恒星节能设计参赛作品

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东莞市金花子酒店——中央空调系统、热水系统节能设计方案A个人资料设计人：姓名：张有龙单位：东莞市柏诚机电工程有限公司第12页共12页B技术资料摘要：通过对东莞市金花子酒店中央空调系统、生活热水系统整个项目的了解，分析了该酒店中央空调系统及生活热水系统的使用需求，特做了一套节能方案并分析其经济性。关键词：酒店大厦空调系统空调负荷生活热水节能一、引言在能源总消耗中，建筑能耗占很大比例，特别是空调及生活热水，占据了建筑能耗的绝大部分随着时代的进步，节能与环保意识已深入人心。如何科学而有效地循环利用自然能源，是我们目前共同面临的新课题。空调制冷机组在制冷工况运行下，要向大自然排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的1.15-1.3倍，大量的冷凝热排放入大气中，不仅造成热能源的浪费，而且这些热量的散发不仅使周围环境温度升高，造成严重的环境污染。针对这种情况，广州恒星冷冻机械制造有限公司利用节能新技术，经长期研究及实验，并开发出“宏星”热回收水冷螺杆式冷水机组和全热回收风冷冷水机组。使制冷机组在制冷的同时回收冷凝热量用于生活及工业热水，而且全热回收风冷冷（热）水机组可以在冬季既可以单独供暖，又可以产生生活热水一机两用。所以对本大厦空调及生活热水节能潜力挖掘出来，降低能耗，是我们设计此方案的目的。工程概况：东莞市金花子酒店位于东莞市凤岗镇，第12页共12页 是一个四星级酒店。该酒店大厦建筑面积为21000㎡，地上建筑16层和地下一层，设计要求：夏季为酒店大厦提供中央空调供冷，冬季为酒店桑拿房、桑拿大厅提供空调供暖，以及全年为以下房间提供生活热水：名称单位面积数量总面积要求客房30㎡/间1003000中央空调系统+生活热水系统桑拿房30㎡/间481440中央空调系统+生活热水系统桑拿大厅人100350中央空调系统+生活热水系统桑拿池20㎡生活热水系统中餐厅20㎡/间30600中央空调系统中餐包间20㎡/间25500中央空调系统KTV房30㎡/间521560中央空调系统+生活热水系统大堂1000㎡1000中央空调系统大中餐厅800㎡1800中央空调系统+生活热水系统西餐厅200㎡200中央空调系统办公室550㎡960中央空调系统二、设计依据：1、《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）；2、《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；3、客户要求等。三、空调设计参数夏季室外大气压力100.45Kpa风速1.8m/s干球温度33.5℃湿球温度27.7℃夏季室内客房25±２℃相对湿度60～80﹪桑拿房25±２℃相对湿度60～80﹪KTV房25±２℃相对湿度60～80﹪第12页共12页 大堂26±２℃相对湿度60～80﹪西餐厅25±２℃相对湿度60～80中餐厅25±２℃相对湿度60～80办公室25±２℃相对湿度60～80冬季室外大气压力101.76Kpa风速3m/s干球温度8℃相对湿度72％冬季室内20±２℃相对湿度50～70％四、生活热水用量和热负荷计算热水用量的计算，用下面给出简单的估算热水用量表：热水用量估算表：序号建筑物名称单位热水用量(kg)1集体宿舍每人每日452普通旅馆、招待所每床每日1003宾馆客房每床每日1504公共浴室每顾客每次1005理发室每顾客每次106洗衣房每公斤干衣307营业食堂单位食堂每顾客每次每顾客每次858桑拿每顾客每次60根据上表和客户设计用水点参数，如用水人数、洗衣量即可估算出客户每天热水用量(kg)。热负荷的计算。热负荷的计算请按下面公式：热负荷＝热水用量×（设计热水温度-计算冷水温度）×水的比热（1）×安全系数÷设备每天运行时间上述公式中，设计热水温度取50～60℃，一般取50℃。计算冷水温度全国各地各不同，下面将全国各地设计冷水温度列表如下：分区地区第12页共12页 地面水温度℃地下水温度℃第一分区黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北部分、宁夏偏东部分46～10第二分区北京、天津、山东全部，河北、山西的大部分，河南北部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，青海偏东和江苏偏北的一小部分410～15第三分区上海、浙江全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部，湖南、湖北东部、河南南部515～20第四分区广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南的南部10～1520第五分区贵州全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，山西和甘肃秦岭以南地区，广西偏北的一小部分715～20上述公式中，安全系数取1.10，设备每天运行时间取12-20小时（按冬天工况）。如果热水设备用来维持游泳池或热水池温度，在这种情况下则需要进行游泳池或热水池热负荷计算，计算公式如下：总热负荷(kcal/h)＝游泳池池水每天自然温度降损失的热量+补充水加热所需的热量游泳池池水每天自然温度降损失的热量(kcal/h)＝体积(M3)×1000×自然温降(℃)×比热(1)/24补充水加热所需的热量(kcal/h)＝补水量(kg)×（池水温度-计算冷水温度）×比热(1)/24自然温降取值：室内游泳池：夏季0.1～0.5℃；冬季1～2.5℃露天游泳池：夏季0.2～1.0℃；冬季1.5～3.5℃游泳池池水每天自然温度降损失的热量(kcal/h)也可以按下表估算：游泳池每M2水面平均热损失估算表(上为KJ/h，下为kcal/h)气温℃5101520252627282930第12页共12页 露天游泳池452210824187100038529223433820293170028476802721650259662024705902302550室内游泳池2345560217752020104801842440150736014653501382330134032012563001172280注：表中数据按下条件计算：水温27℃；空气相对湿度50％；室内风速0.5m/s，室外风速1.8m/s游泳池每天补水量为池容积的百分比，见下表：游泳池每天补水量占池容积的百分比游泳池类比比赛池训练池跳水池室内公共池露天公共池儿童池幼儿池水球池游泳跳水合建池补充水量（％）3～53～53～55～105～1010～151555五、生活热水使用量计算根据设计规范及贵酒店提供的数据，酒店共有桑拿房44间，客房100间。热水使用量：桑拿房按60L/人.次，每次2人，每天5次共10人次计；客房为双人房，按120L/人.天计；桑拿大厅按60L/人.次，每天按5次计；中餐厅顾客用水按每人次8L/人次；夜总会按5L/人.次算；桑拿池，水深按1米，每平方水面热量按480kcal/h,每天补充水量按10%计，补充水温差按35℃计，则桑拿房、桑拿大厅、客房、中餐厅、夜总会、桑拿池热水用量分别为：桑拿房：44×60×10＝26400L桑拿大厅：100×60×5＝30000L客房：100×120×2＝24000L中餐厅：528×8＝4224L夜总会：800×5＝4000L桑拿池：维持水池温度所需热水＝480×20×24/35/1＝6583L每天补充热水量＝20×1000×10%＝2000L桑拿池总每天热水用量为：6583＋2000＝8583L第12页共12页 由以上计算可知，酒店每天热水使用总量Ａ约为：Ａ＝26400＋30000＋24000＋4224＋4000＋8583＝97207L六、空调热负荷计算本方案根据以上设计范围与设计参数，所需要的空调冷负荷为：客房、桑拿房空调面积约4440㎡，按冷负荷指标180w/㎡计算，空调冷荷约799.2kw；中餐厅、中餐包间空调面积约1900㎡，按冷负荷指标400w/㎡计算，空调冷荷约760kw；KTV房空调面积约1560㎡，按冷负荷指标350w/㎡计算，空调冷荷约546kw；大堂空调面积约1000㎡，按冷负荷指标230w/㎡计算，空调冷荷约230kw；西餐厅空调面积约200㎡，按冷负荷指标310w/㎡计算，空调冷荷约62kw；办公室空调面积约550㎡，按冷负荷指标180w/㎡计算，空调冷荷约99kw；以上计算得总冷负荷2496.2kw。七、设计思路根据以上计算的负荷以及酒店运行特点，我们选用广州恒星冷冻机械制造有限公司开发生产的“宏星”热水冷热回收螺杆式冷水机组和全热回收风冷螺杆式冷热水机组，机组在春秋季节负荷比较小的时候，先开启一台热回收水冷螺杆式冷水机组，这样既能满足空调环境需求又有生活热水；初夏负荷稍大一点的时候，再开启另外一台热回收水冷螺杆式冷水机组，这样既能满足这个时间段空调环境需要又能满足生活热水的需求；在夏季空调热负荷最大的时候再开启全热回收风冷冷热水机组满足整个大厦空调和生活热水的需求；在深秋季节和冬季最冷的时候热回收水冷螺杆式冷水机组停止运行，这时开启全热回收风冷冷热水机组满足大厦桑拿房、桑拿大厅空调供暖需求，同时也能够满足整个酒店大厦生活热水的需求。这样在不同时间段开启不同型号的机器运行，在主机运行的时间段就会节省一笔很大的电费，由以上可以看出整个方案是一个比较节能的案例。八、第12页共12页 热回收水冷螺杆式冷水机组及全热回收风冷螺杆冷（热）水机组选型1、本方案根据以上设计范围与设计参数及甲方的要求，所需要的空调冷负荷为约720RT，冬季局部供暖，桑拿房共44间，每间30㎡，按空调热负荷30W/㎡计算，空调热负荷为39600w,桑拿大厅面积350㎡，按空调热负荷55W/㎡计算，空调热负荷为19250w.以上计算得总空调热负荷58850w。冬季空调供暖每天运行24小时，则每天空调供暖所需的热量为：58850×24×0.86＝1214664kcal2、由于冬季无需供冷，所以热回收水冷螺杆式冷水机组不工作。全部的热水由全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组制热来提供热水。所以全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组的选型按冬季进行选取,根据以上可知，酒店生活热水用量共为97207L，冬季，自来水温度按15℃计，生活热水温度50℃，则每天生活热水所需热量为：Q＝A×（t1－t2）×C×1.1A：每天所需的热水量，LQ：热水所需热量，kcalt1：热水温度，℃t2：自来水温度，℃C：水的比热，kcal/kg.℃1.1：热水热量损失系数Q＝A×（t1－t2）×C＝97207×（50－15）×1×1.1＝3742470kcal每天空调供暖及生活热水所需总热量为：1214664＋3742470＝4957134kcal3、现选用一台全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组，现假定机组每天全负荷运行8小时，则全热回收风冷螺杆冷（热）水机组的制热功率为4957134/8＝619642kcal＝720.6KW因此，冬季采用1台广州恒星冷冻机械制造有限公司生产的“宏星”第12页共12页 牌全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组40STE700AHDB（制冷量699.4kw，制冷输入功率184.5kw，制热量为741.4kw,制热输入功率174.1kw,热回收量为421056kcal）。夏季由于全热回收风冷热螺杆冷（热）水机组转成制冷状态，此时全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组制冷量为741.4kw,夏季空调总冷负荷为720RT，此时还需制冷量为720×3.516－741.4=1790.12kw.因此，另外选用1台广州恒星冷冻机械制造有限公司生产的“宏星”牌型号为：40STD1280WSB的热回收水冷螺杆式冷水机组（制冷量为1280kw，热回收量为330200kcal）和1台型号为40STD600WSB热回收水冷螺杆式冷水机组（制冷量为602kw，热回收量为155300kcal）。夏季机组总制冷量为741.4＋1280＋602＝2623.4kw＝746RT,满足空调总冷负荷720RT的要求。“宏星”牌热回收螺杆式冷水机组性能特点：1）压缩机采用台湾“汉钟”5：6超高效节能螺杆式压缩机，比一般压缩机效能高出20～30％，已获得ISO9001国际质量体系认证及欧美多国专利；2）每台机组都选择热回收机组，在制冷的同时进行热回收，夏季免费提供热水，大大节约制造热水能耗。3）热回收水冷螺杆冷水机组每台机组各为独立系统，全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组有两个独立系统，3台机组可根据负荷控制开启各系统，节约能量，每个系统轮流保养，互不影响；在每台机组轮流进行热回收的同时，又可避开如选择离心机组大负荷运行对资源的浪费。4）配置优质高效冷凝器、蒸发器、世界名牌电气控制元件，采用先进的加工工艺制作而成；5）智慧型微电脑触摸屏控制系统配合压力、温度、电流信号，提供14项警告信息与相逆相保护、电机过载保护、防冰保护、高低压压力保护等13项安全保护措施；全方位智慧监控，操作简便；6）机组具有缺机组外形美观、性能优良、运行噪音低，振动小，能量大；具有运行管理及维护简便，故障点少，返修率低等优点；九、第12页共12页 利用热回收水冷螺杆式冷水机组加全热回收风冷螺杆冷（热）水机组系统节能分析1、节能原理“宏星”牌热回收冷水机组，利用机组在制冷工况中冷媒高温蒸汽与水进行热交换的作用而产生可使用的热水原理。令消耗掉的热量转换为可利用的热水，可达到节能又环保的功效。同时还能降低机组的排气过热从而延长机组使用寿命。在美国这种热量回收器被称为“过热气降温器”或水加热器（Desuper-Heater/Water.Heaters）是推荐的节能设备。2、夏季实用性分析“宏星”热回收冷水机组在一般空调使用工况下：以贵酒店使用的中央空调系统为例。以上三台热回收冷水机组，假定投入运行率为60%，每天机组全负荷运行24小时，则每天的热回收总量为：Q回收=(421056＋330200＋155300)×24×60％=13054406kcal/h假定夏季自来水温度为20℃，热水使用温度为50℃，则上述热量每天能提供的热水量为：M=Q热/[（t1-t2）×C]=13054406/[(50-20)×1]=435147L≈435m3M：每天产生的热水量，LQ热：机组所产生的热量，kcal/ht1：热水温度，℃t2：自来水温度，℃C：水的比热，kcal/㎏.℃根据以上分析，夏季贵公司酒店在正常使用情况下，使用1台40STE700AHDB“宏星”全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组加1台40STDE1280WSB“宏星”热回收水冷螺杆式冷水机组和1台40STD600WSB“宏星”热回收水冷螺杆式冷水机组每天回收的热量能产生50℃生活热水435m3，而贵酒店每天生活热水用量约为97.2m3，可完全满足贵酒店夏季生活热水用水需要。3、夏季经济性分析第12页共12页 东莞地区夏季天气炎热，全年供冷时间较长。每年空调制冷运行时间长达6～7个月。以贵酒店的装机容量为例，主机运行时间以7个月计，每个月以30天计（酒店每天需要热水97207L），则在此期间热水所需总热量为：Q热＝A×（t1－t2）×C×7×30＝97207×（50－20）×1×7×30＝612404100kcal/h下表给出采用柴油锅炉、电热锅炉、燃气锅炉产生612404100kcal/h热量所需运行费用：名称单位理论热值燃烧率锅炉效率获得总热量所消耗能源总量单价(元)费用(万元)柴油锅炉10250kcal/kg77.5%84%91777kg5．853.2电热锅炉860kcal/h90%98%807367kwh0.864.6燃气锅炉10800kcal/kg80%84%84381m36．655.7上述分析表明：如果采用燃油费约为53.2万元，电锅炉费用为64.6万元，燃气费用为55.7万元，而采用“宏星”热回收螺杆式制冷机组运行使用同等的有效热水费仅仅是水泵的耗电费用（其它方式同样需要水泵的耗电费用）那么以上图表的费用可以节省下来。4、冬季经济分析冬季及过渡季节只有1台40STDE700AHDB“宏星”全热回收风冷螺杆式冷（热）水机组制热量为741.4kw（637500）,制热输入功率174.1kw。每天产生热量4957134kcal所需运行时间为：4957134/637500＝7.8h则全热回收风冷螺杆冷（热）水机组7.8h,就可以满足冬季制热的需要，全热回收风冷螺杆冷（热）水机组机组每天天运行费用为（电费按0.8元/kw.h计）：第12页共12页 174．1×7.8×0.8＝1086元冬季及过渡季节共按5个月，每个月30天计，则每年冬季运行费用为：5×30×1086＝162900元冬季及过渡季生活热水所需热量为：5×30×4957134＝743570100kcal下表给出采用柴油锅炉、电热锅炉、燃气锅炉产生743570100kcal热量所需运行费用：名称单位理论热值燃烧率锅炉效率获得总热量所消耗能源总量单价(元)费用(万元)柴油锅炉10250kcal/kg77.5%84%111434kg5.864.6电热锅炉860kcal/h90%98%980290kwh0.878.4燃气锅炉10800kcal/kg80%84%102454m36.667.6上述分析表明：如果采用燃油费约为64.6万元，电锅炉费用为78.4万元，燃气费用为67.6万元，而采用“宏星”全热回收风冷螺杆式制冷机组运行只需16.3万元。5、全年费用如下：名称柴油锅炉电热锅炉燃气锅炉宏星热回收机组夏季运行费用（万元）53.264.655.7/冬季运行费用（万元）64.678.467.616.3117.8143123.316.3第12页共12页 全年运行费用（万元）由此可见采用宏星热回收机冷水机组将给贵酒店带来可观的经济效益。6、1）由于考虑热水惯性，刹时间使用及储存量，系统必须配置保温水箱及循环水泵，让储存热水经常保持在要求温度（50℃～60℃）。2）水箱必须加上保温层减少热损耗。3）为保持热水温度，循环水泵必须长时间启动及加装备用泵。十、结语通过此方案的设计，用户得到认可，东莞现在正在筹建的几家酒店老板对此方案都比较认可，以后有类似项目我们都参照此方案做能够给客户带来经济效益的节能方案！东莞市柏诚机电工程有限公司2008年11月9日第12页共12页