星級酒店使用空氣源熱泵配合燃氣鍋爐和太陽能供應熱水的節(jié)能措施
網(wǎng)址：www.188289.cn 更新時間：2017-01-09 14:50 瀏覽次數(shù)：：81次
本文分析了星級酒店使用空氣源熱泵熱水器過程中的主要問題；從本單位的節(jié)能實踐出發(fā)，提出了分析優(yōu)劣、揚長避短；取長補短、優(yōu)化組合；攻克難點、穩(wěn)定運行的技術(shù)措施，較好地實現(xiàn)了星級酒店使用空氣源熱泵熱水器配合燃氣鍋爐和太陽能供應熱水的節(jié)能效益。
空氣源熱泵熱水器以其良好節(jié)能效果已經(jīng)在經(jīng)濟型快捷酒店得到了比較普遍的廣泛運用，但是其在星級酒店的運用卻遭到了極大的冷遇。
細究原因，主要有三：一是叫不應；星級酒店一般規(guī)模比較大，客房數(shù)量多、熱水使用量大，空氣源熱泵熱水器雖然配有保溫水箱，但是有時仍然不能確保賓客在用水高峰時的有效需求；二是不穩(wěn)定；星級酒店的熱水使用除了量大外，還有時段集中的特點，尤其是在三餐前后廚房用水和晚上賓客洗浴的時段，熱水使用比較集中，形成用水高峰，而其它時段的熱水用量不大。峰高谷底的用水狀況，往往容易引起熱水系統(tǒng)的水溫和水質(zhì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。三是不保險；在冬季嚴寒的特殊惡劣天氣環(huán)境下，空氣源熱泵熱水器的工況條件變差，使得其生產(chǎn)熱水的產(chǎn)能急劇下降，而冷天又正是賓客耗用熱水量最大之時，卻反而得不到正常的熱水供應。
叫不應、不穩(wěn)定、不保險的“三不問題”成了制約空氣源熱泵熱水器在星級酒店推廣運用的瓶頸。
為了充分發(fā)揮空氣源熱泵熱水器的節(jié)能成效，就必須解決星級酒店使用空氣源熱泵熱水器過程中的上述叫不應、不穩(wěn)定、不保險等“三不問題”。為此，我們從自身的實際出發(fā)，進行了使用空氣源熱泵熱水器配合燃汽鍋爐和太陽能供應熱水的節(jié)能實踐，較好地解決了空氣源熱泵在星級酒店使用中的“三不問題”，并取得了較好的節(jié)能效果。
這些做法可供星級酒店的同行們在論證使用空氣源熱泵熱水器時參考和借鑒。
一、 分析優(yōu)劣，發(fā)揮出空氣源熱泵的節(jié)能優(yōu)長。
本文列舉的一個實例是一家星級酒店，擁有155間各類客房。酒店原有兩臺二噸鍋爐（型號為AYS/600/150），通過天燃氣轉(zhuǎn)換成蒸汽，再由蒸汽輸送通過熱交換器轉(zhuǎn)換成熱水，保障酒店正常運營所需的生活熱水和冬季熱空調(diào)熱媒水的供應。近年來，隨著天然氣價格不斷上漲和使用清潔能源的要求，我們先后分2期安裝使用了太陽能熱水設備，使得鍋爐運行的天然氣消耗量明顯減少，年耗天然氣約40萬立方。但是由于太陽能熱水器在安裝面積方面的限制，以及僅能夠在溫熱季節(jié)、光照充裕的晴天提供熱水的局限性，對酒店經(jīng)營所需熱水的供應和保障能量顯得不足。
為此我們考慮選用市場已經(jīng)普遍采用，技術(shù)比較成熟的節(jié)能產(chǎn)品——空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，以實現(xiàn)進一步降低天然氣能耗的目的。
首先，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)參數(shù)得知，空氣源熱泵熱水系統(tǒng)能耗費用僅為天然氣鍋爐能耗費用的1/4，節(jié)能的潛力較大（見表1）。
每噸熱水成本比較：以15度水加熱至55度，所需40000大卡的熱量為例（水泵運行成本均未計入）
其次，分析了空氣源熱泵熱水器、天然氣鍋爐和太陽能熱水器各自在保障能力、適用季節(jié)、運營成本等方面的優(yōu)劣比較，用滿意度標準，而非最優(yōu)化標準，確定了使用空氣源熱泵熱水器為最適合的節(jié)能滿意度選擇。（見表2）
然后，根據(jù)不同季節(jié)的氣候環(huán)境，明確了使用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)配合天然氣鍋爐和太陽能提供熱水保障的兩種基本模式，即在冬季采用空氣源熱泵產(chǎn)熱水與天然氣鍋爐產(chǎn)熱水的配合模式，在其它季節(jié)采用空氣源熱泵產(chǎn)熱水與太陽能產(chǎn)熱水的配合模式，以便充分發(fā)揮空氣源熱泵熱水器的節(jié)能優(yōu)長（見表3）。
二、取長補短，綜合不同熱水設備的優(yōu)化組合。
鑒于空氣源熱泵熱水系統(tǒng)在節(jié)約能源和供應熱水兩方面的優(yōu)劣特點，結(jié)合現(xiàn)有酒店熱水設備使用的實際情況，為發(fā)揮其優(yōu)勢，克服其劣勢，我們特采用以空氣源熱泵產(chǎn)熱水為基礎，太陽能供應熱水為輔助，天然氣鍋爐產(chǎn)熱水作保障的供熱水節(jié)能方案。
此方案的核心是利用空氣源熱能通過電能轉(zhuǎn)換替代天然氣生產(chǎn)熱水，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的?；舅悸肥菍Σ煌臒崴O備取長補短，優(yōu)化組合，實現(xiàn)最佳的節(jié)能效益。主要內(nèi)容有三部分：
一是優(yōu)化組合；即對酒店原有的天然氣鍋爐、太陽能熱水設備與新增加的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，根據(jù)季節(jié)和氣候變化，在充分發(fā)揮各自運行特點的同時，實行節(jié)能優(yōu)化組合。具體優(yōu)化組合方式如下：
1、在夏天（晴天）充分利用太陽能熱水設備直接供應熱水。當供熱水量或者熱水水溫不足時，由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)進行補充。
2、在春秋（陰天）時節(jié)，主要由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)提供熱水供應，太陽能熱水設備進行補充（主要是提高進水的初始水溫）。
3、在冬天主要由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)提供熱水供應，由天然氣鍋爐保障熱空調(diào)熱媒水和用熱水高峰時段或特殊情況熱水供應不夠時的補充。此時鍋爐房內(nèi)空間的熱源能可為空氣源熱泵熱水器提供了良好的工況。
二是部分替代；即由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)替代天然氣鍋爐的功能。具體來說，在春夏秋三個季節(jié)，用空氣源熱泵系統(tǒng)替代原來由天然氣鍋爐對太陽能熱水器供應熱水不足部分進行的補充，以保障酒店正常運營的生活熱水。同時保留天然氣鍋爐在冬季嚴寒環(huán)境氣候條件下保障酒店生活熱水和熱空調(diào)熱媒水的供應。
千萬不要小看這9個月利用空氣源熱能通過電能轉(zhuǎn)換替代天然氣生產(chǎn)熱水的節(jié)能效益，這是實現(xiàn)節(jié)能的最核心部分。根據(jù)數(shù)據(jù)測算，酒店歷年熱水使用的低谷夏季（5、6、7月）平均月耗用熱水815噸（不含熱空調(diào)熱媒水），其中太陽能供應熱水186噸，缺口部分由天然氣鍋爐補充，月消耗天然氣約8103立方。（注：酒店2011年消耗生活熱水12050噸，月平均1004噸。為保留節(jié)能余地和統(tǒng)一計算口徑，本文月平均耗用熱水采用夏季815噸的數(shù)據(jù)）
實行空氣源熱泵供熱水器后，實際節(jié)約的能耗折算為金額共256836元，具體含2塊節(jié)能內(nèi)容。
第一塊是天燃氣轉(zhuǎn)換成蒸汽，再由蒸汽輸送通過熱交換器轉(zhuǎn)換成熱水時的低效率多重轉(zhuǎn)換和浪費部分，其折算為金額約178488元。參照理論數(shù)據(jù)，約5立方天然氣產(chǎn)生1噸熱水（詳見附表4），生產(chǎn)815噸熱水需要4075立方天然氣，再除去太陽能供熱186噸，僅需 3145 立方天然氣。而實際酒店消耗天然氣是8103立方 ，即使不除去太陽能提供的熱水186噸，天然氣的實際消耗量也比理論數(shù)據(jù)大了將近1倍多。
計算公式1：
噸熱水實際耗氣量8103立方 - 噸熱水理論耗氣量3145立方 = 可節(jié)約耗氣量4958立方
計算公式2：
天然氣量4958立方×天然氣單價4元/立方=19832元
19832元×9（月）= 178488元
附表4：理論數(shù)據(jù)：天然氣熱水鍋爐的效率計算
理論條件是：天然氣熱值按8400大卡/立方，熱水鍋爐效率80%計算
計算公式：
熱水鍋爐將一噸20度（平均溫度）的水加熱到50度所需要的天然氣為： （50-20）×1000÷8400÷80%=4.46立方
第二塊是由空氣源熱泵替代天然氣鍋爐供熱的能源節(jié)約部分。折算為金額約78348元。由前表1：《天然氣鍋爐和空氣源熱泵熱水器的效能和費用分析比較》可知，理論上生產(chǎn)每噸熱水可節(jié)約13.84元，月平均可節(jié)約8705元，9個月為78348元。
計算公式1：
每噸熱水的天然氣價格23.81元 — 每噸熱水的電力價格9.97元=13.84元；
計算公式2：
月平均用熱水815噸—月太陽能提供用水186噸=629噸；
629噸×13.84元=8705元/月
8705元/月×9（月）=78348元
三是應急備份；即保留酒店原有的天然氣鍋爐供熱系統(tǒng)，在春夏秋三個季節(jié)大約10個月時間里的正常情況下，主要由空氣源熱泵保障生活熱水供應，天然氣鍋爐不需要啟用。只有在冬季保障熱空調(diào)熱媒水供應時才需要開啟天然氣鍋爐。
此外在應付突然出現(xiàn)的極端嚴寒氣候條件下，或者是空氣源熱泵熱水器出現(xiàn)故障，不能保障熱水正常供應時，可應急啟用天然氣鍋爐予以熱水供應保障，起到備份的作用。
三、攻克難點，保持熱水供應系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
我們對使用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的狀況進行了SWOT分析，認為優(yōu)勢在于能夠比較顯著地節(jié)約能源；機會在于三種供熱設備的最優(yōu)化組合取得最佳效益；劣勢在于三個系統(tǒng)的組合控制比較復雜；風險在于對原有供熱系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞。
根據(jù)分析的結(jié)果，并為了解決星級酒店使用空氣源熱泵過程中叫不應、不穩(wěn)定、不保險的“三不問題”，我們首先在供熱設備組合上保留原有的天然氣鍋爐供熱系統(tǒng)，作為應急備份設備，解決了空氣源熱泵使用過程中的“不保險”問題。而后又采用多重組合、循環(huán)聯(lián)控的技術(shù)攻關(guān)，逐一解決了“叫不應”和“不穩(wěn)定”的難點，從而確保了星級酒店使用空氣源熱泵供應熱水系統(tǒng)穩(wěn)定有效地運行。
一是充足配置；根據(jù)酒店每日使用熱水在30—50噸用量的情況，酒店選用了2臺800型空氣源熱泵熱水器，正常情況下每天只要工作15小時就能夠供應50噸熱水。這樣充足的選型配置，不僅保證了充足的熱水生產(chǎn)能力，還能夠維持空氣源熱泵主機的輪休和檢修。
二是積集熱能；考慮到空氣源熱泵熱水器生產(chǎn)熱水較慢的特點，我們新增了一只20噸容量的保溫水箱，并與原有的兩只容積式熱交換器（每只8噸）配合，共積集了約36噸熱水能量，能夠基本保證正常經(jīng)營的熱水供應。上述兩項技術(shù)措施的使用，基本解決熱水供應“叫不應”的問題。
三是穩(wěn)定水壓。為了保證原有熱水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們在保溫水箱向熱交供應熱水的過程中采用了增壓泵和穩(wěn)壓罐設備，并在回水管路加裝了穩(wěn)壓閥，盡力確保供熱水系統(tǒng)的水壓穩(wěn)定，較好地解決了熱水供應系統(tǒng)“不穩(wěn)定”的問題。
通過以上技術(shù)措施，使得酒店的熱水供應形成了兩種模式（即冬季寒冷模式和夏季常溫模式）、三個循環(huán)（即空氣源熱泵與保溫水箱的循環(huán)、保溫水箱與容積式熱交的循環(huán)、容積式熱交與使用端口的循環(huán)）、四點溫控（既太陽能的出水溫控、空氣源熱泵的出水溫控、保溫水箱的出水溫控、容積式熱交的出水溫控）的運行系統(tǒng)，能夠確保熱水供應系統(tǒng)在各種復雜情況下叫得應、又穩(wěn)定、又保險的安全穩(wěn)定運行。（見圖1）
小結(jié)
我們采用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)配合燃氣鍋爐和太陽能供應熱水的節(jié)能時間不到一年，已經(jīng)初步取得了良好的效益，預計一年半可收回投資。然而利用熱泵技術(shù)在酒店熱水或暖通系統(tǒng)中的節(jié)能潛力還很大，比如空氣源熱泵產(chǎn)生冷氣的回收利用。特別是在配合燃氣鍋爐和太陽能供應熱水的節(jié)能綜合效益方面，還有許多工作要繼續(xù)深入，比如根據(jù)環(huán)境溫度和熱水用量的不同，如何科學地控制熱泵主機開機時點和時間，如何合理地調(diào)整各個熱水設備的出水溫度，如何有效地調(diào)節(jié)保溫水箱的水位等等。從應用新技術(shù)的角度考慮，一旦條件允許也可采用地源熱泵，使節(jié)能工況更穩(wěn)定，節(jié)能效益更顯著。這些都有待進一步研究，并形成相應的管控技術(shù)和運行規(guī)范。
