126南京某酒店空调采暖生活热水热源三用系统探讨及其技术经济比较

1、南京某酒店空调、采暖、生活热水热源三用系统探讨及其技术经济比较南京大学建筑规划设计研究院 林康立摘要：本文针对某大厦酒店空调、采暖、生活热水热源的三用系统工程实例，可能实施的4个方案的仔细分析研究和全年的能源消耗及特定的电、燃气或燃油价格下的费用的比较，认为想象中夏季用带热回收的风冷热泵冷热水机组、其他三季的生活热水靠电加热，空调热水靠电辅助加热（即本文中的方案2）的办法，不一定比采用传统的两套独立的热泵冷热水系统和热泵热水系统来得好。而如果能够利用低温水源为冷热源的水源热泵热源三用系统则比较经济实用。同时指出，对于三用系统的技术经济性，必须在可靠的水，电，燃料价格的前提下，进行全年的能耗比较

2、，也只有在空调、采暖、生活热水3个部分加起来的投入/产出比（总能效比）最高为最优方案，自然也应考虑主机设备的来源是否方便和一次投资及其回收年限的影响。本文仅在特定条件下进行分析比较的初步结论，有一定局限性，而其真正目的是提供方法和思路，并要求对于空调，采暖，生活热水热源三用系统的方案，必须进行认真的技术经济比较，以推进应用热泵技术节能的发展。关键词：热泵 三用系统 技术经济比较1.概述1.1 位于南京闹市区的某大厦，是南京的标志性高层建筑之一。原有的中央空调系统是采用水环+水源热泵机组为冷、热源的分离式水源热泵冷热水系统。其末端设备为位于各区域的自带制冷压缩机的水源热泵机组。该机组从整个大厦的

3、水环中吸收热量来制热，或向水环排放热量来制冷，并向所服务的区域或房间送热风（采暖）或送冷风（空调降温）。1.2 本改造项目将47-52楼分为三个独立的空调使用区域，即：办公层区域（47层），空调使用面积约500；中央空调负荷为100KW。酒店区域（48-50层），空调使用面积约1500；中央空调负荷为300KW；生活热水日用量为20.25吨（60），折合55的热水量为23吨（自来水温取为15）。餐饮区域（51-52区域），空调使用面积约1000；中央空调负荷为250KW。该三个区域的空调要求脱离原来的水环热泵系统，直接采用空气源热泵带热回收系统或者电锅炉、冷却塔系统，且都应能独立控制，独立核算

4、电费。1.3 甲方提出的空调，热水运行要求为：空调系统设定夏季系统运行4.5个月，每天运行12小时；设定为5.16-9.30，共138天，1656小时，室外平均气温25.1。 空调系统春秋季系统不运行，春秋季共4个月，设定为3.16-5.15，以及10.111.30，共122天，1464小时，室外平均气温14.06。空调系统设定冬季系统运行3.5个月，每天运行12小时；设定为12.1-次年3.15，共105天，1260小时，室外平均气温4.1。生活热水全年全日制供应，365天，8760小时。本文仅对酒店部分的空调，采暖，生活热水热源三用系统的可行方案进行分析研究。2.设计数据2.1 建设地点：

5、南京市 北纬32o00 东经118o482.2 年平均温度 15.42.3 冬季空调室外计算干球温度 6 ；夏季空调室外计算干球温度 35 湿球温度 28.32.4 设定夏季热水系统运行4.5个月，全日间歇运行，机组工作控制在12小时；设定为5.16-9.30，共138天，室外平均气温25.1；自来水温度：242.5 设定冬季热水系统运行3.5个月，全日间歇运行，日机组加热运行小时控制在12小时左右；设定为12.1-次年3.15，共90天（已扣除低气温15天），室外平均气温4.1；自来水温度： 72.6 春秋季不需要空调，热水机组依然运行，春秋季起止日期设定为3.16-5.15，以及10.11

6、1.30，共122天，室外平均气温14.06；自来水温度： 15.52.7 设定冬季热水系统运行3.5个月，全日间歇运行，日机组加热运行小时控制在12小时左右；设定为12.1-次年3.15，共90天（已扣除低气温15天），室外平均气温4.1；自来水温度： 72.8 设定冬季低气温-6的天数有15天，自来水温度按5计。2.9 室内参数：客房 夏季26±2 冬季 18±23.空调负荷和热水负荷（见表3.1）表3.1 空调与热水负荷名称单位夏季（138天）春秋季（122天）冬季（90天）低气温（15天）工况空调机组制冷热回收制热水空调机组制热制热水电制热空调机组制热制热水电制热平

7、均气温25.114.064.16自来水温度2415.575空调冷负荷KW300空调热负荷KW262.5300日热水总用热量KW.hr873111213511408最大小时制热功率KW309394479499日用热水量升23000最大小时供热水量升81464.设计方案本文仅对48-50层酒店部分的空调热水三用系统进行探讨。酒店室内空调系统采用风机盘管为末端的双管制同程式冷热水系统，不单独设新风系统。冷热源设备布置于50层以上某一层的室外平台上或屋顶上，生活热水通过立管由上向下供水，循环热回水管通过立管下部连接后，再向上返回蓄热水箱。根据甲方的要求和大楼空调现状条件，可供选择的冷热源方案有4个。4

8、.1方案一采用传统的风冷热泵冷热水机组加上空气源热泵热水机组为空调冷热水和生活热水的冷热源，该方案的流程图可见图4.1。其设备选择的型号和数量见表5.1。图4.1 利用风冷热泵冷热水机组和空气源热泵热水机组联合的三用系统4.2 方案二 采用具有热回收功能的风冷热泵冷热水机组加电锅炉（或水箱电加热器）为冷热源。夏季4.5个月，具有热回收功能的机组制冷部分热回收制取生活热水；春秋季4个月，空调机组停止，用电锅炉制热水；冬季3.5个月，空调机组主要制空调用45热水，有时可利用空调制热多余的热来热回收制生活热水，生活热水热量大部分依靠电加热。空调热回收机组选用R134a为工质。该系统的流程图见图4.2

9、。其设备选择的型号和数量见表5.1。图4.2 部分热回收风冷热泵冷热水机组和电加热的三用系统图4.3 利用能量提升机组的制冷，供热及生活热水联合系统4.3 方案三 采用具有热回收功能的四管制双回路热泵冷热水机组（能量提升机组）加水箱辅助电加热器为冷热源。夏季4.5个月，具有热回收功能的能量提升机组回路1全部制冷（从蒸发器出冷水）回路2制冷兼制热（制冷优先，从蒸发器出冷水，从热回收器出热水）；春秋季4个月，回路1停止，回路2全部制热（从热回收器出热水）；冬季3.5个月（包括低气温的15天），能量提升机组回路1主要制空调用45热水（从热回收器出热水），空调制热量不足时，采用空调辅助电加热器；回路2

10、全部用来制热水，不足时，通过水箱内电加热器辅助加热。能量提升机组选用R134a为工质。该系统的流程图见图4.3。图4.4 利用水源热泵的制冷，供热及生活热水联合系统4.4方案四 采用具有热回收功能的水源热泵冷热水机组加水箱辅助电加热器为冷热源。水源利用整个大楼的水环系统（电费可独立计算，水环的使用费用按水量分配）夏季4.5个月，用具有热回收功能的水源热泵机组全部制冷（从蒸发器出冷水）从冷凝器1部分热回收出热水，冷凝器2仍用水环水排热。春秋季4个月，机组减负荷制热水（从冷凝器1出热水，蒸发器吸收水环水的热量），空调水部分停用；冬季3.5个月（包括低气温的15天），具有热回收功能的水源热泵机组冷凝

11、器2主要制空调用45热水（从热回收器出热水），空调制热量不足时，采用空调辅助电加热器；冷凝器1全部用来制热水，不足时，通过水箱内电加热器辅助加热。具有热回收功能的水源热泵机组选用R22为工质。该系统的流程图见图4.4。5.主要设备各方案的冷热源部分主要设备的规格，型号和数量的对照见下表表5.1 各方案主要设备一览表项目名称方案一方案二方案三方案四方案简介（冷热源）采用传统的风冷热泵冷热水机组加上空气源热泵热水机组为空调冷热水和生活热水的冷热源采用具有热回收功能的风冷热泵冷热水机组加电锅炉（或水箱电加热器）为冷热源。采用具有热回收功能的四管制双回路热泵冷热水机组（能量提升机组）加水箱辅助电加热器

12、为冷热源。采用具有热回收功能的水源热泵冷热水机组加水箱辅助电加热器为冷热源。水源利用整个大楼的水环系统主机名称，型号及数量/工质空调用风冷热泵冷热水机组 FS-U-300R型1台/R22热泵热水机组HAM1003台/R134a风冷热泵冷热水机组（部分热回收）RECS-D-1362型（标准型） 1台/R134a能量提升机组ERACS-Q-1362型（标准型，双制冷回路） 1台/R134a水源热泵冷热水机组PSRHH-080型（标准型）1台/R22额定制冷/制热量（千瓦）空调340/350热水28.20，318.2/329315/329313.8/345.6蓄热水箱9立方米有效容积的组合式不锈钢蓄

13、热水箱2台15立方米有效容积的组合式不锈钢蓄热水箱 1台15立方米有效容积的组合式不锈钢蓄热水箱 1台15立方米有效容积的组合式不锈钢蓄热水箱 1台辅助电加热器空调热泵用辅助电加器DR-25 1台25千瓦DR-35 2台 35千瓦DR-55 2台110千瓦DR-20 1台 20千瓦热水（水箱内）24千瓦电加热器2组 48千瓦24千瓦电加热器4组96千瓦24千瓦电加热器4组96千瓦24千瓦电加热器3组72千瓦空调水系统膨胀水箱0.15立方米（500×500×600）1个0.15立方米（500×500×600）1个0.15立方米（500×500&#

14、215;600）1个0.15立方米（500×500×600）1个空调冷热水循环泵KQL100/140-11/2型立式管道泵2台（1开1备）功率 11千瓦×2KQL80/150-7.5/2型立式管道泵 2台（1开1备） 功率 7.5千瓦×2KQL80/140-5.5/2型立式管道泵3台（2开1备或1开2备）功率 5.5千瓦×3KQL80/125-5.5/2型立式管道泵2台（1开1备）功率 5.5千瓦×2热水循环加热泵热水机组自带功率0.82千瓦KQL65/110-2.2/2型立式管道泵2台功率 2.2千瓦×2KQL80/140

15、-5.5/2型立式管道泵2台功率 5.5千瓦×2KQL50/125-1.5/2型立式管道泵2台（1开1备）功率 1.5千瓦×2生活热水供水增压泵KQL65/235-1.5/4型立式管道泵2台 1.5千瓦×2KQL65/235-1.5/4型立式管道泵2台 1.5千瓦×2KQL65/235-1.5/4型立式管道泵2台 1.5千瓦×2KQL65/235-1.5/4型立式管道泵2台 1.5千瓦×2生活热水循环热回水泵KQL40/110-0.75/2型立式管道泵，2台，0.75千瓦×2-水环水循环泵KQL40/110-0.75/2型立

16、式管道泵，2台，0.75千瓦×2-KQL50/125-1.5/2型立式管道泵，3台（2开1备或1开2备），1.5千瓦×3电子水处理器 空调用EHZII-50-4 1台 30-59立方米/小时 DN100EHZII-50-4 1台 30-59立方米/小时 DN100EHZII-50-4 1台 30-59立方米/小时 DN100EHZII-50-4 1台 30-59立方米/小时 DN100热水用EHZII-10-21台7-15立方米/小时DN50EHZII-10-21台7-15立方米/小时DN50EHZII-50-4 1台 30-59立方米/小时 DN100EHZII-10-2

17、1台7-15立方米/小时DN50配电柜（强电/弱电）1个 总配电容量 268.9千瓦正常用电功率 147.65千瓦1个总配电容量 242.2千瓦正常用电功率 夏季 100千瓦春秋季99.7千瓦冬季 231千瓦1个总配电容量 321.5千瓦正常用电功率 夏季 103千瓦春秋季 49.5千瓦冬季 213千瓦低气温 248.5千瓦1个总配电容量 193.5千瓦正常用电功率 夏季 69.7千瓦春秋季 18.74千瓦冬季 158.5千瓦低气温 178.5千瓦设备总台数19141516设备总价格低最低最高次高6.冷热水成本比较仅对48-50层酒店部分的空调热水三用系统进行探讨。空调负荷和热水负荷均依照甲方

18、所提出的数据为准。以全年平均每吨空调用冷热水和每吨生活热水的电费以及全年能源费用总额进行比较。所有方案的能源消耗和费用计算是分季节，分设备（包括热泵机组和循环水泵），分空调，采暖和热水进行计算，并相加后视其总的能源消耗和费用来比较，其计算过程从略。计算结果见下表。表6.1 各方案能耗比较表项目名称方案1方案2方案3方案4备注类别名称单位空调全年总耗电机组度242639220773282182172160夏季138天每天12小时总供冷量141286冷吨（496800千瓦）冬季105天每天12小时总供热量337500千瓦水泵度24057164032405718590合计度2666962371763

19、06239190750夏季机组空调耗电度1291681132599827992199每千瓦制冷耗电度0.260.22800.19780.1856制冷能效比3.84624.38645.0555.3883每冷吨耗电度0.91420.80160.695606526冬季机组供热耗电度11347110451418390379961每千瓦制热耗电度0.33620.31860.54490.2369制热能效比2.97433.13911.83524.2208热水全年总耗电机组+电加热度10407429302585366128244每日供热水23吨全年共8395吨全年总需热量398848千瓦水泵度10442766

20、01341813133合计度11451630068598784141377每吨热水耗电度13.6435.8211.7716.84每千瓦制热耗电度0.28710.75390.247703546总能效比-3.48291.32654.03762.821总能耗度电381212537861405023332127总输出能量度电1239148冷热量折合电量总输入/输出比3.25052.3043.0593.7309年运行费用元304970430289324018265702以0.80元/度计方案优劣综合排序24317.各方案技术经济综合评价方案一，采用传统的热泵设备和两套独立的热泵冷热水系统和热泵热水系统，机组设备技术成熟，管理方便，互不影响，一次投资较低，而且机组都可以采用R22为工质，比较容易取得，。但设备台数多，占地大。从耗能和运行费用看，仅高于采用方案四，处于第2位。其空调系统的能效比在3左右，热水系统的能效比在3.5左右，都在正常的范围。因此，从空调加热水供应综合节能角度来看，空调用风冷热泵为冷热源，冬季适当加部分电加热；生活热水决