某酒店热回收冷水机组技术应用分析

孙婉香

厦门中建东北设计院有限公司（361000）

某酒店热回收冷水机组技术应用分析

孙婉香

厦门中建东北设计院有限公司（361000）

对某酒店采用空调的冷凝热以及热回收技术进行探讨，通过多个方案比选分析。最终分析结果显示，采用这一技术无论是在经济效益还是运行费用方面，都是可行的。希望能给同行参考借鉴。

酒店；热回收；经济性

1 工程概况

某酒店位于莆田市某道路交叉处，该项目定位为四星级大酒店，建筑总面积约为38 000 m2，地上部分面积29 000 m2，其功能为餐饮、客房、KTV等。酒店的冷源设计选的是3台螺杆式冷水机组，单台制冷量为1 336 kW,其中1台选用带显热回收型单冷凝器热回收机组。该项目的热源采用2台燃气热水锅炉，作为冬季空调及生活热水的热源。

由于业主方不同意热回收机组所回收的热水直接接入生活热水管网，因此，该工程拟采用的方案为将经过冷凝器的循环水通过板式换热器预热生活热水的补水，若出水水温达不到55℃，则由燃气热水锅炉通过容积式换热器补充加热。

2 水冷冷水机组热回收模式

2.1 分体串联模式

在压缩机和冷凝器之间增加一个热回收冷凝器。这种模式是显热回收，也称部分热回收。从压缩机排出的高温高压制冷剂先通过热回收冷凝器，经一次换热后再进入常规冷凝器。热回收冷凝器将部分热量传递给生活热水，其余的热量则由常规冷凝器传递给冷却水，再通过冷却塔释放到环境中。其特点是:1）热回收率不太高，一般在8%～15%之间；2）热回收温度比较高，一般为55～60℃，同时对冷水机组运行效率影响较小，但回收率及回收的热水温度过高同样会降低其性能系数COP；3）与常规机组相比，机器成本增加比较少。此类机型应用相对较少。

2.2 分体并联模式

这种模式也称全热回收。从压缩机排出的高温高压的制冷剂气体，分别进出常规冷凝器或热回收冷凝器。在常规冷凝器中，热量传递给冷却水，再通过冷却塔释放到环境中；在热回收冷凝器中，热量回收用于生活热水供应。其特点是:热回收率比较高，热水回收温度通常控制在55～60℃，但两组冷凝器不能同时运行。夏季运行时可以做到不使用或使用很少的锅炉热量就能满足生活热水的供热需要，但与常规机组相比，制冷机及系统的造价增加比较大。

2.3 单冷凝器模式

这种模式与分体并联模式一样，是潜热回收或全热回收。只设一个冷凝器，内有两组并联的冷却水盘管,其中一组盘管可以将热量传递给冷却水，再通过冷却塔释放到环境中；另一组盘管可以将热量回收用于生活热水供应。其热水回收温度一般为37～60℃，热回收率控制在10%～100%之间。若热回收热量使用不稳定,应在冷却塔盘管侧考虑100%的冷却能力，以保证机组正常运行。该类型热回收系统相对简单，造价增加也相对较少。

3 该项目建议采用的热回收方式

分体串联模式的回收率较小，与该项目希望回收的热量有较大差距，且目前该类机组的生产厂家相对较少；分体并联模式机型的生产厂家也较少,不利于招标竞争；单冷凝器模式的机型为目前各生产厂家的通用产品，该项目的酒店管理公司已建成使用项目中也是采用这种模式，同时该系统及其控制相对简单，故本次方案比选采用的是这种模式。调查表明，酒店在满足空调负荷要求时，15%的热回收量已足够，同时以保证主机性能为前提，最后确定选用单冷凝器部分热回收机组。

表1 几种热回收出水温度下的参数比较

图1 冷水机组热回收系统图

表2 YSEXEXS45CJE型螺杆式热回收机组

设计热回收的初衷是为了节约能源，那么就应关注热回收所得热水温度对冷水机组性能的影响。由厂家提供的表1可知，冷却水温提高1℃大约会导致主机效率下降3%。所以，我们一定要在回收热水温度和主机效率之间做一个权衡。经过对比厂家提供的几种热回收出水温度下的能耗，本次设计将理想回收水温控制在45℃左右，再由燃气锅炉辅助加热到55℃以满足生活热水要求。

不管是哪种方案，由于回收的热量是用于预热生活热水,而这部分热量的使用量是不稳定的，所以若要保持机组在热回收工况稳定运行，需要设置蓄热水箱，以储存冷凝器输出的热水，在蓄热水箱中使水温逐步升高。该工程预计设置1台60 m3（5 m× 4 m×3 m）的水箱，此时，水箱温度达到45℃以上时,热回收机组关闭,仍可维持预热生活热水约2 h。

4 经济性比较

4.1 方案比较的条件

在夏热冬暖地区，夏季空调期较长，经济性及节能型更为明显,根据给排水专业提供的资料，热水供水温度为55℃,夏季冷水平均温度为23℃，生活热水最高日用水量为130 m3/d，平均日用水量为130 m3/d，天然气热值为34.7MJ／m3，天然气价为4元／m3，电价为1元／（kW·h）。

4.2 采用热回收工况及无热回收工况各项参数及费用比较

因冬季工况下，制冷机房设有冷却水免费供冷系统，无需开启冷水机组，所以只按夏季，生活热水需求量按大的工况来分析。忽略室外湿球温度变化所造成的冷却水温度变化而引起的冷水机组COP的变化。只考虑常规热回收型螺杆机组COP的变化,其水泵输送能耗均认为是一样的，只是增加1台水泵向预热板式换热器供水。

选用YSEXEXS45CJE型螺杆式冷凝器热回收机组，该型机组热回收冷凝器的进出水温设定为37℃／45℃，机组的性能参数见表2。

表3 空调季节热水费用比较

5 结语

1）单冷凝器模式方案采用热回收型机组,相对于采用冷水机组加锅炉的形式有较好的节能和节约运行费用的效果，特别是在空调机组运行时间较长的情况下,节省运行费用显著,每天可节省约973.5元。

该型热回收机组价格约为65万元,而该规格的普通螺杆机组价格约为60万元，差价为5万元。增加的1个60 m3蓄热水箱按5万元估价，2台水泵约4万元，管道阀门、控制设备等约12万，共计增加造价约26万元。由表3可知，空调季节热回收机组平均每天满负荷开机14.89 h,即可将所需的热水量由23℃加热到45℃，空调期按5～10月共计184 d计算全年可节省运行费用约17.9万元，1.45年左右就可收回增加的投资。若冷水机组全年运行天数增加，则投资回收时间相应缩短（该部分增加的成本未考虑因设置蓄热水箱所占用面积带来的经济损失）。

2）通过比较不难发现，虽然提高回收热水的温度可以在辅助加热这个环节上省掉一些能量，但是由于提高回收热水温度导致冷水主机能耗提高带来的损失更大。所以从整个系统的能耗上讲，过高的回收水温对用户节能并不是好事，这也是本次设计将理想回收水温控制在45℃左右的主要原因。

3）在酒店工程中生活热水负荷与空调总冷负荷差值较大，冷凝热回收用于生活热水系统设计要以空调制冷为主，余热回收为辅，在不影响机组制冷性能的前提下，尽可能提高热回收量。

单冷凝器模式方案中该类型机组冷却水温可在规定范围内再设定，因此建议在生活热水补水管上设置自动流量记录装置，掌握酒店各季节、各时段的生活加热用水补水量的波动情况，然后根据这些情况制定出一个优化的热回收运行策略，以达到最佳的节能、节省费用效果。

4）设置1台蓄热水箱，虽然会占用一定的面积和增加造价，但对于热回收机组的稳定运行是必要的。

5）建议业主组织参观考察运用热回收机组的案例，吸取他人使用的实际经验和教训，以便在该工程中更好地使用。

[1]杨洪涛.热回收技术及其在冷水机组上的应用[J].石油化工设计,2009(03).

[2]葛亚飞,王志毅,邹国良.冷水机组热回收系统节能分析[J].制冷空调与电力机械,2010(02).

[3]康松,朱绚丽,王胜.冷水机组热回收技术应用展望[J].青岛理工大学学报,2010(03).