議室;四層為泳池、健身中心、總經理辦公室、客房;五至十八層為客房;十九層為客房、行政酒廊，共有164間客房。

2 風冷螺桿冷水機組余熱回收制熱水設計

酒店在夏季采用水冷螺桿冷水機組制冷，排出大量的熱量，若能將此部分的熱量進行部分回收制備成熱水，既能減輕制熱主機(壓縮機)的冷凝負荷，減少主機耗電量10% ～20%，延長主機使用壽命，同時也能降低冷卻水泵的負荷，其用電量也相應減少;另外，空調余熱預加熱生活熱水，也減少了燃氣、燃油鍋爐的容量，可以節省大量的燃氣或燃油的消耗。隨著冷水機組部分熱回收技術的不斷完善，越來越多高檔酒店采用這種熱回收系統。該系統屬于水冷螺桿冷水機組部分熱回收。所謂部分熱回收就是采用串聯式冷凝器的熱回收冷水機組。原理圖如圖1所示。

(1)熱水系統。裙房及塔樓164間客房總的熱水需求量:最高日熱水量(60℃)為65m3/d;最大小時用水量為10.02m3/d;設計小時耗熱量為462kW。

(2)空調冷源:酒店選用一臺制冷量400RT(1424kW)的水冷螺桿式冷水機組、兩臺冷量400RT(1404.6kW)的水冷螺桿式熱回收冷水機組。冷水機組、冷凍水泵及冷卻水泵均設在地下二層制冷機房內，冷卻塔設置在首層室外。

圖1 部分熱回收原理圖

(3)熱回收循環系統:熱回收冷水螺桿式冷水機組利用熱回收器將制冷過程中冷媒蒸氣與水進行熱交換時所產生的熱量予以回收，由冷水機組熱回收器接管至40T儲熱水箱，再由儲熱水箱出口加循環泵1將水送至熱回收器。水在這個循環過程中不斷加熱，儲熱水箱的水將被預加熱至不低于40℃。儲熱水箱的水由市政給水管單獨補水。預加熱后的熱水由另一組熱水循環泵2送至三組板式換熱器之后回至儲熱水箱中。板式換熱器的另一端為變頻泵組，經變頻泵站加壓由15℃被加熱至30℃的熱水被送至容積式加熱器。考慮到空調系統可能進行檢修或者不能正常運行，在變頻泵組經過板式換熱器的進出管路上加裝一短管與閥門，以保證在冷水機組完全不能工作的情況下，系統對容積式加熱器依然能夠保證進水，只是水溫不能被提高至30℃。

(4)熱水系統運用費用分析。酒店每天使用熱水65m3，本工程利用空調熱回收制備40℃熱水至儲熱水箱，經板換后制備成30℃的熱水供至容積式加熱器內，每噸熱水加熱量為15000Kcal。電費為0.8元/度、天然氣4.0元/m3。

以下費用僅考慮主要預加熱熱水的運行主要費用(見表1)

表1

由表1可以清楚的看到在制冷的季節月份(5～10月)里，利用空調機組部分熱回收預加熱熱水的運行成本基本為很低，而完全使用天然氣預加熱熱水運行成本也比空氣源熱泵成本高。雖然在一次投資上來說，熱回收空調要比不采用熱回收的同型號空調投資要10多萬，但對于每年可以省至少四萬元以上運行成本而言，不到兩三年即可收回成本，因而采用熱回收空調預加熱熱水的方式是經濟可行的。

3 結論

本項目已經竣工，采用水冷螺桿冷水空調機組部分熱回收由15℃加熱至30℃熱水預加熱系統，就總的投資成本加上運行費用而言，采用空調機組部分熱回收預加熱熱水系統的費用是經濟的，僅針對(5－10)制冷月份的運用，存在一定的局限性，后部還是由燃氣鍋爐加熱的方式，一方面是因為空調冷水主機在制冷月份才開啟，另一方面是酒店建設方對于熱水的可靠性要求十分高。建議在以后的其他項目中夏季采用空調機組部分熱回收，冬季采用空調機組全熱回收，過渡季節采用單獨的熱泵運行。