某酒店空調系統分析

談佳宏

摘 要：對浙江省某溫泉酒店空調系統的2種冷熱源方案進行比較分析。通過對這2個方案的系統性能、初投資、運行費用等節能指標的分析，選取具有良好經濟性和節能性的空調方案。從某種程度上來看，只有實現自然資源的合理利用，才是實現建筑業可持續發展的根本保證。

關鍵詞：酒店空調； 冷熱源；節能措施；方案對比

1 引言

隨著生活水平的不斷提升，使得人們對公共場所的環境也提出了更高的要求，這也導致了當代建筑所需的能耗越來越多，其中空調能源的消耗在建筑物總能源消耗中占了很大的比例。空調冷熱源是空調系統中較為重要的一部分，故合理科學的冷熱源方案關系到整個空調能源消耗的程度。

2 工程概況

本項目為浙江省某休閑項目一期三階段工程，該單體為溫泉酒店，總建筑面積為44880.29平方米，其中地上建筑面積為30874.3平方米，地下建筑面積為14005.99平方米，地上9層，地下1層。

溫泉酒店單位面積冷負荷指標：93W/m2，總冷負荷4180 W/m2；單位面積熱負荷指標：62W/m2，總熱負荷2930 W/m2。

3 設計方案

根據酒店的建筑規模、房間功能分布和使用要求等特點，經過與業主多次的溝通，最終制定了2個空調系統方案。方案一為集中式和半集中式相結合的系統，方案二為單純的半集中式系統。集中式系統的特征為空氣處理設備集中在機房內，空氣經處理后，由風管送入各房間，如變風量系統；半集中式系統的特征為除了有集中的空氣處理設備外，在各個空調房間內還分別有處理空氣的“末端裝置”，如風機盤管+新風系統、多聯機+新風系統。下文分別從技術方面和經濟方面提供二種方案對比分析。

方案一：集中式系統與半集中式系統相結合的方案。

此方案主要設備及附件包括水冷式冷水主機、燃氣型熱水鍋爐、水泵、板換、空調箱、風機盤管、膨脹水箱、閥門等部件。

冷源主機采用2臺大容量的離心式機組和1臺小容量的螺桿式冷水機組，機組總制冷量在建筑總負荷的±10%內。隨著科技的發展，變頻冷水機組的性能越來越穩定，變頻機組可在10%～100%范圍內無極調節，冷水水泵采用和主機一致的變頻技術，并與主機一一對應。此處設計的螺桿機容量為離心機組容量的一半，可推算出該系統可在2%～100%范圍內運行，從而可避免淡季，酒店入住率很低時，主機和水泵均在機低負荷下運行，出現大馬拉小車的現象，運行費用高這一困擾業主的問題。水冷式冷水機組在節能方面也非常突出，其制冷系數高，而該項目中制冷量選取的螺桿式機組制冷不低于5.2、離心式機組不低于5.6。該項目冷水系統供回水溫度分別為6/12攝氏度，溫差6攝氏度（額定溫差5攝氏度），大溫差能在保證制冷量不變的情況下，減少供水流量，大溫差也具有額定溫差工況下空調冷水水溫穩定的特點。機組的冷卻水進出水溫度選用傳統配置，分別為32℃/37℃。在地下一層設置面積約為350平方米的制冷機房，機組噪音大，對地下臨近房間有噪音影響，機房需要設置減噪措施；冷卻塔設置于主樓屋面，其噪聲較高，并有漂水現象。

熱源采用燃氣型熱水鍋爐，該鍋爐同時為生活熱水提供熱源。鍋爐房設置有嚴格要求：嚴禁設置在人員密集場所和重要部門的上一層、下一層、貼鄰位置及主要通道、疏散口的兩旁，并應設置泄壓口及直通室外出入口。該項目鍋爐房擬設于地下室靠外墻處，面積約為200平方米，梁下凈高不低于5.0米，內設2臺燃氣型熱水鍋爐，一次側供、回水溫度為95℃/70℃，二次側供、回水溫度為60/50℃，熱水鍋爐不僅效率不低于90%且水溫穩定，能保證空調效果。鍋爐房煙氣排放對周圍環境有一定影響，鍋爐房煙囪的具體高度按批復的環境影響評價文件確定。

空調水系統根據使用要求劃分多個分區，每個分區設置獨立空調供回水管總管并設置能量計裝置進行單獨的計量。

客房和后勤等房間空間小，且各房間有單獨溫度調節的要求，此類及要求相似的房間采用半集中式空調系統中風機盤管+新風的方式，因新風系統為正壓系統，故各房間可做到空氣不串通。

門廳等大空間采用集中式空調系統中變風量的方式。空調機組設有初中效過濾、濕膜加濕等功能，能控制環境的溫濕度、潔凈度。設備設置在機房內，空調區域內僅風管送風，能保證噪聲和振動等要求。通過調整新回風的比例，過渡季節可全新風運行。

該系統設備數量多，維修有一定的困難。系統復雜，管線多，管線一般情況下主管道布置在走道上，對吊頂高度有一定影響。

初投資參考多個廠家同參數設備的價格進行估算，估計總費用為1407萬元，明細如下：

冷源系統：水冷離心冷水機組每臺100萬元，選用2臺，共200萬元；水冷螺桿冷水機組每臺63萬元，選用1臺，共63萬元。單價22萬元冷卻塔2臺，共44萬元；單價12萬元冷卻塔1臺，共12萬元。單價4萬元冷凍水泵3臺，共12萬元；單價2萬元冷凍水泵3臺，共4萬元；單價7萬元冷卻水泵3臺，共21萬元；單價3.5萬元冷卻水泵2臺，共7萬元。熱源系統：單價28萬元板式熱交換機組1臺，共28萬元。鍋爐等設備：共90萬元。末端系統：單價5萬元空調組合式機組3臺，共15萬元；單價1萬元新風機組13臺，共13萬元。單價0.12萬元風機盤管400臺，共48萬元。其他費用：管材制作、安裝費用、人工費用等共計850萬元。

空調負荷是隨氣候變化的，一個制冷制熱季的不同階段，一天中的不同時段，空調的負荷都不相同，因此，空調主機的工況也要隨之變化。運行費用運行時間按24小時計算，電費按1元/度估算。

夏季制冷時間：5月1號～9月30號，共150天。其中100%負荷：占15%制冷期，相當于制冷期的22天；60%負荷：占55%制冷期，相當于制冷期的83天；20%負荷：占30%制冷期，相當于制冷期的45天。

各負荷率時，對應的空調運行策略及費用如表1。

冬季制冷時間：12月1號～3月30號，共120天。其中100%負荷：占20%制冷期，相當于制熱期的24天；60%負荷：占50%制冷期，相當于制熱期的60天。20%負荷：占30%制冷期，相當于制熱期的36天。

100%負荷運行總費用為5232元/天，具體費用：板式熱交換機組：28KW×1臺×1元/度×24小時=672元/天；組合式空調機組： 2664元/天；新風機組： 936元/天；風機盤管： 960元/天。60%負荷運行為100%負荷運行的60%，總費用為3139.2元/天；20%負荷運行為100%負荷運行的20%，總費用為1046.4元/天。冬季空調末端運行費用約為：5232×24+3139×60+1046×36=35萬元。

鍋爐天然氣年耗量約21.5萬Nm3，天然氣銷售價格按3.26元/Nm3計，故鍋爐年運行費用約為70萬元。

冬季空調末端運行費用約為：5232×24+5232×0.6×60+5232×0.2×36=35萬元

全年空調運行費用約為：256+35+70=361萬元。

方案二：半集中式系統的方案VRF 多聯空調系統。

該系統主要設備包括變頻多聯機室外機、室內機、直膨式新風機組。

空調冷、熱源皆采用空氣源熱泵型變制冷劑流量多聯機系統。多聯空調系統的制冷系統系數底，約3.5～4.0。當夏季室外溫度過高、冬季室外溫度過低時，制熱效果差。旺季，酒店入住率高，運行費用較高；在淡季，酒店入住率很低時，可根據需求調整運行設備，運行費用不高。室外機擺放位置靈活，即可分散放置也可集中放置。該項目室外機放置在地面和屋面上，不占用建筑空間；設備設于室外，能有效降低設備噪音對房間的影響。

整個建筑空調房間采用半集中式空調系統中多聯機+新風的方式。客房、辦公室能房間可做到風機盤管系統相近的效果，但對于門廳等大空間無法實現全年多工況節能運行調節，過渡季節全新風運行。

此方案設備少，系統簡單，安裝周期較短，維護工作量較小。系統風管小，冷媒管道尺寸小，可節約一定的吊頂空間。

初投資參考多個多聯機廠家同參數設備的價格進行估算，估計總費用為1639.5萬元，明細如下：

室外機：單價13萬元室外機53臺，共689萬元。末端：單價1.1萬元室內機（選用制冷量為9kw的內機）465臺，共511.5萬元；單價4萬元新風機組16臺，共64萬元。其他費用：分歧管、變徑頭、管材制作、安裝費用、人工費用等等共計375萬元。

冬夏季運行天數和單位電費方案一。該方案60%負荷運行費為滿負荷運行費的60%；20%負荷運行費為滿負荷運行費的20%。

100%負荷運行時，夏季每天總費用為28188元，冬季每天總費用為28716元，具體費用如下：

室外機：夏季20.58KW×53臺×1元/度×24小時=26177元/天、冬季21.17KW×53臺×1元/度×24小時=26928元/天；

室內機：夏季0.14KW×465臺×1元/度×24小時=1562元/天、冬季0.12KW×465臺×1元/度×24小時=1339元/天；

新風機組：夏季1.17KW×16臺×1元/度×24小時=449元/天、冬季1.17KW×16臺×1元/度×24小時=449元/天。

60%負荷運行時，夏季為16913元/天、冬季為17230元/天；20%負荷運行時，夏季為5638元/天、冬季為5743元/天。

夏季空調運行費用約為：28188×22+16913×83+5638×45=228萬元、冬季空調運行費用約為：28716×24+17230×60+5743×36=193萬元。

全年空調運行費用約為：228+193=421萬元。

結論：初投資及年運行費用方面方案一皆低于方案二。

4 結束語

空調系統中的冷熱源設計對于其使用有著密切而重要的關系，為了使得建筑物等正確選擇其冷熱源供應，我們對一些方案進行了分析與研究，在對空調冷熱源進行選擇時要考慮空調系統自身的情況與建筑物環境等各種內外環境的影響，在最大程度上選擇安全可靠，使用期限長，性價比高，經濟效益好的冷熱源設計方案。從冷熱源技術的設計與裝置來看，其設計方案將朝著高科技多元化的方向前進，充分利用高科學技術與能源的來源途徑，將冷熱源的設計方案最大程度上達到最科學。冷熱源在未來的發展趨勢主要是想大型化與小型化兩個方向發展，最大程度上的將能源進行高效的利用，不僅僅對我國自然資源進行了保護，還提高了企業的經濟效益，我國的環境與經濟做出貢獻。

參考文獻：

[1] 王平利.空調冷熱源方案選擇方法的研究[D].西南交通大學，2008.

[2] 張維亞.空調系統冷熱源方案選擇方法的研究[D].天津大學，2011.

[3] 李先瑞.對供熱空調冷熱源方案選擇有影響的若干問題[J].節能與環保，2009（8）：15～19.

[4] 陸耀慶.實用供熱空調空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.