武汉市金字塔酒店冬季空调设计

武汉市金字塔酒店冬季空调设计

1酒店设计目标武汉金石酒店是一座高层建筑。酒店位于13层，占地面积约1.4万米，部分地下建筑面积约310平方米。酒店以客房为主,兼营餐饮、金融、商务等,按四星级标准设计。酒店于2002年元月开始施工,2003年元旦试营业。由于该酒店位于武汉市江汉区的繁华地带,按城市规划和环保要求,不得采用燃煤锅炉供热,设计时,确定采用电锅炉水蓄热冬季空调方案。本文扼要介绍该酒店集中空调冬季水蓄热系统的设计,以供交流。2武汉蓄能系统用电优惠措施的现状众所周知冬季空调非蓄能供热方案的最大弊端是设备初投资大,常年运行费用高。武汉市从1999年起开始实行分时电价,并根据湖北省经贸委、湖北省电力公司等关于鼓励电热消费及对采用蓄能技术的电热锅炉执行分时电价的政策,进一步明确了采用电热锅炉及蓄能系统的用电优惠措施。在这些措施的推动下,武汉市近几年来武汉国际会展中心、湖北剧场等多项大型工程中采用了空调蓄能技术,取得了显著的社会效益和经济效益。武汉市规定,对使用蓄热式电锅炉、蓄冰(冷)式集中空调的客户执行非普工业电价,同时执行分时电价。2002年武汉市蓄热式电锅炉的分时计价时段及电价见下表。由分时电价可知,采用蓄能供热时,峰段停止锅炉运行具有显著的经济效益,故设计单位推荐采用电锅炉蓄能供热方案,并被建筑业采纳。3蓄热水泵容积根据计算,该酒店的冬季空调日总负荷为11510kWh(因为客户在夜间仍需供热),若要求在谷段蓄能11510kWh,设蓄热水供、回水温度为90/60℃,则要求蓄热水箱容积为3.1锅炉供热量的确定由于场地限制,业主确定将蓄热水箱设在屋顶,考虑到结构的承载能力,只能采用分量蓄热方案,允许在平段时间启动锅炉运行。确定在屋顶分散设置4个有效容积为25m3的水箱,总容积为100m3,按90/60℃水温计算,蓄热量为100×(90-60)×1163=3489kWh按谷段7h蓄热计算,锅炉供热量应为3489/7=498.5kW。根据建筑业主的要求,选择0.7MW(60万kcal/h)的电热水锅炉一台,额定供热量为698kW,功率为720kW。3.2图12根据近似计算,全天的锅炉供热量、供暖耗热量和水箱蓄热量如下图所示。(图1)。由热量平衡图可知,由于蓄热水箱的容积较小,为满足全天供暖耗热量,电锅炉须运行16.5h,其中7h处于谷段,9.5h处于平段,可以完全避开峰段,减少运行电费。4冬季蓄热供热系统该酒店按全年空调设计,夏季为螺杆式冷水机组供冷,冬季为电锅炉蓄热供热,冬夏共用水泵(为节约运行费用,空调循环水泵按二大一小配置,冬季用小泵),冬季蓄热供热系统图如图2所示。4.1设计和运行要求4.1.1为了充分发挥蓄热水箱的作用,应尽可能提高热水终温,加大蓄热温差和单位容积蓄热量,本工程设计水温从上一周期的放热终温60℃逐步升至蓄热终温90℃,计算蓄热为3489kWh。4.1.2由于酒店的空调末端设备均为柜式空调机和风机盘管,冬季末端的供回水温度以60/50℃为宜,而电锅炉的出水温度可达到90℃或更高,为了满足末端的水温要求,在系统中设置了板式换热器,换热量为900kW。4.1.3蓄热水箱内布水管和水流组织的设计是实现蓄热、取热过程的关键,为了达到合理蓄热、取热,水箱内布置上布水器和下布水器,上布水器管道上开孔向上,下布水器管道上开孔向下:蓄热时,热水上进,冷水下出,取热时,热水上出,冷水下进,水箱内的水呈反向流动。经计算,孔口出流的速度约为0.09m/s,这样低的速度可防止口出流对水体的扰动,保证水箱内的水处于层流状态,水温分层非常均匀。4.1.4完善的自控系统是实现既定目标的重要技术措施。本工程的主要控制措施包括:①运行模式自动转换。对于全年空调的季节转换阀门,设计者认为可以采用手动蝶阀,既可节省投资,又不增加操作的难度(每年只两次),在投资不宽裕的项目中,不失为一种经济合理的选择。本工程的季节转换阀门(V1～V4)均为手动蝶阀。但其他用于运行模式转换的阀门(V5～V12)均采用电动蝶阀,并纳入DDC控制系统。②水温控制。为控制末端供水温度,在板换二次侧出水管上设温度传感器反馈供水温度,在板换一次侧回水管上设电动调节阀V13,以便根据二次侧的出水温度调节一次侧的热水流量。③水位控制。为监视屋面蓄热水箱的水位,在水箱内设置JY8000型智能数字液位测控器和补充水系统,以监测水箱内的水位,并根据水位的变化连锁启停补充水泵,保持水箱内的水位正常。4.2源系统的配置表25运行模式和负荷损失5.1加热和蓄热栽培的类型根据设计,该酒店空调供热蓄热系统共设四种运行模式,即:蓄热、取热、直供热和蓄热兼供热,各种模式下的设备及附件状态见表3。5.2锅炉停止供热由图1可知,设计日负荷变化如下:(a)0:00～7:00(谷段)锅炉供热4886kWh,蓄热3134.6kWh,耗热1751.4kWh;(b)7:00～11:00(峰段)锅炉停止,蓄热水箱供系统耗热3134.6kWh;(c)11:00～19:00(平段)锅炉供热5584kWh,蓄热2502kWh,耗热3082kWh;(d)19:00～22:00(峰段)锅炉停止,蓄热水箱供系统耗热2502kWh;(e)22:00～24:00(平段)锅炉供热1047kWh,直供系统耗热1047kWh。6运营效果总结该酒店已于2003年元旦试营业,根据设计回访和调查,现将运行效果总结如下。6.1蓄热锅炉运行酒店空调蓄热系统投入运行以来,基本是按设计模式在控制。由于该酒店另设一台0.7MW电锅炉供卫生热水,施工时在两台锅炉间加连通管,以便并联运行,所以当谷段生活水箱(80m3)水温达到要求时,将生活锅炉并入蓄热系统,与空调锅炉同时供蓄热水箱,可以加快水温上升。另外,当室外气温较高或酒店空调负荷不太大时,采取在峰段停止取热水泵运行,只开空调水泵,让板换二次侧的水系统运行,既可维持一定的室内温度,又可节约峰段时取热水泵的电费。6.2运行参数的示例见表4现列举2003年2月16日的主要运行参数记录,以显示该系统的运行情况(当天室外最低气温为1℃)。6.3电锅炉运行电价据该酒店提供的资料显示