空调系统冷凝热全热回收在酒店项目中的应用

空调系统冷凝热全热回收在酒店项目中的应用

陈奕炜

广州市珠江外资建筑设计院有限公司        广东广州      510030

摘要：通过空调系统冷凝热全热回收、空调水系统及生活热水系统原理，结合某酒店工程实例进行探讨分析，分析冷凝热回收热量用于生活热水热源的工程影响因素，并对热回收系统的应用提出了建议。

关键词：冷凝热 全热回收 空调水系统 生活热水系统

0 前言

空调系统运行过程中的冷凝热常以空气对流换热或水蒸发散热的方式排至室外环境，然而对于酒店、宾馆、医院等有全年稳定热水需求的建筑来说，将空调系统产生的冷凝热回收并作为生活热水系统热源，既降低了整体耗电量，也减少了室外环境热排放量，是建筑节能减排的有效措施。

中央空调冷水机组冷凝热回收分为部分热回收和全热回收两种方式，部分热回收即主要回收压缩机出口高温高压制冷剂气体显热部分热量，其余热量通过常规冷凝器经由冷却塔释放到环境中，这种方式可制取较高温度热水且不影响冷水机组制冷COP，但热回收率低；全热回收即回收显热加潜热全部冷凝热，特点是热回收率高，但热水温度提高将影响冷水机组冷凝温度，降低制冷COP。关于空调系统冷凝热回收的理论研究已较为成熟，本文主要以三亚某星级酒店中央空调热回收系统为例，介绍冷水机组冷凝热全热回收在酒店项目中的应用，并从系统节能性、合理性方面进行分析。

1 项目方案简介

该项目为海南省三亚市某酒店整体改造项目，总建筑面积为25922.55m2。项目地上共8层, 地下室共1层,建筑高度为35.4m。地上主要功能用房为大堂、儿童俱乐部、SPA区、宴会厅、客房等，地下室主要机动车库、设备用房、后勤用房等。

项目采用水冷式集中空调系统，水冷式集中空调系统夏季最大逐时冷负荷约为2795KW，水冷式集中空调系统选用2台1231KW（350RT）的高效变频螺杆式冷水机组和1台352KW(100RT)水-水式全热回收螺杆式冷水机组作为冷源，其中水-水式螺杆式冷水机组回收冷凝热作为酒店生活热水预热用，冷水机组设置于地下室负一层制冷机房，冷冻水供回水温度为7℃/12℃。冷却水系统采用2台冷却水量为350CMH的超低噪音横流式冷却塔，设置于室外开敞处，冷却水供回水温为37℃/32℃。系统主要流程见图1。

图1 空调冷热源系统简要原理图

2 热回收系统组成及运行方式

考虑到酒店生活热水卫生要求，本项目设置一台水-水板式换热器，避免生活热水直接经冷凝器换热。水-水式全热回收螺杆式冷水机组冷却水经由冷却水泵（图1泵组2）进入机组冷凝器，回收全部冷凝热后通过板式换热器将热量传递至生活热水系统预热罐。板式换热器高低温侧设计进出水温度分别为50℃/45℃，49℃/44℃。本项目所采购全热回收螺杆式冷水机组设计工况下COP冷=3.81，COP热=4.79，综合COP可达8.6，即使在部分负荷下仍有较高综合性能系数。

全热回收冷水机组运行时以制冷为主，为保证空调末端足够的换热能力及除湿能力，需保证冷冻水出口温度恒定。为防止机组冷凝压力过高，控制冷凝器进水温度不超过45℃，热回收机组冷却水泵组为定频运行，部分负荷下热水出水温度将降低，因此当空调末端负荷变化时，应优先加、减载常规冷水机组，尽量保持热回收冷水机组处于满负荷运行状态，以保证冷水机组的正常运行及最大限度提高热回收量。

当生活热水侧热负荷减小，无法维持热回收机组正常冷凝温度时，应卸载热回收冷水机组，运行常规制冷机组。本项目因是改造项目，受条件限制及成本考虑，热回收机组未配置冷却塔，对于常规项目，建议仍为全热回收冷水机组配置冷却塔，以供热负荷过低时，全热回收冷水机组可切换至常规制冷模式运行。

3 热回收系统供生活热水方式

全热回收冷水机组热水温度受冷凝温度限制，过高的冷凝温度会使机组运行效率大幅降低，生活热水供水温度要求为60℃，因此一般采用冷水经热回收预热至中间温度，再经生活热水热源加热至60℃的方式。同时酒店热水用水高峰时间段在每天6：00-8：00，19：00-22：00，与空调系统最大负荷时间段不同步，因此需设置余热回收预热水罐，用以储存空调系统高负荷时段所回收热量，调节热水系统与空调系统间负荷错峰的问题。

本项目热回收系统设置两个容积为6m3的预热储水罐，水罐之间采用串级连接，其原理详图2。相较于传统的储水罐并联连接方式，采用串级连接的优势在于冷热水分级明显，能减少冷热水混流，为生活热水系统提供稳定温度的预热水；当项目采用高温热回收热水系统直接接入生活热水系统供向末端用户时，提供稳定温度热水尤为重要，建议采用串级连接方案。冷水由给排水供水系统供入余热回收预热罐1底部，经由水泵组3进入板式换热器换热，升温至49℃后进入预热罐2，最后供至生活热水系统加热至60℃；当生活热水系统停止供水，热回收系统运行时，会不断依次将预热罐2、1中的水置换升温。

图2 余热回收预热罐系统流程图

4 热回收系统定压分析

对于闭式空调水系统，需保证系统管道及设备内满水，水泵入口亦需保证足够的汽蚀余量，防止汽蚀，因此需要采取定压补水措施。对于图1水泵组2所在闭式热回收系统，可按常规做法在水泵入口处接入膨胀水箱定压管定压，水箱高度需满足系统任一点表压力高于5kPa；对于图2水泵组3入口处，系统接入给排水供水系统（本项目给排水供水压力为0.7MPa），已起到补水定压的功能，不可再重复设置定压补水措施，分析可知，建筑高度35m，假设膨胀水箱安装高度36m，给排水供水压力0.7MPa,水泵组3入口处总水头远高于膨胀水箱液面总水头，如此时在水泵组3入口接入膨胀水箱定压管，自来水将沿膨胀水管由水箱倒灌溢流出来。

5 小结

本工程自竣工交付以来，酒店空调系统及生活热水系统均稳定正常运行。通过对本工程空调系统冷凝热全热回收技术方案分析，初步得出以下结论：

（1）对于酒店类全年具有稳定热负荷需求的项目，回收冷凝热用于生活热水热源，具有明显的节能减排意义。

（2）全热回收机组效率受热水温度影响较大，热回收热水温度应进行系统比较分析后确定。

（3）当热回收热水经预热后再由生活热水热源加热时，预热罐可采用并联或串联方式；当采用高温热回收热水系统直接接入生活热水系统供向末端用户时，优先采用串级连接方案。

（4）热回收系统是否设置定压补水装置应结合实际情况具体分析确定。

参考文献

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