上海某大型酒店节能改造案例分析

朱贤豪

上海市松江区建筑建材业管理中心

0 引言

城市化的加速扩张导致了建筑能源消耗量居高不下，是公共建筑能耗快速增长的主要原因［1］和上升最快的分项［2］。研究表明，至2020年全国公共建筑能耗达建筑总能耗的38%，而其中占公共建筑面积不到10%的大型公共建筑用能占比超过了20%［3］。本文介绍了某大型酒店热水、照明、空调系统的节能改造，讨论了其能耗架构、改造方案、节能潜力和综合效果，以期激励同类型公共建筑节能改造的全面实施，并为同类型的改造提供借鉴。

1 改造前概况

1.1 酒店概况

该酒店为五星级酒店，坐落于上海松江区一大型综合商业广场内。酒店总建筑面积71 027 m2，总高度125 m，裙房高22 m，地上28层，地下2层，共446间客房、餐饮、娱乐、会议设施。

酒店主要用能系统包括空调、生活热水、照明、动力、游泳池、洗衣房等。

1.2 设备概况

1)空调系统

酒店中央空调系统主机为3台约克离心式变频冷水机，通常5-10月份制冷。空调冷冻水系统为二次泵系统，末端设备主要有风机盘管、组合式空调箱和新风空调箱三种。

2)热水系统

酒店洗衣房热水、生活热水及空调供暖由3台燃气热水锅炉提供，热水通过板式换热器换热后由二次泵送达末端。

酒店泳池和桑拿房热水由2台燃气蒸汽锅炉提供，蒸汽经汽水换热后为各末端供热。

3)照明系统

酒店照明多采用非节能灯，如白炽灯、荧光灯、卤素灯等传统光源，数量为24 512盏。

2 改造前能耗和节能潜力分析

2.1 改造前能耗

酒店主要能源消耗为电力和天然气，其中天然气主要用于燃气热水锅炉和燃气蒸汽锅炉，能耗情况见表1。

如表1所示，酒店3年能耗逐年上升，其中，2017年较2016年上升约2.74%，2018年较2017年上升约9.56%，节能潜力有待挖掘。

表1 酒店改造前逐年能耗

为了进一步分析酒店重点用能情况，对各系统能耗进行了拆分，拆分情况见图1。

如图1所示，酒店能耗占比较大的是特殊用能系统、空调系统、生活热水系统。其中，特殊用能系统能耗占比达38.82%，空调系统36.41%，生活热水6.9%。进一步分析酒店特殊用能，主要是洗衣房热水、泳池及桑拿房热水系统。

图1 酒店能耗拆分图

2.2 节能潜力分析

根据上述拆分结果和酒店实际情况，发现酒店主要存在以下问题：

1)洗衣房

洗衣房设备多，热水用量大，导致室内温度很高，不仅不满足人体舒适度要求且存在大量的热损失。

2)空调系统

空调系统冬季供暖时间长且冬季天然气价格高，运行费用高。此外，空调系统末端设备为风机盘管、组合式空调箱和新风空调箱，每天以额定功率运行12 h以上，存在浪费现象。

3)照明系统

酒店大部分区域采用白炽灯、荧光灯、卤素灯等非节能传统光源，存在不节能现象。

针对上述问题，确定改造范围为生活热水、洗衣房热水、泳池热水、空调系统、照明系统和末端送排风系统。

3 节能改造方案和预期效果

3.1 热水系统

1)生活热水系统

为充分利用污水中剩余的热能，采用3台污水源/空气源双蒸发热泵替代原有的燃气热水锅炉制取生活热水，并通过自动控制实现分时段水温调控，进一步降低能耗。

预计改造后生活热水系统全年新增电量410 781 kWh，减少燃气量187 026 m3，节约标煤量124.8 tce。节能量计算见表2。

表2 生活热水系统改造节能量计算

2)洗衣房热水系统

洗衣房热水系统的改造充分借助了空气源热泵制热原理，利用洗衣房环境中的热量制取热水，在以较少能耗获得热水的同时，还降低了环境温度，降低了空调能耗，提高了工作环境舒适度。

采用与生活热水类似的估算方法，在不考虑洗衣房空调负荷降低的情况下，预计改造后洗衣房热水系统全年新增电量63 930 kWh，减少燃气量31 684 m3，节约标煤量22.8 tce。

3)泳池及桑拿房热水系统采用2台污水源/空气源双蒸发热泵机组替代原有燃气蒸汽锅炉来加热泳池和桑拿房。在制冷季，双蒸发热泵机组在制热的同时还为酒店辅助制冷，在非制冷季，双蒸发热泵等同于空气源热泵，抽取空气中的热量为泳池和空气源进行加热。

采用与生活热水类似的估算方法，在扣除双蒸发热泵辅助制冷耗电量后，预计改造后泳池和桑拿房热水系统全年新增电量52 053 kWh，减少燃气量30 484 m3，节约标煤量24.6 tce。

3.2 空调供暖系统

采用6台风冷热泵机组替代原有的燃气热水锅炉提供空调采暖，此措施在提高设备效率的同时还弥补了高天然气价格导致高运行费用的问题。

经计算，预计改造后酒店空调供暖系统全年新增电量507 179 kWh，减少燃气量215 360 m3，节约标煤量133.8 tce。

3.3 空调箱及送排风系统

针对空调箱系统实际情况，增加了一套变频智能控制系统，控制系统根据送回风温度自动控制新风阀开度、风机转速和冷热水阀开度，在保证室内空气质量和冷热负荷的前提下，最大幅度地降低新风负荷和风机耗电量。根据实际负荷需求计算预期耗电量，预计改造后酒店空调箱及送排风系统全年节约电量133 361 kWh，节约标煤量38.4 tce，节能量计算公式如下：

式中：

ΔE：风机改造节能量（kWh）；

P：风机功率（kW）；

T：年使用时间（h）。

3.4 照明系统

酒店原有的照明灯具中，传统荧光灯和普通节能灯比例较大，根据能耗拆分，照明系统能耗占比仅略低于生活热水，节能潜力巨大。改造采用高效的LED灯代替原有的非节能照明灯，实际改造灯具20 898盏，占总灯具数的85%。根据改造前后照明灯具的功率与运行时间计算节电量，预计改造后酒店照明系统全年节约电量1 532 816 kWh，节约标煤量441.5 tce，节能量计算公式如下：

式中：

E节能量：照明灯具改造节能量（kWh）；

i：灯具种类，i=1，2，3，…，n；

ei，改造前，ei，改造后：第i种灯具改造前和改造后功率（kW）；

ni：第i种灯具的数量；

ti：第i种灯具年使用时间（h）。

3.5 预计节能效果汇总

该项目实施了6项节能改造，分别是采用污水源/空气源双蒸发热泵机组替代燃气热水锅炉制取生活热水，采用空气源热泵机组替代燃气热水锅炉制取洗衣房热水，采用污水源/空气源双蒸发热泵机组替代燃气蒸汽锅炉加热泳池和桑拿房热水，采用风冷热泵机组替代燃气热水锅炉提供空调采暖，空调箱及送排风机变频改造，LED照明灯灯具改造，此外生活热水系统还采用了污水热回收措施和分时段水温控制措施，项目改造除节能目标外，还兼顾了碳排放和室内舒适度要求。

经计算，改造后酒店预计年节电量632 234 kWh，年节气量464 554 m3，折合节约标煤量785.9 tce。以改造前前3年总能耗平均值作为基准能耗，预计节能率为23.6%，其中LED照明灯节能率为13.2%，空调供暖系统和生活热水系统为4%和3.7%，各方案理论节能量汇总如表3所示。

表3 理论节能量计算

4 实际节能效果

根据改造后第一年实际能耗账单及效益分享凭证，采用“账单法”核算改造后的实际节能效益。

酒店能耗主要受气候、客房入住率、会议室占用率的影响，气候主要影响空调能耗，客房入住率、会议室占用率影响酒店照明、空调及燃气消耗。经统计发现，改造后酒店年平均入住率上升了0.7%，年平均温度上升了0.88%，由于变化幅度较小，因此计算实际节能量时不予考虑。

经“账单法”核算，得出酒店实际年总能耗为2 575.0 tce，同样以改造前前3年总能耗平均值作为基准能耗，改造后实际年节能量为760.5 tce，年综合节能率为22.80%，基本达到预期节能率。

5 结论

酒店类大型公共建筑节能空间可观，其中以五星级酒店为最。该项目合理采用了多项节能技术，实现了良好的节能效果，改造前预计年节能率为23.6%，改造后经账单比对，实际年节能率为22.80%，基本达到预期。

在该五星级酒店改造过程中，通过分析酒店的能耗架构明确了改造方案，并在实施过程中兼顾节能效果和人员舒适度需求，生活热水系统通过设备的不同运行模式不仅将节能效果最大化，还解决了环境过热问题，提高了舒适度，优化了酒店能源结构。

上述结论基于实际案例，改造过程和结果对夏热冬冷地区的既有酒店类公共建筑的节能改造具有一定的参考价值和借鉴意义。