星級酒店使用空氣源熱泵配合燃氣鍋爐和太陽(yáng)能供應熱水的節能措施
網(wǎng)址：www.sdsbxny.com 更新時(shí)間：2017-01-09 14:50 瀏覽次數：：81次
本文分析了星級酒店使用空氣源熱泵熱水器過(guò)程中的主要問(wèn)題；從本單位的節能實(shí)踐出發(fā)，提出了分析優(yōu)劣、揚長(cháng)避短；取長(cháng)補短、優(yōu)化組合；攻克難點(diǎn)、穩定運行的技術(shù)措施，較好地實(shí)現了星級酒店使用空氣源熱泵熱水器配合燃氣鍋爐和太陽(yáng)能供應熱水的節能效益。
空氣源熱泵熱水器以其良好節能效果已經(jīng)在經(jīng)濟型快捷酒店得到了比較普遍的廣泛運用，但是其在星級酒店的運用卻遭到了極大的冷遇。
細究原因，主要有三：一是叫不應；星級酒店一般規模比較大，客房數量多、熱水使用量大，空氣源熱泵熱水器雖然配有保溫水箱，但是有時(shí)仍然不能確保賓客在用水高峰時(shí)的有效需求；二是不穩定；星級酒店的熱水使用除了量大外，還有時(shí)段集中的特點(diǎn)，尤其是在三餐前后廚房用水和晚上賓客洗浴的時(shí)段，熱水使用比較集中，形成用水高峰，而其它時(shí)段的熱水用量不大。峰高谷底的用水狀況，往往容易引起熱水系統的水溫和水質(zhì)出現不穩定。三是不保險；在冬季嚴寒的特殊惡劣天氣環(huán)境下，空氣源熱泵熱水器的工況條件變差，使得其生產(chǎn)熱水的產(chǎn)能急劇下降，而冷天又正是賓客耗用熱水量最大之時(shí)，卻反而得不到正常的熱水供應。
叫不應、不穩定、不保險的“三不問(wèn)題”成了制約空氣源熱泵熱水器在星級酒店推廣運用的瓶頸。
為了充分發(fā)揮空氣源熱泵熱水器的節能成效，就必須解決星級酒店使用空氣源熱泵熱水器過(guò)程中的上述叫不應、不穩定、不保險等“三不問(wèn)題”。為此，我們從自身的實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行了使用空氣源熱泵熱水器配合燃汽鍋爐和太陽(yáng)能供應熱水的節能實(shí)踐，較好地解決了空氣源熱泵在星級酒店使用中的“三不問(wèn)題”，并取得了較好的節能效果。
這些做法可供星級酒店的同行們在論證使用空氣源熱泵熱水器時(shí)參考和借鑒。
一、 分析優(yōu)劣，發(fā)揮出空氣源熱泵的節能優(yōu)長(cháng)。
本文列舉的一個(gè)實(shí)例是一家星級酒店，擁有155間各類(lèi)客房。酒店原有兩臺二噸鍋爐（型號為AYS/600/150），通過(guò)天燃氣轉換成蒸汽，再由蒸汽輸送通過(guò)熱交換器轉換成熱水，保障酒店正常運營(yíng)所需的生活熱水和冬季熱空調熱媒水的供應。近年來(lái)，隨著(zhù)天然氣價(jià)格不斷上漲和使用清潔能源的要求，我們先后分2期安裝使用了太陽(yáng)能熱水設備，使得鍋爐運行的天然氣消耗量明顯減少，年耗天然氣約40萬(wàn)立方。但是由于太陽(yáng)能熱水器在安裝面積方面的限制，以及僅能夠在溫熱季節、光照充裕的晴天提供熱水的局限性，對酒店經(jīng)營(yíng)所需熱水的供應和保障能量顯得不足。
為此我們考慮選用市場(chǎng)已經(jīng)普遍采用，技術(shù)比較成熟的節能產(chǎn)品——空氣源熱泵熱水系統，以實(shí)現進(jìn)一步降低天然氣能耗的目的。
首先，根據現有技術(shù)參數得知，空氣源熱泵熱水系統能耗費用僅為天然氣鍋爐能耗費用的1/4，節能的潛力較大（見(jiàn)表1）。
每噸熱水成本比較：以15度水加熱至55度，所需40000大卡的熱量為例（水泵運行成本均未計入）
其次，分析了空氣源熱泵熱水器、天然氣鍋爐和太陽(yáng)能熱水器各自在保障能力、適用季節、運營(yíng)成本等方面的優(yōu)劣比較，用滿(mǎn)意度標準，而非最優(yōu)化標準，確定了使用空氣源熱泵熱水器為最適合的節能滿(mǎn)意度選擇。（見(jiàn)表2）
然后，根據不同季節的氣候環(huán)境，明確了使用空氣源熱泵熱水系統配合天然氣鍋爐和太陽(yáng)能提供熱水保障的兩種基本模式，即在冬季采用空氣源熱泵產(chǎn)熱水與天然氣鍋爐產(chǎn)熱水的配合模式，在其它季節采用空氣源熱泵產(chǎn)熱水與太陽(yáng)能產(chǎn)熱水的配合模式，以便充分發(fā)揮空氣源熱泵熱水器的節能優(yōu)長(cháng)（見(jiàn)表3）。
二、取長(cháng)補短，綜合不同熱水設備的優(yōu)化組合。
鑒于空氣源熱泵熱水系統在節約能源和供應熱水兩方面的優(yōu)劣特點(diǎn)，結合現有酒店熱水設備使用的實(shí)際情況，為發(fā)揮其優(yōu)勢，克服其劣勢，我們特采用以空氣源熱泵產(chǎn)熱水為基礎，太陽(yáng)能供應熱水為輔助，天然氣鍋爐產(chǎn)熱水作保障的供熱水節能方案。
此方案的核心是利用空氣源熱能通過(guò)電能轉換替代天然氣生產(chǎn)熱水，從而實(shí)現節能的目的?；舅悸肥菍Σ煌臒崴O備取長(cháng)補短，優(yōu)化組合，實(shí)現最佳的節能效益。主要內容有三部分：
一是優(yōu)化組合；即對酒店原有的天然氣鍋爐、太陽(yáng)能熱水設備與新增加的空氣源熱泵熱水系統，根據季節和氣候變化，在充分發(fā)揮各自運行特點(diǎn)的同時(shí)，實(shí)行節能優(yōu)化組合。具體優(yōu)化組合方式如下：
1、在夏天（晴天）充分利用太陽(yáng)能熱水設備直接供應熱水。當供熱水量或者熱水水溫不足時(shí)，由空氣源熱泵熱水系統進(jìn)行補充。
2、在春秋（陰天）時(shí)節，主要由空氣源熱泵熱水系統提供熱水供應，太陽(yáng)能熱水設備進(jìn)行補充（主要是提高進(jìn)水的初始水溫）。
3、在冬天主要由空氣源熱泵熱水系統提供熱水供應，由天然氣鍋爐保障熱空調熱媒水和用熱水高峰時(shí)段或特殊情況熱水供應不夠時(shí)的補充。此時(shí)鍋爐房?jì)瓤臻g的熱源能可為空氣源熱泵熱水器提供了良好的工況。
二是部分替代；即由空氣源熱泵熱水系統替代天然氣鍋爐的功能。具體來(lái)說(shuō)，在春夏秋三個(gè)季節，用空氣源熱泵系統替代原來(lái)由天然氣鍋爐對太陽(yáng)能熱水器供應熱水不足部分進(jìn)行的補充，以保障酒店正常運營(yíng)的生活熱水。同時(shí)保留天然氣鍋爐在冬季嚴寒環(huán)境氣候條件下保障酒店生活熱水和熱空調熱媒水的供應。
千萬(wàn)不要小看這9個(gè)月利用空氣源熱能通過(guò)電能轉換替代天然氣生產(chǎn)熱水的節能效益，這是實(shí)現節能的最核心部分。根據數據測算，酒店歷年熱水使用的低谷夏季（5、6、7月）平均月耗用熱水815噸（不含熱空調熱媒水），其中太陽(yáng)能供應熱水186噸，缺口部分由天然氣鍋爐補充，月消耗天然氣約8103立方。（注：酒店2011年消耗生活熱水12050噸，月平均1004噸。為保留節能余地和統一計算口徑，本文月平均耗用熱水采用夏季815噸的數據）
實(shí)行空氣源熱泵供熱水器后，實(shí)際節約的能耗折算為金額共256836元，具體含2塊節能內容。
第一塊是天燃氣轉換成蒸汽，再由蒸汽輸送通過(guò)熱交換器轉換成熱水時(shí)的低效率多重轉換和浪費部分，其折算為金額約178488元。參照理論數據，約5立方天然氣產(chǎn)生1噸熱水（詳見(jiàn)附表4），生產(chǎn)815噸熱水需要4075立方天然氣，再除去太陽(yáng)能供熱186噸，僅需 3145 立方天然氣。而實(shí)際酒店消耗天然氣是8103立方 ，即使不除去太陽(yáng)能提供的熱水186噸，天然氣的實(shí)際消耗量也比理論數據大了將近1倍多。
計算公式1：
噸熱水實(shí)際耗氣量8103立方 - 噸熱水理論耗氣量3145立方 = 可節約耗氣量4958立方
計算公式2：
天然氣量4958立方×天然氣單價(jià)4元/立方=19832元
19832元×9（月）= 178488元
附表4：理論數據：天然氣熱水鍋爐的效率計算
理論條件是：天然氣熱值按8400大卡/立方，熱水鍋爐效率80%計算
計算公式：
熱水鍋爐將一噸20度（平均溫度）的水加熱到50度所需要的天然氣為： （50-20）×1000÷8400÷80%=4.46立方
第二塊是由空氣源熱泵替代天然氣鍋爐供熱的能源節約部分。折算為金額約78348元。由前表1：《天然氣鍋爐和空氣源熱泵熱水器的效能和費用分析比較》可知，理論上生產(chǎn)每噸熱水可節約13.84元，月平均可節約8705元，9個(gè)月為78348元。
計算公式1：
每噸熱水的天然氣價(jià)格23.81元 — 每噸熱水的電力價(jià)格9.97元=13.84元；
計算公式2：
月平均用熱水815噸—月太陽(yáng)能提供用水186噸=629噸；
629噸×13.84元=8705元/月
8705元/月×9（月）=78348元
三是應急備份；即保留酒店原有的天然氣鍋爐供熱系統，在春夏秋三個(gè)季節大約10個(gè)月時(shí)間里的正常情況下，主要由空氣源熱泵保障生活熱水供應，天然氣鍋爐不需要啟用。只有在冬季保障熱空調熱媒水供應時(shí)才需要開(kāi)啟天然氣鍋爐。
此外在應付突然出現的極端嚴寒氣候條件下，或者是空氣源熱泵熱水器出現故障，不能保障熱水正常供應時(shí)，可應急啟用天然氣鍋爐予以熱水供應保障，起到備份的作用。
三、攻克難點(diǎn)，保持熱水供應系統的穩定運行。
我們對使用空氣源熱泵熱水系統的狀況進(jìn)行了SWOT分析，認為優(yōu)勢在于能夠比較顯著(zhù)地節約能源；機會(huì )在于三種供熱設備的最優(yōu)化組合取得最佳效益；劣勢在于三個(gè)系統的組合控制比較復雜；風(fēng)險在于對原有供熱系統穩定性的破壞。
根據分析的結果，并為了解決星級酒店使用空氣源熱泵過(guò)程中叫不應、不穩定、不保險的“三不問(wèn)題”，我們首先在供熱設備組合上保留原有的天然氣鍋爐供熱系統，作為應急備份設備，解決了空氣源熱泵使用過(guò)程中的“不保險”問(wèn)題。而后又采用多重組合、循環(huán)聯(lián)控的技術(shù)攻關(guān)，逐一解決了“叫不應”和“不穩定”的難點(diǎn)，從而確保了星級酒店使用空氣源熱泵供應熱水系統穩定有效地運行。
一是充足配置；根據酒店每日使用熱水在30—50噸用量的情況，酒店選用了2臺800型空氣源熱泵熱水器，正常情況下每天只要工作15小時(shí)就能夠供應50噸熱水。這樣充足的選型配置，不僅保證了充足的熱水生產(chǎn)能力，還能夠維持空氣源熱泵主機的輪休和檢修。
二是積集熱能；考慮到空氣源熱泵熱水器生產(chǎn)熱水較慢的特點(diǎn)，我們新增了一只20噸容量的保溫水箱，并與原有的兩只容積式熱交換器（每只8噸）配合，共積集了約36噸熱水能量，能夠基本保證正常經(jīng)營(yíng)的熱水供應。上述兩項技術(shù)措施的使用，基本解決熱水供應“叫不應”的問(wèn)題。
三是穩定水壓。為了保證原有熱水系統的穩定性，我們在保溫水箱向熱交供應熱水的過(guò)程中采用了增壓泵和穩壓罐設備，并在回水管路加裝了穩壓閥，盡力確保供熱水系統的水壓穩定，較好地解決了熱水供應系統“不穩定”的問(wèn)題。
通過(guò)以上技術(shù)措施，使得酒店的熱水供應形成了兩種模式（即冬季寒冷模式和夏季常溫模式）、三個(gè)循環(huán)（即空氣源熱泵與保溫水箱的循環(huán)、保溫水箱與容積式熱交的循環(huán)、容積式熱交與使用端口的循環(huán)）、四點(diǎn)溫控（既太陽(yáng)能的出水溫控、空氣源熱泵的出水溫控、保溫水箱的出水溫控、容積式熱交的出水溫控）的運行系統，能夠確保熱水供應系統在各種復雜情況下叫得應、又穩定、又保險的安全穩定運行。（見(jiàn)圖1）
小結
我們采用空氣源熱泵熱水系統配合燃氣鍋爐和太陽(yáng)能供應熱水的節能時(shí)間不到一年，已經(jīng)初步取得了良好的效益，預計一年半可收回投資。然而利用熱泵技術(shù)在酒店熱水或暖通系統中的節能潛力還很大，比如空氣源熱泵產(chǎn)生冷氣的回收利用。特別是在配合燃氣鍋爐和太陽(yáng)能供應熱水的節能綜合效益方面，還有許多工作要繼續深入，比如根據環(huán)境溫度和熱水用量的不同，如何科學(xué)地控制熱泵主機開(kāi)機時(shí)點(diǎn)和時(shí)間，如何合理地調整各個(gè)熱水設備的出水溫度，如何有效地調節保溫水箱的水位等等。從應用新技術(shù)的角度考慮，一旦條件允許也可采用地源熱泵，使節能工況更穩定，節能效益更顯著(zhù)。這些都有待進(jìn)一步研究，并形成相應的管控技術(shù)和運行規范。
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