酒店类建筑中空调节能改造的探讨

董 宇，门汝岩

1.中冶东方工程技术有限公司，内蒙古包头 014010

2.内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特 010051

0 引言

酒店类建筑中，空调系统运行的常规情况是通过冷却塔把空调系统中的冷凝热释放到空气中去，冷却塔风扇转动造成了噪声污染，释放的热量还造成了局部环境的热污染。若将制冷机组的冷凝热予以回收利用, 用来加热生活热水和生产工艺热水, 不但可以减少冷凝热对环境造成的热污染, 而且还是一种变废为宝的节能方法.所以近年来, 针对空调系统冷凝热回收的研究也越来越多。

1 我国酒店类空调节能回收现状

酒店类建筑中，能耗费用己占到年运营收入的10%～15%，能耗费用已成为经营者是否盈利的重要因素之一。空调系统是建筑用电的主体，一般在50%左右，空调能耗占整个酒店类建筑能耗总量的60%左右，是所有能耗设备中最大的。然而空调冷凝热又以废热形式排放到环境中去，造成能源的浪费，加剧了城市热岛效应。目前生活热水大部分都是通过专门的热水加热设备来提供，而热水温度一般都不高于65℃，在酒店类建筑中又要求设有锅炉供热系统来提供这部分热量。因此酒店类建筑利用冷凝热回收技术去回收释放到室外环境中的冷凝热具有综台效益的。

2 空调节能回收的可行性

废热若要有利用价值，必须具有以下3个要素：

1）废热的数量相对较大；

2）废热的排放较集中，或能通过某种水系统或风系统集中起来；

3）废热排放在相当长的时间内要稳定。

然而即使是具备了以上3个内在要素之后，要使其在工程中可能得到实际使用，还必须具备以下3个外部条件：

1）能就近找到大量使用低品位热能的场所；

2）所需废热的品位与废热的品位应接近；

3）废热产生的时间与所需求的时间尽可能同步。

可以看出，空调的废热是具备回收的可能性的。空调的余热属于低品位的热源，但是由于它数量较大，投资小，易回收等特点，按照余热资源回收利用的可行性与紧迫性，中央空调余热可以属于一等余热资源。

酒店类建筑具有应用热回收技术的特点：

1）内区与外区面积比较大，是典型的多层建筑；

2）内部热负荷高；

3）外保温绝热性能中等；

4）卫生热水使用或者其他热需求大。

可见酒店类建筑是满足冷凝热回收技术应用条件的。

3 空调节能回收系统的分类

空调冷凝热回收系统可分为以下几类：

1）双冷凝器热回收系统

双冷凝器热回收技术是在压缩机和冷凝器之间加一个热回收器回收冷凝热, 从热交换器流出的制冷剂, 由后面的冷凝器吸收其余热量.该技术可以根据要求直接回收制冷机组的制冷剂蒸汽显热, 或是显热加部分潜热来一次性加热或循环加热到水的指定温度.该形式主要应用于中央空调冷水机组.如下图1所示：

图1 双冷凝器热回收系统原理图

在冷水机组中增加一个并联的热回收冷凝器。热水出水温度高，但冷水机组的制冷运行效率会随着出水温度的提高而下降，热水的出水温度越高，冷水机组的运行COP越低。这种方式投资较大，热回收量大，适用于加热负荷较大的情况。

2）板式换热器回收系统

运行过程是在压缩机出来的制冷剂先进入板式换热器再进入冷凝器，压缩机排出的具有显热和部分潜热的制冷剂与换热器进行热交换达到生活热水要求的温度，在板式换热器中55℃～60℃的过热蒸汽降温至40℃左右的饱和蒸汽，然后再流入冷凝器。其原理图2如下：

图2 板式换热器热回收系统原理图

此热回收方式比较适合于排气温度较高的容积式制冷机组，其排气温度为60℃～75℃，可通过板式换热器直接制取50℃～60℃的生活热水。但是如果回路中串联板式换热器，管网阻力特性就发生了改变，增加了制冷压缩机出口管路的阻力，降低了制冷循环效率。所以这种方案在实际工程改造中有局限性。

3）热泵回收系统

在冷却水循环中增设水源热泵机组，使热泵机组与冷却塔并联于冷却水循环中，把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，以冷却水中的冷凝热作为热泵的低品位热源，通过热泵机组将低品位的冷凝热转变成高品位的生活热水，从而将制冷系统工作时冷却塔散失的冷凝热加以回收利用，生产出65℃左右的热水供用户使用。其原理图3如下：

图3 热泵热回收系统原理图

此方案比较适合现有空调冷却水系统的改造,不会受到制冷机组种类的限制，因为改造的过程中只涉及冷却水系统，只是把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，对冷水机组影响较小，也比较容易操作。另外，冷凝热的回收率高，热水的供应量较大，而且热水可以加热到65℃，系统方案在运行过程中的控制也比较容易实现。

4 经济效益、环境效益和社会效益

4.1 经济效益分析

回收的热量是制冷机组通过冷却塔排到空气中的冷凝热，所以其生产的热水是零能耗，节约燃料费用。热回收系统方案的运行降低了冷凝温度，使空调主机负荷降低，同时也降低了水泵和冷却塔的功率和能耗，提高了制冷机组效率，降低了运行成本。

4.2 环境效益分析

冷凝热回收系统在夏季运行期间不需使用锅炉，不燃烧柴油和煤，减少了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、烟尘等大气污染物的排放，从而提高了环境质量并且无需治理环境污染的费用；同时也没有二氧化碳及废热的排放，减少了冷却塔附近环境的热污染，降低了城市热岛效应。

4.3 社会效益分析

目前国家已将转变经济增长，合理利用资源、节能降耗、保护环境，实现可持续发展作为基本国策。冷凝热的回收利用，是有益而无害的节能和环保举措，减少了能源费用开支，对能源的需求量降低，缓解了能源短缺的压力，促进了环境友好型、资源节约型社会的建设。同时污染物的减排符合节能减排的政策，提升了生活环境的空气质量，有利于人们的身体健康，进一步促进了社会的稳定与和谐社会的构建政策。

5 结论

1）空调制冷机组冷凝热的回收用于生活热水既节约燃气、减少空气污染，具有投资少、经济回报率高的显著优点，在设计合理的情况下，应该积极推广冷凝热回收项目的实施；

2）在酒店工程中生活热水负荷与空调冷负荷差值较大，冷凝热回收用于生活热水系统设计要以空调制冷为主，热回收为辅，在不影响制冷机组制冷性能的前提下，尽可能提高热回收量；

3）冷凝热热回收方案有很广的应用领域，不仅仅是在酒店类建筑中，在食品加工企业、制药厂、化工厂、食品保鲜企业等建筑中均可以采用。

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