冷卻塔免費供冷在高端酒店項目的應用及探討

文_曾浩然 深圳市寶鷹建設集團股份有限公司

中央空調已成為很多現代建筑尤其是高端酒店中不可或缺的重要設施之一，同時也是酒店的主要用電設施,中央空調的節(jié)能措施對降低酒店綜合能耗、提升酒店整體運營效益有著重要的作用和積極意義。

以國際酒店管理公司在國內管理的高端酒店品牌項目為例。大部分國際酒店管理公司均要求其管理的高端酒店采用四管制中央空調水系統(tǒng)，過渡季節(jié)及冬季冷水機組與鍋爐或空氣源熱泵經常需同時運行，為酒店同時供冷和供暖，以滿足酒店不同區(qū)域、不同客人的體驗感和舒適度要求。因此，這類國際高端酒店較在過渡季節(jié)期間只需供冷或供暖的商業(yè)、寫字樓及常規(guī)酒店而言，投資更高、能耗更大。本文對在過渡季節(jié)利用冷卻塔、冷卻水作為免費冷源為國際高端酒店供冷進行分析和探討，為國際高端酒店在滿足酒店舒適度要求的前提下降低酒店空調能耗、提升酒店經營效益提供參考。

1 項目概況

該酒店項目位于安徽省蚌埠市龍子湖風景區(qū)，為某知名國際酒店管理公司旗下的五星級檔次酒店，酒店所在項目地塊包括酒店、公寓、辦公及商業(yè)等業(yè)態(tài)。項目總用地面積41533m2，總建筑面積231524m2，根據業(yè)態(tài)不同分別規(guī)劃為4棟相對獨立建筑。

酒店所在建筑高度119.9m，地上共31層。一層為酒店大堂、大堂吧、全日餐廳及廚房；二層為中餐零點廳及中餐包房、特色餐廳及廚房；三層為宴會廳、多功能廳、VIP接待室、會議室；四層為室內恒溫游泳池、健身房、SPA及其附屬用房；五層至十四層為公寓式辦公；十五層為避難層；十六層至三十一層為酒店標準客房、總統(tǒng)套房、行政酒廊；地下室一層為酒店后勤配套用房、機電設備用房、機動車停車庫。

酒店建筑面積約45000m2，其中地上建筑面積34000m2，地下室建筑面積11000m2，客房數302間套，是典型的中等規(guī)模國際五星級檔次酒店項目。

為便于運營管理，酒店設備房、設備系統(tǒng)均要求相對獨立，不可與其他非酒店區(qū)域共用。同時,對室內環(huán)境舒適性要求較高，中央空調水系統(tǒng)采用四管制。供冷主要為電制冷冷水機組，為節(jié)約能源、降低后期運營成本，同時設置了板式換熱器，用于過渡季節(jié)利用冷卻塔為酒店提供免費冷源。

酒店供暖采用燃氣熱水鍋爐，末端設備空氣處理機組、空調新風機組、風機盤管均采用冷熱兩組盤管。在過渡季節(jié)及冬季，可以滿足酒店各功能區(qū)域同時供冷、供暖的需要及不同客人對舒適度的需求，初始投資相對一般兩管制系統(tǒng)較高。

2 空調設計參數及冷熱負荷

2.1 室外計算參數

2.1.1 夏季

通風室外計算溫度31.3℃，通風室外計算相對濕度66%，空調室外計算干球溫度35.4℃、濕球溫度28℃。

2.1.2 冬季

采暖室外計算溫度-2.6℃，通風室外計算溫度1.8℃，空調室外計算溫度-5℃，室外計算相對濕度71%。

2.1.3 過渡季節(jié)

通風室外計算溫度15℃，通風室外計算相對濕度59%，空調室外計算干球溫度18.2℃、濕球溫度13.5℃。

2.2 室內設計參數

室內設計具體參數見表1所示。

表1 室內設計參數表

2.3 空調冷熱負荷

夏季空調總冷負荷6650kW,平均冷負荷面積指標約為222W/m2；冬季采暖總熱負荷2137kW, 平均熱負荷面積指標為71W/m2；過渡季節(jié)冷負荷1600kW，平均冷負荷指標53W/m2。

3 空調冷熱源設計與經濟性測算

3.1 冷熱源設計

根據國際酒店管理公司品牌標準要求，結合項目酒店檔次定位，酒店空調水系統(tǒng)采用四管制、同程式、一次泵變流量水系統(tǒng)，以滿足過渡季節(jié)及冬季同時供冷、供暖的需要。空調水系統(tǒng)設計為三個環(huán)路，即裙房、塔樓標準層、地下室后勤區(qū)分別為一個環(huán)路。

在過渡季節(jié)及冬季供暖由鍋爐熱水提供，供冷則不需要開啟冷水機組，直接通過冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵與板式換熱器換熱供冷，由日常運行人員在控制室通過BA系統(tǒng)進行閥門的啟閉實現機組與冷卻塔的供冷轉換。空調冷熱源水系統(tǒng)原理見圖1。

冷源選用2臺制冷量為2637kW（750RT）的離心式冷水機組和1臺制冷量為1368kW（390RT）的螺桿式冷水機組（部分熱回收，用于生活熱水輔助加熱），冷水機組荷載調節(jié)范圍由15%～100%，冷凍水供回水溫度7℃/12℃，冷卻水供回水溫度32℃/37℃。設有離心機組冷凍水泵3臺，冷卻水泵3臺；設有螺桿機用冷凍水泵2臺，冷卻水泵2臺。冷凍機房設在地下一層，設有5臺（1組）開式、方形橫流式冷卻塔置于裙房屋面。

過渡季節(jié)利用冷卻塔免費供冷，冷卻水通過冷卻泵經板換換熱后由冷凍泵向酒店供冷，制冷量1600kW。板式換熱器設在冷凍機房內，換熱量800kW/臺，共2臺。設備參數見表2所示。

表2 主要設備參數表

熱源由熱水鍋爐提供，冬季采暖總熱負荷2137kW，生活熱水約1375kW，采用3臺額定功率為1744kW燃油（氣）常壓熱水鍋爐，置于地下一層鍋爐房內，熱水供回水溫度90℃/70℃。提供空調采暖熱水、生活熱水、泳池地板采暖熱水。

空調水系統(tǒng)采用屋頂高位膨脹水箱定壓補水的方式，通過電接點液位計信號可在控制室遠程監(jiān)控水箱水位，以便及時發(fā)現水箱出現缺水或溢水情況。

3.2 經濟性測算

過渡季節(jié)利用冷卻塔供冷時間為每年平均氣溫6～16℃時段，即每年3月初至3月底（冬末春初）及11月初至11月中旬（秋末冬初）兩個時段，供冷累計時長約45d/a，每天供冷時間從上午10:00至晚上22:00，即12h/d，年累計供冷時間為45d/a×12h/d=540h。

考慮過渡季節(jié)每日氣溫變化、每日不同時段冷負荷的不同，平均冷負荷按設計冷負荷的70%即1120kW測算。相當于螺桿機組制冷量1368kW的82%，如通過冷水機組制冷，根據《冷水機組性能測試報告》，機組制冷量為額度制冷量的82%時，機組電機功率約為212kW。供冷運行設備及電功率比較見表3。

表3 冷卻塔供冷與冷水機組供冷設備比較

由表3可知，采用冷卻塔供冷較冷水機組供冷，減少了1臺螺桿式冷水機組運行，同時增加了1臺冷凍泵、1臺冷卻泵和1臺冷卻塔投入運行，合計減少設備運行功率140kW。

每年過渡季節(jié)通過冷卻塔供冷，則可節(jié)約電量：年累計運行時間×功率差/h=540h×140kWh/h=75600kWh，每年可節(jié)約電費:75600kWh×1.15元/kWh=86940元（取綜合電價1.15元/kWh）。

4 冷卻塔供冷系統(tǒng)效果與經濟性分析

項目酒店于2018年3月建造及調試完成，并于同年5月投入運營。酒店空調系統(tǒng)整體運行正常，使用效果良好。尤其是過渡季節(jié)酒店空調通過冷卻塔提供冷源，不需要開啟冷水機組便可滿足酒店空調供冷需求，從而減少了冷水機組運行時間，延長了機組使用周期，降低了空調系統(tǒng)運行能耗，節(jié)省了設備運行費用，提升了酒店整體運營效益。

4.1 初期投入分析

利用冷卻塔提供冷源相對于僅采用常規(guī)電制冷的系統(tǒng)而言，設備方面增加了一組（2臺）板式換熱器、直徑為DN250及DN300的接駁轉換水管共40m，DN250和DN200電動閥各2個、閘閥各6個、部分輔材和人工，累計增加工程費用約35萬元。

4.2 運行費用分析

空調系統(tǒng)經過2a的運行，每年過渡季節(jié)通過冷卻塔供冷時長40～50d，每天運行時長10～15h，年累計平均運行時間為624h，平均冷負荷約為設計冷負荷的65%，過渡季節(jié)供冷耗電量比較見表4。

表4 冷卻塔供冷與冷水機組供冷耗電量比較

因此，通過冷卻塔供冷每年實際可節(jié)約電量76253kWh、節(jié)約電費約87690元，超預期節(jié)約電量，4a內便可收回前期增加的工程費用。

5 結論

通過上述的分析及測算，結合實際運行效果，對于空調舒適度要求較高，過渡季節(jié)需要同時供冷和供暖的高星級酒店，且過渡季節(jié)環(huán)境溫度6～16℃、每年累計時長在30d左右及以上的區(qū)域，通過冷卻塔供冷不僅可以滿足使用需求，而且可節(jié)約能源，給企業(yè)帶來良好的經濟效益。