山东某五星级酒店空调系统节能改造方案探讨

尤进

摘 要：在酒店耗能中，空调能耗系统占比达到50%-70%，特别是一些投入使用达10年以上的老旧空调设备，节能改造空间巨大，文章依据某五星级酒店提供的运行数据及现场调研，分析酒店空调系统存在的问题，提出相应的节能改进措施，并从经济性方面分析了此次节能改造的经济效益。

关键词：酒店;空调系统;能耗分析;节能改造

中图分类号：TU831.8 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）19-0169-03

Abstract： In the energy consumption of hotels， air-conditioning energy consumption systems account for 50% to 70%， especially some old air-conditioning equipment that have been in use for more than 10 years. There is a huge space for energy-saving transformation. This paper， based on the operation data and field investigation provided by a five-star hotel， analyzes the problems existing in the hotel air-conditioning system， puts forward the corresponding energy-saving improvement measures， and discusses the economic benefits of the energy-saving transformation from the economic aspect.

Keywords： hotel; air conditioning system; energy consumption analysis; energy saving transformation

1 概述

山東某五星级酒店坐落于著名风景名胜区泰山脚下。该酒店整体建筑错落有致，融建筑设计与泰山文化内涵为一体，将建筑形态与自然景观相结合，在现代文明与传统文化的碰撞与融合中体现出浓厚的五岳文化背景。

酒店总建筑面积4.4万m2，其中一期于2006年1月投入使用，二期于2008年4月投入使用，酒店总客房数330间。年耗电量为3967084kWh，耗气量1030533m3，年总能耗费用达7154771元（2017年数据）。

酒店内空调系统目前使用溴化锂机组及风冷热泵机组实现供冷需求，两套系统运行均已达到10年以上，节能改造空间巨大。

2 空调系统概况

酒店制冷系统共有两套，其中一期采用两台荏原溴化锂吸收式制冷机组，单台制冷量为2035kW，共二台，一用一备;机组已使用11年;根据溴化锂机组特性，溴化锂机组出厂年衰减率约为3%，10年后衰减为30%。

酒店二期制冷系统为四台约克风冷冷水机组，单台制冷量335kW，制冷输入功率112.4kW，三用一备，机组使用10年。

制冷系统配备三台37kW冷却水泵，一用二备，三台75kW冷冻水泵，一用二备。

3 空调能耗分析

3.1 空调负荷计算

根据现场调研，酒店目前使用溴化锂机组及风冷热泵机组实现供冷需求。系统已经运行10年。根据建筑暖通规范，单位制冷负荷需求120W/m2，因此该酒店夏季峰值冷负荷约为3696kW。

使用HDY负荷计算软件，对该建筑的逐时冷负荷进行估算，结果列表如表1：

3.2 制冷、采暖耗气量

根据泰山地区气温情况及酒店物业人员反馈，全年空调制冷运行天数195天，全年供热天数120天。根据IPLV各负荷分布比例（100%负荷运行时间1/6，75%负荷运行时间1/3，50%负荷运行时间1/3，25%负荷运行时间1/6），空调运行日负荷分布如表2。

3.3 耗气量核算

根据现场调研，天然气主要用于西餐厨房、中餐厨房、员工厨房及锅炉房;酒店近期对天然气使用进行了分别监控，得出锅炉用气基本占总天然气消耗量的90%以上，则2018年锅炉房用气量约为：1030533*90%=927480m3。

锅炉蒸汽主要用于夏季溴化锂机组供冷、冬季采暖、生活热水及洗衣房用气。根据业主反馈其中洗衣房蒸汽用量占比10%左右，约为927480*10%=92748m3。

据上述计算，酒店溴化锂机组理论年耗气量为395731.62m3，锅炉蒸汽采暖理论耗气量210096.67m3，洗衣房理论年耗气量为927480m3;锅炉总耗气量为918127.9m3，占总耗气量89%。与实际情况接近，因此上述负荷计算可作为分析的依据。

4 空调系统节能改造-主机替换

4.1 目前存在的问题

通过现场调研发现，酒店空调系统2台冷水主机性能衰退严重，影响夏季制冷使用，建议对其中一台机组进行更换。酒店空调系统的冷水主机虽可正常使用，但在使用过程中存在如下主要问题：主机运行过程中，空调主机出水温度值一般由人工根据经验设定，较少变化。空调主机虽能按温度关系自动控制动态调节主机内的工作过程，使得水系统满足该温度值，但无法按照实际需求动态调节主机的出水温度。无法使主机设备的产冷与需求的冷量匹配一致，造成主机能耗的浪费。

4.2 改造方案

建议使用离心式水冷冷水机组对其中一台溴化锂机组进行替换。离心式水冷冷水机具有以下特点：

单级压缩机，先进可靠：单级压缩机运动部件较少，设计简洁高效，工作寿命长，卸载平稳。

开式电机，安全可靠：避免电机烧毁后对冷水机组造成灾难性的破坏或其他污染，保险费用大大降低。

充分利用低温冷却水，显著性能：符合实际工况下的节能要求，机组能充分利用低达12.8℃的冷却水，获得明显的节能效果。

高效换热，表现卓越：热交换器采用了最新的高效换热铜管，提高效率;水侧和制冷剂侧强化换热，减少机组能耗和管道结垢。

结构紧凑，安装方便：机组设计精密紧凑，大大减少机房占地面积;安装时只需少量的接管和布线，节约安装费用。

环保冷媒，造福人类：经ARI认证，符合最新ARI 550/590标准;采用HFC-134a冷媒，对臭氧层没有损害。

优化匹配，性能最佳：每台冷水机组的选择都需满足建筑的负荷及节能要求，标准换热器和流程布置是最佳的匹配。

优越的部分负荷性能，显著降低运行成本：不仅满足满负荷的设计要求，并且在较低负荷以及冷却塔低水温时还能有效地运行，降低运行费用。

4.3 节能量

根据溴化锂机组使用年限，天然气单价3.28元/m3，估算溴化锂机组单位制冷费约为0.43元/kWh;冷水机组单位制冷量能耗费0.174元/kWh。

（注：单位制冷量能耗费=电费单价/COP，电费单价0.87元/kWh，COP=5.00）

根据改造前溴化锂机组耗气费用=日耗冷量*溴化锂机组单位制冷费用

改造后日冷水机组费用=日耗冷量*单位制冷量能耗费

总能耗费用=日溴化锂机组（或冷水机组）费用*天数

计算得出原设计方案溴化锂机组总能耗费用1297999.7元，改造方案冷水机组总能耗费用519358.1元，改造后可节省77.86万元。

5 空调系统节能改造-空调监控系统

5.1 运行现状

冷水机组在人工操作状态下，由于出水设定水温限制了供冷目标值，而建筑需求供冷目标值是变动的，因此，实际产冷量过大。此外，负载率在50%低效工况区情况不少，也出现由于调节不完善出现与COP不一致的情况，能效比下降较大。冷水机组、水泵并未采用联合控制，无法根据负荷情况自动调节主机开启台数及设定回水温度。

同时，原水泵仅仅做了变频改造，未与主机实行联合控制;且水泵变频系统处于手动模式状态下，制冷系统尚未处于最优节能状态。

5.2 改造方案

中央空调系统优化控制的目标是在满足用户需求，设备安全运行的前提下，使全系统设备全时段运行费用最少。一般离线优化软件将冷源系统优化问题大大简化，只考虑主机设备的运行规划，所有水泵和冷却塔均未纳入优化范围。而智能控制系统内置自主研发的在线动态规划引擎，将空调系统全部设备的运行规划考虑在内，大大提高了优化的范围和全系统的能源效率。规划引擎通过求解以下最小化问题获得全系统设备切换的最佳时间以及各设备在每个时间段内的最佳设定点（以能耗费用计）。

控制系统将对上述冷水机组参数和状态全部进行监测，并及时的向用户提供机组当前的最新状况。当机组出现故障时，系统将显示故障的具体位置和具体原因，帮助用户尽快解决问题。

冷机控制系统的工作站操作界面可以自行定义，便于调度人员的日常控制、监视和调度管理工作，采集数据的归档、统计、报表管理等。也可根据业主的要求定制。

除了实时控制外，群控系统还可以记录机组运行数据，生成报表，供记录和维修使用。通用数字控制器内部固化了控制程序，当工作站出现故障或关机时，控制器仍然能够独立工作。除了实时控制外，系统还可以记录机组运行数据，生成报表，供记录和维修使用。

5.3 节能量

酒店主机空调监控系统对冷水机组、水泵采用联合控制，根据负荷自动调节水泵开启台数;同时，系统可调节部分负荷下水泵流量，以提高冷机部分负荷下水泵输出系数，降低水泵能耗。预计整体可节约空调能耗5%，节约电费约3.44万元。

6 结束语

通过以上分析，空调系统改造包括空调主机替换改造及空调监控系统，空调监控系統对冷水机组系统进行优化控制，原制冷系统为溴化锂系统，消耗蒸汽;增加空调监控系统节电量不是很显著，但能指导整个空调系统优化运行，同时为物业人员提供便捷化管理。上述空调系统节能改造措施预计每年可节约81.3万元，节约标准煤347.24T。

同时以上节能改造不仅能够获得直接的经济效益，也能够创造可观的节能减排的环境、社会效益，助力酒店打造节能绿色品牌。

参考文献：

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[3]余晓平，黄大勇，陈三得，等.重庆某酒店中央空调系统运行管理现状及能耗分析[J].建筑节能，2007（03）.