酒店中央空調與生活熱水節能改造案例分析

程文輝

南方電網綜合能源有限公司

酒店中央空調與生活熱水節能改造案例分析

程文輝

南方電網綜合能源有限公司

本研究基于廣東省某四星級酒店中央空調和生活熱水節能改造實例，分析改造方案、節能效果和項目經濟性，為同類型節能改造工作提供一種較為可行的解決方案及實測的參考數據。

中央空調 生活熱水 改造節能

大型商業建筑的節能改造工作一直是我國節能減排工作的重點之一[1]，在廣東地區，大量的商業建筑由于運行年數較長，設備老化等問題，面臨節能減排和機組升級改造的雙重需要，本文通過介紹一個具體的改造案例，分析對此類型項目進行節能改造的可行性，并通過改造前后的實測數據對比，給出項目改造效果及相應的經濟性建議。

1　項目簡介

本項目位于廣東省，大廈配置有標準客房493間。主樓建筑高度70m，建筑高19層，總建筑面積56500m2。

為降低酒店能源消耗，酒店于2013年下半年委托合同能源管理公司進行全面節能改造。

投資方在酒店的全力配合下，經嚴格診斷和論證，于2014年10月完成酒店的所有節能改造工作。本文主要介紹制冷機房和生活熱水改造兩部分。

2　酒店能耗情況

2.1電量消耗

根據酒店提供的逐月繳費單，可以得到建筑2009年～2012年全年逐月電耗如表1所示，本項目商業用電單價為0.9928元/kWh。

表1　2009～2012年期間全樓逐月電耗統計表（kWh）

根據現場測試的電耗數據對各分項用電的全年電耗情況進行分析，匯總如圖1所示：

圖1　酒店全年各分項電耗組成情況

從圖1中可以看出，中央空調系統在全年電耗中所占比例為36%；酒店電梯年耗電量約占16%；鍋爐、污水泵房的年耗電量占15%，這三項是酒店能耗較大的負荷。其中，制冷機房主要設備的年用電量如表2：

表2　制冷機房主要設備年耗電量統計表

2.2燃氣消耗

酒店的燃氣主要用于鍋爐制取蒸汽用，部分用于廚房。其中，用于鍋爐制取蒸汽的燃氣消耗量如表3所示，鍋爐蒸汽主要用于制取生活熱水和供給洗衣房，具體蒸汽使用比例情況為洗衣房:熱水=9:7。

表3　2010年至2013年鍋爐燃氣用量（m3)

3　改造方案

3.1中央空調制冷機房改造方案

改造前酒店中央空調系統采用4臺離心式冷水機組，一次泵定頻運行，經過現場設備運行效率測試，主機、冷凍泵和冷卻泵的運行效率較低，系統配置較大，設備老化嚴重，維修成本過高。因此，針對中央空調制冷機房的改造，采用了相關設備全部更換的方式[2]。

根據酒店現有的供冷需求，結合近年來的中央空調主機運行記錄情況，采用3臺450RT超高能效的離心式冷水機組替換現有的4臺空調主機。具體配置如表4所示：

表4　空調主機更換配置表

通過優化主機兩器及阻力部件壓降，合理配置水泵揚程，有效降低水泵運行功率，主機及水泵更換參數如表5：

表5　新換主機及水泵配置表

改造后機房平面布置圖如圖2所示：

圖2　酒店制冷機房改造平面布置圖

3.2生活熱水改造方案

酒店生活熱水分為3個系統，高區熱水系統（17F～19F），共50間客房；中區熱水系統（7F-16F），共280間客房；低區熱水系統（-2F～6F），有餐飲、洗衣房及客房用水，低區最高日消耗熱水100t，其中4F～6F為客房區，共114間客房。

改造前，生活熱水熱源為燃氣蒸汽鍋爐，蒸汽管道及汽水換熱站內蒸汽泄漏等嚴重浪費現象。為降低生活熱水燃氣費用和排放、提高項目運行安全性，經論證，本項目生活熱水改造采用風冷熱泵系統。

通過計算本酒店實際熱水消耗量，同時，鑒于高區和中區系統壓力接近，而低區供水經過減壓閥減壓后壓力相對較低，因此改造后將高中區熱水系統合并，共同使用3臺制熱量為81kW的熱泵，設備安裝于地下一層工藝柜室；低區使用3臺制熱量為81kW的熱泵機組，安裝于地下一層和地下二層車庫入口處的送風機房內[3]。

為充分利用熱泵機組排風的冷量，高中區機組的排風引入洗衣機房，低區機組的排風引入地下車庫和制冷機房，解決洗衣機房、地下車庫和制冷機房常年溫度較高的問題[4]。

高低區機房熱水管連通，系統互為備用。

高中區的機房系統平面圖如圖3：

圖3　酒店高中區熱水系統改造平面布置圖

低區機房系統平面圖如圖4：

圖4　酒店低區熱水系統改造平面布置圖

生活熱水系統改造采用的主要設備參數如表6：

表6　熱泵系統主要設備配置表

4　效果對比

2014年5月19日～20日，投資方聯合酒店工程部共同對已建成的中央空調冷水機組以及水泵進行測試。測試主要涉及機組的運行效率參數，包括冷水機組及冷凍水泵，并依據測試參數全面評價設備運行效果[5]。

測試期間室外工況：干球溫度36.2℃，相對濕度74%，屬于典型夏季工況。測試結果如表7：

表7　新冷水機組測試結果

兩臺冷水主機的平均COP為6.44，在同樣夏季工況下，原機組的測試數據如表8：

表8　舊冷水機組測試結果

改造后冷凍水供水溫度由原來的13℃下調至8℃，更加符合設計參數。由于供水溫度高有利于提高機組運行效率，在不考慮供水溫度的前提下，更換的新主機相對于原主機，COP從4.0提高至6.44，提高了61%。此項措施節能率為37.9%。此外，冷凍水供回水溫差從改造前的3.7℃，提高至改造后的4.8℃，將大大降低水泵運行電耗。

同時，驗證冷凍水泵改造效果，測試結果如表9：

表9　冷凍水泵測試結果

改造后更換的新水泵相對于原水泵，功率從50kW降低至36kW，功率降低了28%。此項措施節能率為28%。

5　經濟性分析

5.1制冷機房改造經濟性

根據分項計量電表數據，改造前主機的年電耗為167萬kWh，按照改造前的同樣運行模式，改造共節省主機用電63.3萬kWh，折合57.1萬元。

根據分項計量電表數據，改造前水泵總的年電耗為65.9萬kWh，按照改造前的同樣運行模式，改造共節省水泵用電18.45萬kWh，折合16.7萬元。

5.2生活熱水改造經濟性

酒店原熱水系統采用燃氣鍋爐作為熱源，往期水量消耗統計結果如表10：

表10　往期生活熱水水量消耗量統計結果（m3）

以2012年數據為例，2012年生活熱水總燃氣消耗量為20.6萬m3，日均熱水用天然氣量為564.2m3，天然氣單價為4.85元/m3，按照日均熱水消耗量72m3計算，原熱水系統加熱成本為38元/m3。

改造后采用風冷熱泵加熱熱水的方式，采用電能作為驅動力，改造后的測試數據如下：

表11　熱泵生活熱水能源消耗量統計結果

測試期間，熱水加熱的平均成本為25.1元/m3，節能率為34%。測試期間屬于天氣涼爽時間，在廣東地區，接近全年平均工況，具有全年計算的基礎。

2012年全年生活熱水消耗天然氣總價為99.91萬元；加熱同樣的生活熱水，采用風冷熱泵系統后的全年電量消耗預計為65.94萬元，可實現年節約運行成本33.97萬元。

5.3項目整體經濟性分析

匯總節能量計算結果，可以得到本項目整體經濟性測算結果如表12所示，項目靜態回收期為4.5年。

表12　項目整體經濟性測算結果

6　結論

本項目順利實施了中央空調制冷機房和生活熱水改造，改造效果基本達到預期，每年直接節省運行費用107.77萬元，靜態回收期為4.5年，回收年限較長，但考慮機房設備更新后的保養和維修成本下降、項目運行安全性得到加強、洗衣房和車庫的環境得到明顯改善等因素，節能改造對酒店的長期運行提供了良好的條件，對于類似的舊建筑改造項目，具有一定的指導意義。

[1]清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告2010[M].北京:中國建筑工業出版社,2010

[2]公共建筑節能設計標準(GB 50189-2005)[S].北京:中國建筑工業出版社,2005

[3]徐邦裕,陸亞俊,馬最良.熱泵[M].北京:中國建筑工業出版社, 1988

[4]空調通風系統運行管理規范(GB 50365-2005)[S].北京:中國建筑工業出版社,2005

[5]采暖通風與空調調節工程檢測技術規程(JGJ 133-2011)[S].北京:中國建筑工業出版社,2011

Central Air-conditioning and Domestic Hot-water System Retrofitting Case Study for One Hotel

CHENG Wen-hui
China Southern Power Grid Synthesis Energy Co.,Ltd.

This research is based on one retrofitting cast study about central air-conditioning and domestic hot-water system for one four-star hotel in Guangdong province.Through the introduction of retrofitting scheme,project effect and economic analysis,this research could help and offer one possibility of retrofitting solution for similar projects.

central air-conditioning,domestic hot-water,retrofitting,energy saving

1003-0344（2015）06-054-4

2014-8-18

程文輝（1965～），男，本科，工程師；廣州市天河路45號之六粵能大廈11層（510075）；020-38122701；E-mail:gzcwh888@163.com