广州某五星级酒店热水系统热源选择分析

广州某五星级酒店热水系统热源选择分析

吕学飞

身份证号码：36242719860929XXXX

摘要：随着我们经济的高速发展，高端酒店项目越来越多，酒店热水是客人入住酒店所提供的必需服务；酒店运营成本最大的莫过于人工成本和能耗成本，由于其占比酒店三大能耗（制冷、采暖、热水）相对较小，往往被酒店忽视了它的能耗，其实在做好热水系统热源选择可以发挥较大的经济效益。

关键词：五星级酒店；热源；运行费用；初投资

某酒店位于广州市某区，按照五星级酒店标准建造城市商务酒店，酒店建筑面积约5万平方，地上23层，客房数量300间，附设酒店配套大堂、全日制餐厅、特色餐厅、中餐厅、宴会厅、恒温泳池、健身房、SPA等功能。

1、计算条件：

广州地区夏季（按7个月计算，每年4~10月）平均气温25.84℃，冷水计算温度20℃，冬季（按5个月计算，每年11月至次年3月）平均气温16.52℃，冷水计算温度10℃，制取热水温度55℃。

商业电价1元/度，天然气热值35590kJ/Nm3，非居民天然气最高限价4.25元/Nm3，经计算最高日热水用量150立方，按全年平均入住率80%计算，即冬季最高日热水用量120立方、夏季最高日热水用量按冬季的60%计算为72立方。

2、可选择热源方式：

根据本项目综合情况，无可用的工业余热、废热等，适合可供本项目热水系统应用的热源有太阳能、空气源热泵、热水锅炉、空调制冷主机热回收，各自优缺点概述如下：

太阳能：在太能丰富的时候可产生“免费热水”，阴雨天几乎不提供热量，屋面面积1200m2，屋面设置冷却塔、排油烟设备、高位消防水箱、管道、风井等，屋面可设置太阳能的面积有限，故太阳能不考虑作为本项目热源供给，若节能或绿建方面有明确要求设置太阳能除外。

燃气热水锅炉：热水供应稳定，可提供高温热水，卫生条件好，投资低，运行费用较高，而且需要设置锅炉房、泄爆口等，实施条件较为严格。

空气源热泵：具有较高的能效比，属于节能产品，热水最高水温55℃；受环境温度变化影响较大，在室外温度低于5℃时，空气源热泵制热能力较大幅度下降且可能会出现启动困难和结霜的问题，属于非稳定热源，酒店运行可靠性是重要指标，故需要增加备用热源，以解决室外温度过低导致空气源热泵不正常工作问题。

空调制冷主机热回收：根据回收原理以及回收工艺的不同，空调制冷主机热回收可分为全热回收和余热回收两种方式。全热回收型冷水机组回收全部冷凝热，在热回收时冷水机组的冷凝热不向室外排放，优先保证制热效果，故全热回收模式即为余冷回收，在保证制热效果的前提下进行冷量回收，因热水需求不稳定、负荷变化很大，且制冷主机应为制冷优先，故全热回收不适合本项目。余热回收冷水机组只回收冷凝热的高品质部分（即温度较高时的热量），冷凝热的低品质部分通过冷却端排放到室外，优先保证制冷效果。

3、运行费用分析：

根据上述热源描述，可供本项目选择的常规方案有燃气热水锅炉供热；空气源热泵+燃气热水锅炉组合供热；空调余热回收+燃气热水锅炉组合供热；空调余热回收+空气源热泵+燃气热水锅炉组合供热四种热源选择。

3.1、燃气热水锅炉（方案一）：

系统全年采用燃气热水锅炉供热水。

夏季利用锅炉将1立方冷水（20℃）加热至55℃所需要的热量：

=144083kJ/h，锅炉综合效率按80%考虑，需要煤气量为144083kJ/h/（35590x80%）=5.06Nm3，需要费用5.06x4.25=21.5元/m³。

冬季利用锅炉将1立方冷水（10℃）加热至55℃所需要的热量：

=185250kJ/h，锅炉综合效率按80%考虑，需要煤气量为185250kJ/h/（35590x80%）=6.5Nm3，需要费用6.5x4.25=27.6元/m³。

年运行费用：21.5x72x210+27.6x120x150=821，880元。

3.2、空气源热泵+锅炉（方案二）：

系统全年采用空气源热泵作为主要热源，在室外温度低于5℃时，空气源热泵运行效率较大幅度下降且可能会出现启动困难和结霜的问题，为解决这个问题，结合采暖需求，设置燃气热水锅炉作为备用热源，为简化计算，锅炉作为备用热源不另外计算运行费用。

夏季利用锅炉将1立方冷水（20℃）加热至55℃所需要的热量：

=144083kJ/h，热泵夏季COP值4.0，综合效率80%，需要144083/（4.0*0.8*3600）=12.5kW用电，电费为12.5x1=12.5元。

冬季利用锅炉将1立方冷水（10℃）加热至55℃所需要的热量：

=185250kJ/h，热泵冬季COP值3.5，综合效率80%，需要185250/（3.5*0.8*3600）=18.4kw用电，电费为18.4x1=18.40元。

年运行费用：12.5x72x210+18.4x120x150=520，200元。

3.3、空调余热回收预热+锅炉（方案三）：

夏季（制冷按7个月计算）利用制冷主机余热回收作为预热，因预热的温度不足满足热水水温要求（空调余热回收温度最高为45℃，余热回收加热热水温度设定为40℃），故设置锅炉将预热水再次提升温度，夏季利用空调余热回收1立方冷水（20℃）加热至40℃所需要的热量，耗热量=82333kJ/h，余热回收属于免费热能，仅需循环泵电费，循环泵电费为2.2kW*1=2.2元，40℃至55℃由燃气锅炉提供热源加热需要热量：=61750kJ/h，，锅炉综合效率按80%考虑，需要煤气量为61750/（35590*80%）=2.2Nm3，需要费用2.2x4.25=9.35元，合计9.35+2.2=11.55元。

冬季利用锅炉将1立方冷水（10℃）加热至55℃所需电费为18.4x1=18.40元。

年运行费用：11.55x72x210+18.4x120x150=505，836元。

3.4、余热回收+空气源热泵+锅炉（方案四）：

夏季（制冷按7个月计算）利用制冷主机余热回收作为预热，空气源热泵再次提升温度，锅炉作为提升水位以及空气源热泵的备用，夏季利用空调余热回收1立方冷水（20℃）加热至40℃所需要的热量（因空调余热回收温度最高为45℃，余热回收加热热水温度设定为40℃），耗热量=82333kJ/h，40℃至55℃由空气源热泵提供热源加热需要热量：

=61750kJ/h，余热回收属于免费热能，仅需循环泵电费，循环泵电费为2.2kW*1=2.2元；热泵夏季COP值4.0，综合效率80%，需要61750/（4.0*0.8*3600）=5.3kW用电，电费为5.3x1=5.3元，合计2.2+5.3=7.5元。

冬季利用锅炉将1立方冷水（10℃）加热至55℃所需要电费为18.4x1=18.40元。

年运行费用：7.5x72x210+18.4x120x150=444，600元。

4、初投资与年运行分析汇总表：

根据上述表格可知，投资最低为燃气热水锅炉系统，运行费用最低为余热回收+热泵+锅炉的供热方式（方案四），考虑投资回收比以及广东省公共建筑节能设计标准要求必须空调主机设置热回收，故推荐采用空调余热回收+燃气热水锅炉的。

本文仅描述以广州为代表的夏热冬冷地区某酒店热水系统热源选择进行分析，热水系统热源选择需要因地制宜，结合当地气候、空调形式、供热可靠性、节能要求等综合考虑。

参考文献：

[1]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）.

[2]《建筑给水排水设计手册》（第二版）.

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施.给水排水》2009年版.