冷却塔免费供冷在高端酒店项目的应用及探讨

2022-01-08曾浩然深圳市宝鹰建设集团股份有限公司

节能与环保 2021年12期

文_曾浩然深圳市宝鹰建设集团股份有限公司

中央空调已成为很多现代建筑尤其是高端酒店中不可或缺的重要设施之一，同时也是酒店的主要用电设施,中央空调的节能措施对降低酒店综合能耗、提升酒店整体运营效益有着重要的作用和积极意义。

以国际酒店管理公司在国内管理的高端酒店品牌项目为例。大部分国际酒店管理公司均要求其管理的高端酒店采用四管制中央空调水系统，过渡季节及冬季冷水机组与锅炉或空气源热泵经常需同时运行，为酒店同时供冷和供暖，以满足酒店不同区域、不同客人的体验感和舒适度要求。因此，这类国际高端酒店较在过渡季节期间只需供冷或供暖的商业、写字楼及常规酒店而言，投资更高、能耗更大。本文对在过渡季节利用冷却塔、冷却水作为免费冷源为国际高端酒店供冷进行分析和探讨，为国际高端酒店在满足酒店舒适度要求的前提下降低酒店空调能耗、提升酒店经营效益提供参考。

1 项目概况

该酒店项目位于安徽省蚌埠市龙子湖风景区，为某知名国际酒店管理公司旗下的五星级档次酒店，酒店所在项目地块包括酒店、公寓、办公及商业等业态。项目总用地面积41533m2，总建筑面积231524m2，根据业态不同分别规划为4栋相对独立建筑。

酒店所在建筑高度119.9m，地上共31层。一层为酒店大堂、大堂吧、全日餐厅及厨房；二层为中餐零点厅及中餐包房、特色餐厅及厨房；三层为宴会厅、多功能厅、VIP接待室、会议室；四层为室内恒温游泳池、健身房、SPA及其附属用房；五层至十四层为公寓式办公；十五层为避难层；十六层至三十一层为酒店标准客房、总统套房、行政酒廊；地下室一层为酒店后勤配套用房、机电设备用房、机动车停车库。

酒店建筑面积约45000m2，其中地上建筑面积34000m2，地下室建筑面积11000m2，客房数302间套，是典型的中等规模国际五星级档次酒店项目。

为便于运营管理，酒店设备房、设备系统均要求相对独立，不可与其他非酒店区域共用。同时,对室内环境舒适性要求较高，中央空调水系统采用四管制。供冷主要为电制冷冷水机组，为节约能源、降低后期运营成本，同时设置了板式换热器，用于过渡季节利用冷却塔为酒店提供免费冷源。

酒店供暖采用燃气热水锅炉，末端设备空气处理机组、空调新风机组、风机盘管均采用冷热两组盘管。在过渡季节及冬季，可以满足酒店各功能区域同时供冷、供暖的需要及不同客人对舒适度的需求，初始投资相对一般两管制系统较高。

2 空调设计参数及冷热负荷

2.1 室外计算参数

2.1.1 夏季

通风室外计算温度31.3℃，通风室外计算相对湿度66%，空调室外计算干球温度35.4℃、湿球温度28℃。

2.1.2 冬季

采暖室外计算温度-2.6℃，通风室外计算温度1.8℃，空调室外计算温度-5℃，室外计算相对湿度71%。

2.1.3 过渡季节

通风室外计算温度15℃，通风室外计算相对湿度59%，空调室外计算干球温度18.2℃、湿球温度13.5℃。

2.2 室内设计参数

室内设计具体参数见表1所示。

表1 室内设计参数表

2.3 空调冷热负荷

夏季空调总冷负荷6650kW,平均冷负荷面积指标约为222W/m2；冬季采暖总热负荷2137kW, 平均热负荷面积指标为71W/m2；过渡季节冷负荷1600kW，平均冷负荷指标53W/m2。

3 空调冷热源设计与经济性测算

3.1 冷热源设计

根据国际酒店管理公司品牌标准要求，结合项目酒店档次定位，酒店空调水系统采用四管制、同程式、一次泵变流量水系统，以满足过渡季节及冬季同时供冷、供暖的需要。空调水系统设计为三个环路，即裙房、塔楼标准层、地下室后勤区分别为一个环路。

在过渡季节及冬季供暖由锅炉热水提供，供冷则不需要开启冷水机组，直接通过冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵与板式换热器换热供冷，由日常运行人员在控制室通过BA系统进行阀门的启闭实现机组与冷却塔的供冷转换。空调冷热源水系统原理见图1。

冷源选用2台制冷量为2637kW（750RT）的离心式冷水机组和1台制冷量为1368kW（390RT）的螺杆式冷水机组（部分热回收，用于生活热水辅助加热），冷水机组荷载调节范围由15%～100%，冷冻水供回水温度7℃/12℃，冷却水供回水温度32℃/37℃。设有离心机组冷冻水泵3台，冷却水泵3台；设有螺杆机用冷冻水泵2台，冷却水泵2台。冷冻机房设在地下一层，设有5台（1组）开式、方形横流式冷却塔置于裙房屋面。

过渡季节利用冷却塔免费供冷，冷却水通过冷却泵经板换换热后由冷冻泵向酒店供冷，制冷量1600kW。板式换热器设在冷冻机房内，换热量800kW/台，共2台。设备参数见表2所示。

表2 主要设备参数表

热源由热水锅炉提供，冬季采暖总热负荷2137kW，生活热水约1375kW，采用3台额定功率为1744kW燃油（气）常压热水锅炉，置于地下一层锅炉房内，热水供回水温度90℃/70℃。提供空调采暖热水、生活热水、泳池地板采暖热水。

空调水系统采用屋顶高位膨胀水箱定压补水的方式，通过电接点液位计信号可在控制室远程监控水箱水位，以便及时发现水箱出现缺水或溢水情况。

3.2 经济性测算

过渡季节利用冷却塔供冷时间为每年平均气温6～16℃时段，即每年3月初至3月底（冬末春初）及11月初至11月中旬（秋末冬初）两个时段，供冷累计时长约45d/a，每天供冷时间从上午10:00至晚上22:00，即12h/d，年累计供冷时间为45d/a×12h/d=540h。

考虑过渡季节每日气温变化、每日不同时段冷负荷的不同，平均冷负荷按设计冷负荷的70%即1120kW测算。相当于螺杆机组制冷量1368kW的82%，如通过冷水机组制冷，根据《冷水机组性能测试报告》，机组制冷量为额度制冷量的82%时，机组电机功率约为212kW。供冷运行设备及电功率比较见表3。

表3 冷却塔供冷与冷水机组供冷设备比较

由表3可知，采用冷却塔供冷较冷水机组供冷，减少了1台螺杆式冷水机组运行，同时增加了1台冷冻泵、1台冷却泵和1台冷却塔投入运行，合计减少设备运行功率140kW。

每年过渡季节通过冷却塔供冷，则可节约电量：年累计运行时间×功率差/h=540h×140kWh/h=75600kWh，每年可节约电费:75600kWh×1.15元/kWh=86940元（取综合电价1.15元/kWh）。

4 冷却塔供冷系统效果与经济性分析

项目酒店于2018年3月建造及调试完成，并于同年5月投入运营。酒店空调系统整体运行正常，使用效果良好。尤其是过渡季节酒店空调通过冷却塔提供冷源，不需要开启冷水机组便可满足酒店空调供冷需求，从而减少了冷水机组运行时间，延长了机组使用周期，降低了空调系统运行能耗，节省了设备运行费用，提升了酒店整体运营效益。