五星级酒店热泵热水系统的节能改造与应用

文_王小阵 上海斯宾茨建筑节能技术有限公司

五星级酒店的锅炉年耗天然气量约占整个酒店能耗的30%，在非采暖期绝大部分用于制取生活热水，小部分蒸汽用于洗衣房、厨房等；在采暖期绝大部分用于中央空调采暖、制取生活热水，小部分蒸汽用于洗衣房、厨房等。因此，作为五星级酒店的世茂皇家艾美酒店每年用于制取生活热水的天然气耗量巨大，鉴于该酒店的能耗现状，世茂集团领导对酒店的节能改造项目非常重视。采用技术先进、节能的热泵热水系统改造方案后，不仅确保了酒店在施工中与施工后运营的安全性、可靠性、舒适性，还提高了能源使用效率，降低了能耗成本，获得了良好的经济和社会效益。同时，运行数据表明热泵热水系统的应用，也为世茂皇家艾美酒店打造舒适、节能、绿色环保型高档酒店起到了积极的助力作用。

1 工程简介

世茂皇家艾美酒店，地处上海市中心黄浦区南京东路789号，共61层，标高246m，为高层建筑，共有770间客房。在安装热泵热水系统时该酒店处于正常营业阶段，并且热泵热水系统安装在室内，其设计、施工、系统对接、调试等环节难度极大。

热泵热水系统相比于燃油、气锅炉，没有烟气的排放；相比于电加热，做到了“水电分离”，使用更加安全。同时，由于输入的电能只是用来驱动压缩机做功而不是直接转换为热能，真正做到了节能省电，全年平均能效比达到3.5左右，1kWh电可以当3.5kWh电使用，比电加热节费75%，比燃气锅炉节费50%。世茂皇家艾美酒店热泵热水系统分为生活热泵热水系统和泳池热泵热水系统，根据酒店热水分区供水状况，在酒店地下1F、10F、35F、45F和53F分别加装热泵热水系统。生活热泵热水系统设计小时产热水量14.8t（空气侧干球温度20℃，湿球温度15℃，热水侧初始温度15℃，终止温度55℃）；泳池热泵热水系统设计完全满足泳池热水、男按摩池热水、女按摩池热水的水温恒温。同时通过RS-485接口在电脑、手机上对系统实现远程监控，运行期间热泵、水泵运行状态，热水箱水温、水位，恒压供水泵供水压力，异常报警，用水量，用电量等各项参数显示、计量、统计报表。

2 热泵热水系统

2.1 系统原理图

系统安装完成后，无需专人值守、故障率低、维护简便，系统连接原理见图1。

图1 系统连接原理

2.2 系统设计

系统采用了空气源热泵和三联供热泵两种类型，各项性能参数见表1。

表1 所用热泵各项性能参数

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以上参数测试条件为：空气侧：干球温度20℃，湿球温度15℃

热水侧：初始温度15℃，终止温度55℃

2.2.1 热水箱安装位置设计

整个热泵热水系统中热水箱储存水后重量是最大的，其安装位置在设计阶段必须进行选位和荷载校核，在不损害原建筑物主体的原则下满足容量需求。世茂皇家艾美酒店热泵热水系统基础设计是以原大楼梁为承重受力点，在室内空间构建钢结构基础平台，并在平台上搭建不锈钢水箱，部分条件受限区域的热水箱则采用多个热水箱组合满足容量需求。

2.2.2 热泵安装位置设计

由于世茂皇家艾美酒店热泵热水系统必须安装在室内，根据热泵工作原理，必须保证通、排风顺畅热泵才能正常工作，因此该酒店的热泵热水系统安装位置在设计阶段必须进行选位和通、排风考虑。

2.2.3 安全运行配置

热泵自身具有过热保护功能；热水箱设计有低水位和溢水保护功能；后台监控系统设计有一键启、停全自动运行和远程手动开、关设备功能，在线监测和故障报警功能，能耗统计功能，运行参数远程更改功能。

2.3 独特施工工艺

2.3.1 热泵二次搬运就位

在既有建筑内安装热泵，受已有的设备和管道等空间紧凑制约以及热泵搬运时不可翻转和大幅度倾斜，世茂皇家艾美酒店热泵热水系统改造项目运用了不同的二次搬运措施才保证了热泵的安装就位。在该项目中，设备是安装在不同楼层室内，设备外形尺寸依据据大楼电梯的大小选购，热泵就位采用人工和吊装设备结合的方式，非常特殊的安装环境还需将热泵解体再组装，同时管道、设备钢支架基础使用螺栓连接制作，减少了大量现场烧焊作业时间，也降低了对酒店的正常营运影响和火灾风险。

2.3.2 与酒店原系统对接

新的热泵热水系统与世茂皇家艾美酒店原热水系统是完全独立分开的，考虑到酒店的正常营运，施工都是利用夜间用水量最少时在原热水管道上加装成套对接装置，且在3个小时内完成。

2.3.3 与酒店原通排风系统对接

热泵热水系统的工作原理决定了热泵必须安装在通风条件较好的环境下才能正常工作。由于世茂皇家艾美酒店热泵热水系统改造项目的热泵是安装在既有建筑且密闭的空间内，因此设计时充分考虑了原建筑新风、排风与热泵自身排风的结合问题，并根据现场实际状况优化风管连接施工，保证了热泵自身排风顺畅，确保安装后的热泵能正常工作。

3 工程建造效益分析

3.1 热泵热水系统经济效益分析

世茂皇家艾美酒店共有770间客房，对酒店原热水系统用水量、能耗进行计量和统计，平均每天热水用量200吨,改造前原热水系统平均生产一吨热水需要6.5m3天然气，目前商用天然气单价为3.6元/m3，原生产一吨热水平均成本23.4元；对改造后的热泵热水系统实际运行数据统计，平均生产一吨热水需电16.2kWh，目前商用电平均单价为0.8元/kWh，热泵热水系统生产一吨热水平均成本13元。改造后酒店平均生产一吨热水可以节省成本10.4元，每天可以节省成本2080元，每年可以节省成本75.92万元，总投资费用约320万元的热泵热水系统，约4a就可以将投资成本回收，而改造后的热泵热水系统使用的主要设备寿命为15a,期间运行维护费用都较低，其经济效益可期。

3.2 热泵热水系统环境效益分析

五星级酒店要求24h供应生活热水和保证泳池热泵的恒温，多数情况下热源由燃气的蒸汽或热水锅炉提供。燃气锅炉的尾气中含有大量的水蒸汽、氮氧化物等，大量的排放一方面造成了严重的热污染加剧了城市的“热岛效应”，另一方面又严重地污染了大气环境。因此，在五星级酒店加装热泵热水系统用于制备生活热水，减少燃气锅炉为提供生活热水消耗的燃气量，可达到节能和保护环境的目的。世茂皇家艾美酒店建设的热泵热水系统，年节省天然气约47.45万m3，相当于每年可节省标准煤约576t，减排二氧化硫约47.45kg，减排二氧化氮约300kg，减排烟尘约114kg。

4 结语

五星级酒店内加装热泵热水系统的建设是一项具有开拓性的工作，虽然酒店热泵热水系统的建造一次性投入成本较大，但其节能率高。随着天然气价格的逐步升高和电价的稳定尤其是谷电运行的优势，热泵热水系统将能极大地促进五星级酒店及高层建筑的节能减排。