風冷模塊熱回收+空氣源熱泵綜合解決方案

在西安某商務酒店工程的應用

馮莉 1 湯志堅 2 高如 3

陜西省建筑科學研究院設計院 710082

西安天寶國際工程有限公司 710054

陜西省建筑標準設計辦公室 710032

     1．概述

     隨著國民經濟的發展,人民生活水平的提高,空調應用得到迅猛增長,與此同時,能源緊張與環境保護問題也日益突出,集中空調系統,尤其風冷式機組把大量冷凝熱直接排入大氣,造成極大的浪費和環境熱污染,加劇全球氣候變暖,造成惡性循環;伴隨人們對生活品質追求的不斷提升,生活熱水系統已成為建筑不可或缺的配套設施，熱回收型風冷模塊式冷（熱）水機組應運而生，它把制冷循環中，制冷工質冷凝放熱過程放出的熱量利用起來制備熱水,不但可以減少冷凝熱對環境造成的污染，而且還可以大大節省能源。

     空調帶熱回收的原理如圖所示，空調帶熱回收的原理與普通空調制冷循環原理相同，只是在冷凝器的進口前多加入一個熱水換熱器，冷水直接進入熱水器入水口，通過逆流循環吸收壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑釋放出來的熱量，這時不但達到加熱冷水的目的同時也提高冷凝系統的效率。加熱后的熱水（55℃~60℃）直接進入保溫水箱，以備各項生活熱水之用。由于冷凝熱在空調制冷運行時是視為廢熱，要采取措施排到室外空氣中的，因此，該熱回收空調技術在節能方面的效果是相當顯著的。

     2．工程概況

     本項目是位于西安市臨潼區的西安城市之星酒店，集住宿、餐飲、商務為一體的綜合性賓館。建筑面積約6100多平米，地上6層,共有客房(標間)總數75間，整個賓館需要中央空調和全年24小時生活熱水系統供應。

     3．系統方案設計

     中央空調采用LSQWRF130M/B型風冷模塊機組+LSQWRF65M/R的2臺風冷模塊機組（帶熱回收）與3臺空氣源熱泵熱水機聯合運用，全年提供制冷、制熱與生活熱水。夏天供冷的同時熱回收得到免費的生活熱水，冬季和過渡季節采用KFRS-39Z(M)/B2S空氣源熱泵熱水機(加電輔)供應熱水，即能完全滿足賓館的使用。

     空調末端采用臥式暗裝風機盤管。氣流組織形式為風機盤管側送風上回風的方式。水系統為二管制，水管路為同程式布置，管材采用鍍鋅鋼管；冷凝水管采用PVC管；冷凍水管和冷凝水管均采用B1級橡塑材料保溫。在需要空調的季節風冷模塊機組開啟制冷或制熱運行，向房間供冷或供熱。

     熱水方案考慮經濟、節能、環保等要求，采用熱回收式風冷模塊空調機組+空氣源熱泵熱水機供應熱水，解決全天候供應水溫在55℃～60℃的熱水。根據熱水量的計算，將其中的2臺風冷模塊機組帶熱回收功能。

     空調制冷運行時，利用空調熱回收制熱水；冬季和過渡季節里，利用空氣源熱泵熱水機制熱水，保證用水溫度及用水量，大大節省了運行費用。滿足熱回收和集中熱水的供應，熱水系統配置了2個不銹鋼保溫水箱。

     4．熱回收模塊機組特點

     (1)采用模塊化的組合設計理念，由微電腦控制，自動按照負荷的需要啟動相應臺數的機組單元，即使在低負荷輸出時也不會降低機組的運行效率，具有優越的經濟效益。

     (2)機組可放置在建筑物屋面，無需設專用機房，不需要安裝冷卻水系統,無需另設鍋爐等采暖設備，系統安裝簡易方便。

     (3)每一個模塊單元又具有一個或多個完全獨立的制冷系統，現有空調系統需要增容時，只要增加新的模塊單元即可，便于客戶分步投入。

     (4)自動切換運行：夏季：機組制冷熱回收模式運行，當熱水需求沒有滿足時，機組進行制冷熱回收，當熱水需求滿足時，機組自動轉換成制冷運行，冬季：機組制熱熱回收模式運行，根據設定的優先級自動進行制熱和制熱水轉換，滿足客戶的需求。

     (5)高效節能：能效比高，夏季機組制冷制熱回收模式下運行，熱水是完全免費的，綜合能效高于普通風冷冷熱水機組2倍以上。在其它時間制熱水時，耗電僅電熱水器的25%，僅相當于燃氣熱水器的40%。

     5.節能經濟性分析

     (1)熱負荷計算

     日用水量m =18000kg,所需熱負荷Q=cm△t=1×18000×（55℃－15℃）=720000（kcal）

     (2)熱回收55℃熱水量計算

     費用：由于這部熱量為回收熱量，所以制得熱水即為免費獲得。費用可不計。

     (3)空氣源熱泵運行費用計算

     電發熱值860kcal/度，空氣源熱泵COP=3.0，管道熱損失5%，電價0.8元/度。

     耗電量：720000÷860÷3.0÷0.95=293.76（度/天），運行費用：293.76×0.8=235.01（元/天）。

     （4）燃油爐運行費用計算

     輕柴油熱值10200 kcal/kg，COP=0.8，管道熱損失5%，油4.8元/kg。

     耗電量：720000÷10200÷0.8÷0.95=92.88（kg/天）

     運行費用：92.88×4.8=445.82（元/天）

     （5）天燃氣爐運行費用計算

     天然氣熱值9000 kcal/kg，COP=0.8，管道熱損失5%，氣3.6元/kg。

     耗電量：720000÷9000÷0.8÷0.95=105.26（kg/天）

     運行費用：105.26×3.6=378.9（元/天）

     （6）電熱水爐運行費用計算

     電發熱值860 kcal/kg，COP=0.9，管道熱損失5%，電價0.8元/度。

     耗電量：720000÷860÷0.90÷0.95=979.19（kg/天）

     運行費用：783.35×0.8=783.35（元/天）

     (7)運行費用對比

     由以上計算可知，采用熱回收型風冷模塊機組+空氣源熱泵機，在夏季所提供的生活熱水全為免費。相比其他空調系統之下，為業主提供熱水之余還省下了一筆較為可觀的加熱熱水費用。

     6. 結束語

     綜上所述，熱回收型風冷模塊空調機組具有中央空調和供給中央熱水的特性。在夏季，利用熱回收可獲得55～60℃的生活熱水，這樣既提高了能源利用率，減少了能源消耗及對環境的污染，又節省了能源費用的開支。在工程實際應中將熱回收風冷模塊機組與空氣源熱泵熱水機的聯合使用，可提供全天候熱水解決方案。適用于賓館、酒店、會所、別墅等既需要空調又需要大量熱水的中小型工程。

     依據標準及參考文獻:

     《實用供熱空調設計手冊》第二版 陸耀慶主編

     《商業或工業用及類似用途的熱泵熱水機》GB/T21362-2008

     《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736-2012

     《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003

(本文來源：陜西省土木建筑學會 文徑網絡：劉軍 呂琳琳 編輯 劉真 文徑 審核)