一、酒店集中供应热水系统概论
随着经济的发展,能源危机日益突出,许多耗能单位也越来越重视节约能源,保护环境。近年来,不少酒店都进行了(煤、油)改(气、电、太阳能)的环保工程改造,但却造成了热水使用成本费用升高。大型酒店冬季高峰期单制热费用就高达几万元每天,如何更高的利用自然资源,避免和减少环境污染,缓和能源紧张早已是人们所关注的课题。有些宾馆为了降低洗浴热水的成本,安装了真空管式太阳能热水系统,靠太阳光的直射来产热,是解决了环保问题,也相应降低了部分时段的洗浴热水成本,但是太阳能受环境约束较大,安全性较低,节能效果不尽理想。但是近年来新兴的空气源热泵就是比较理想的新型能源。
二、空气源热泵的工作原理
热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术,目前较多地应用于冷暖空调机。目前应用最普遍的应当是蒸气压缩式热泵。
热泵系统的工作原理。蒸发器吸收热后,其工质蒸发生成的高温低压过热气体在压缩机中经绝热压缩变为高温高压的气体,经冷凝器定压冷凝为低温高压液体(放出汽化热,而制热)。液态工质经降压绝热节流为低温低压液体,再进入蒸发器定压吸收热源热量,并蒸发变成过热蒸气重复下一个循环。所以利用热泵热水机释放到水中的热量不是直接用电加热产生出来的,而是通过热泵热水机把热源搬运到水中去的。利用少量高品位的电能作为驱动能源,从低温热源高效吸收低品位热能并传输给高温热源,达到了“泵热”的目的。热泵技术也是一种提高能量品位的技术,它不是能量转换的过程,不受能量转换效率极限100%的制约,而是受逆卡诺循环效率的制约。其搬运的能力与投入热泵的电能之比称为制热性能系数又称能效比(用COP来表示)。
三、空气源热泵热水系统的优势
空气源热泵热水系统就是把空气作为低品位热源,通过查阅大量的文献资料得知与常规热水产热系统相比,空气源热水系统具有以下优势:
1.技术的日趋成熟。
国际上美国空气源热泵热水器已经有20多年历史了,澳大利亚也在15年前就开始研制同类产品,国内虽然起步较晚,但在国家重点扶持和科研、生产部们的不断努力下,目前空气源热泵热水机的生产已初具规模,部分厂家产品已达到或超过国际先进水平,空气源热泵热水机的产业化和产品质量的提高,为我们的尝试提供了条件。
2.优越的经济性。
空气源热水系统利用很少的电搬运几倍的热量,年节约率高达80%以上。
3.良好的实用性。
空气源热泵热水系统采用的是容积式储热方式,在短时停电停水的情况下可连续供热水,且费用低于常规热水系统,连续供水还可减少管道腐蚀,延长管道寿命并保证水质清洁。
4.无以伦比的环境效益。
空气源热能是无污染能源,这是其它能源所无法比拟的,在环境污染日趋严重的今天,这一点更为重要。
四、系统方案论证与实施
1.系统方案的论证
空气源热水机组必须由主机和水箱,循环泵组成,通过循环把主机产热带入水箱,对水箱的水逐渐升温加热,水系统的工作情况,直接影响到整体效果,所以我们称之谓空气源热水系统。
常用的系统有循环式和定时直温式两种不同形式。循环式是水箱中的热水通至用户使用区域,未被利用部分会降温导致用户体验效果降低,我们把降温部分循环回水箱里,这样重复加热使用户感受恒温恒压。定温放水由加热水箱和储热水箱组成,加热水箱有不承压定温完全放水和承压不间断自动补水顶水放水式两种。这些系统各有优缺点,我们分析了热泵热水小系统的特性,发现在加热的过程中,水温越低能效比COP值越高,随着水温的升高COP值在降低,相同外部工况下同等的水从20℃加热到50℃时段与50℃升高到60℃时段所耗用的能量接近。最后选用用加热水箱定温全放水方式,控制系统虽然较复杂,但每加热一箱水都是从冷水初始温度到设定温度全过程加热充分发挥热泵输入功率随温升变化的特点COP值较高,节能效果明显。加之冬季机组间断工作不易结霜。
五、酒店热水用量基本情况
1、客房用水量:按满负荷住房人数为700人,每人平均每天热水用量55℃热水200升测算。客人热水用量为:400人×160L/人≈62m³
2、厨房用热水量:0.2L/S×12个×4.32≈10m³
3、酒店热水用量合计:约72吨
六、设计概述
本工程为酒店中央热水工程,其中:根据调研以及甲方提供的使用热水人数数量200—400人/天,比照国标热水用水定额表计算确定日用热水量为72吨,采用高效节能环保的空气源热泵热水机组加热要求用水温度55℃,用水定额为72吨/天,采用5台15HP机组进行加热。日耗电量:1080kwh。空气能较电热水器年节约费用:1482192.00元 ,折合标准煤1852.74吨,能够减少4817.124吨二氧化碳排放量。
七、设计依据
Ø 《建筑给排水设计规范》GB50015-2003
Ø 《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
Ø 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
Ø 《热泵热水系统选用与安装》06SS127
注释:
① 热负荷计算公式:Q=V·C(tr-tl)K/860(kcal/kw·h)
Q系统热负荷kw·h
V设计热水量
C水的比热取1cal/kg·℃
Tr设计热水温度℃
Tl自来水补水温度℃
K考虑水系统热的安全系数取1.05~1.20
②电费计算武汉商业电价为计,年天数365天,实际运行费用会有一定偏差 。
③空气源热泵国标测试工况:室外干/湿球温度20℃/15℃,自来水进水温度15℃,出水温度55℃。