上海某大型酒店節能改造案例分析

朱賢豪

上海市松江區建筑建材業管理中心

0 引言

城市化的加速擴張導致了建筑能源消耗量居高不下，是公共建筑能耗快速增長的主要原因［1］和上升最快的分項［2］。研究表明，至2020年全國公共建筑能耗達建筑總能耗的38%，而其中占公共建筑面積不到10%的大型公共建筑用能占比超過了20%［3］。本文介紹了某大型酒店熱水、照明、空調系統的節能改造，討論了其能耗架構、改造方案、節能潛力和綜合效果，以期激勵同類型公共建筑節能改造的全面實施，并為同類型的改造提供借鑒。

1 改造前概況

1.1 酒店概況

該酒店為五星級酒店，坐落于上海松江區一大型綜合商業廣場內。酒店總建筑面積71 027 m2，總高度125 m，裙房高22 m，地上28層，地下2層，共446間客房、餐飲、娛樂、會議設施。

酒店主要用能系統包括空調、生活熱水、照明、動力、游泳池、洗衣房等。

1.2 設備概況

1)空調系統

酒店中央空調系統主機為3臺約克離心式變頻冷水機，通常5-10月份制冷。空調冷凍水系統為二次泵系統，末端設備主要有風機盤管、組合式空調箱和新風空調箱三種。

2)熱水系統

酒店洗衣房熱水、生活熱水及空調供暖由3臺燃氣熱水鍋爐提供，熱水通過板式換熱器換熱后由二次泵送達末端。

酒店泳池和桑拿房熱水由2臺燃氣蒸汽鍋爐提供，蒸汽經汽水換熱后為各末端供熱。

3)照明系統

酒店照明多采用非節能燈，如白熾燈、熒光燈、鹵素燈等傳統光源，數量為24 512盞。

2 改造前能耗和節能潛力分析

2.1 改造前能耗

酒店主要能源消耗為電力和天然氣，其中天然氣主要用于燃氣熱水鍋爐和燃氣蒸汽鍋爐，能耗情況見表1。

如表1所示，酒店3年能耗逐年上升，其中，2017年較2016年上升約2.74%，2018年較2017年上升約9.56%，節能潛力有待挖掘。

表1 酒店改造前逐年能耗

為了進一步分析酒店重點用能情況，對各系統能耗進行了拆分，拆分情況見圖1。

如圖1所示，酒店能耗占比較大的是特殊用能系統、空調系統、生活熱水系統。其中，特殊用能系統能耗占比達38.82%，空調系統36.41%，生活熱水6.9%。進一步分析酒店特殊用能，主要是洗衣房熱水、泳池及桑拿房熱水系統。

圖1 酒店能耗拆分圖

2.2 節能潛力分析

根據上述拆分結果和酒店實際情況，發現酒店主要存在以下問題：

1)洗衣房

洗衣房設備多，熱水用量大，導致室內溫度很高，不僅不滿足人體舒適度要求且存在大量的熱損失。

2)空調系統

空調系統冬季供暖時間長且冬季天然氣價格高，運行費用高。此外，空調系統末端設備為風機盤管、組合式空調箱和新風空調箱，每天以額定功率運行12 h以上，存在浪費現象。

3)照明系統

酒店大部分區域采用白熾燈、熒光燈、鹵素燈等非節能傳統光源，存在不節能現象。

針對上述問題，確定改造范圍為生活熱水、洗衣房熱水、泳池熱水、空調系統、照明系統和末端送排風系統。

3 節能改造方案和預期效果

3.1 熱水系統

1)生活熱水系統

為充分利用污水中剩余的熱能，采用3臺污水源/空氣源雙蒸發熱泵替代原有的燃氣熱水鍋爐制取生活熱水，并通過自動控制實現分時段水溫調控，進一步降低能耗。

預計改造后生活熱水系統全年新增電量410 781 kWh，減少燃氣量187 026 m3，節約標煤量124.8 tce。節能量計算見表2。

表2 生活熱水系統改造節能量計算

2)洗衣房熱水系統

洗衣房熱水系統的改造充分借助了空氣源熱泵制熱原理，利用洗衣房環境中的熱量制取熱水，在以較少能耗獲得熱水的同時，還降低了環境溫度，降低了空調能耗，提高了工作環境舒適度。

采用與生活熱水類似的估算方法，在不考慮洗衣房空調負荷降低的情況下，預計改造后洗衣房熱水系統全年新增電量63 930 kWh，減少燃氣量31 684 m3，節約標煤量22.8 tce。

3)泳池及桑拿房熱水系統采用2臺污水源/空氣源雙蒸發熱泵機組替代原有燃氣蒸汽鍋爐來加熱泳池和桑拿房。在制冷季，雙蒸發熱泵機組在制熱的同時還為酒店輔助制冷，在非制冷季，雙蒸發熱泵等同于空氣源熱泵，抽取空氣中的熱量為泳池和空氣源進行加熱。

采用與生活熱水類似的估算方法，在扣除雙蒸發熱泵輔助制冷耗電量后，預計改造后泳池和桑拿房熱水系統全年新增電量52 053 kWh，減少燃氣量30 484 m3，節約標煤量24.6 tce。

3.2 空調供暖系統

采用6臺風冷熱泵機組替代原有的燃氣熱水鍋爐提供空調采暖，此措施在提高設備效率的同時還彌補了高天然氣價格導致高運行費用的問題。

經計算，預計改造后酒店空調供暖系統全年新增電量507 179 kWh，減少燃氣量215 360 m3，節約標煤量133.8 tce。

3.3 空調箱及送排風系統

針對空調箱系統實際情況，增加了一套變頻智能控制系統，控制系統根據送回風溫度自動控制新風閥開度、風機轉速和冷熱水閥開度，在保證室內空氣質量和冷熱負荷的前提下，最大幅度地降低新風負荷和風機耗電量。根據實際負荷需求計算預期耗電量，預計改造后酒店空調箱及送排風系統全年節約電量133 361 kWh，節約標煤量38.4 tce，節能量計算公式如下：

式中：

ΔE：風機改造節能量（kWh）；

P：風機功率（kW）；

T：年使用時間（h）。

3.4 照明系統

酒店原有的照明燈具中，傳統熒光燈和普通節能燈比例較大，根據能耗拆分，照明系統能耗占比僅略低于生活熱水，節能潛力巨大。改造采用高效的LED燈代替原有的非節能照明燈，實際改造燈具20 898盞，占總燈具數的85%。根據改造前后照明燈具的功率與運行時間計算節電量，預計改造后酒店照明系統全年節約電量1 532 816 kWh，節約標煤量441.5 tce，節能量計算公式如下：

式中：

E節能量：照明燈具改造節能量（kWh）；

i：燈具種類，i=1，2，3，…，n；

ei，改造前，ei，改造后：第i種燈具改造前和改造后功率（kW）；

ni：第i種燈具的數量；

ti：第i種燈具年使用時間（h）。

3.5 預計節能效果匯總

該項目實施了6項節能改造，分別是采用污水源/空氣源雙蒸發熱泵機組替代燃氣熱水鍋爐制取生活熱水，采用空氣源熱泵機組替代燃氣熱水鍋爐制取洗衣房熱水，采用污水源/空氣源雙蒸發熱泵機組替代燃氣蒸汽鍋爐加熱泳池和桑拿房熱水，采用風冷熱泵機組替代燃氣熱水鍋爐提供空調采暖，空調箱及送排風機變頻改造，LED照明燈燈具改造，此外生活熱水系統還采用了污水熱回收措施和分時段水溫控制措施，項目改造除節能目標外，還兼顧了碳排放和室內舒適度要求。

經計算，改造后酒店預計年節電量632 234 kWh，年節氣量464 554 m3，折合節約標煤量785.9 tce。以改造前前3年總能耗平均值作為基準能耗，預計節能率為23.6%，其中LED照明燈節能率為13.2%，空調供暖系統和生活熱水系統為4%和3.7%，各方案理論節能量匯總如表3所示。

表3 理論節能量計算

4 實際節能效果

根據改造后第一年實際能耗賬單及效益分享憑證，采用“賬單法”核算改造后的實際節能效益。

酒店能耗主要受氣候、客房入住率、會議室占用率的影響，氣候主要影響空調能耗，客房入住率、會議室占用率影響酒店照明、空調及燃氣消耗。經統計發現，改造后酒店年平均入住率上升了0.7%，年平均溫度上升了0.88%，由于變化幅度較小，因此計算實際節能量時不予考慮。

經“賬單法”核算，得出酒店實際年總能耗為2 575.0 tce，同樣以改造前前3年總能耗平均值作為基準能耗，改造后實際年節能量為760.5 tce，年綜合節能率為22.80%，基本達到預期節能率。

5 結論

酒店類大型公共建筑節能空間可觀，其中以五星級酒店為最。該項目合理采用了多項節能技術，實現了良好的節能效果，改造前預計年節能率為23.6%，改造后經賬單比對，實際年節能率為22.80%，基本達到預期。

在該五星級酒店改造過程中，通過分析酒店的能耗架構明確了改造方案，并在實施過程中兼顧節能效果和人員舒適度需求，生活熱水系統通過設備的不同運行模式不僅將節能效果最大化，還解決了環境過熱問題，提高了舒適度，優化了酒店能源結構。

上述結論基于實際案例，改造過程和結果對夏熱冬冷地區的既有酒店類公共建筑的節能改造具有一定的參考價值和借鑒意義。