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            河南某酒店水源熱泵系統節能設計分析與探討

            時間:2019-04-08

            該酒店空調系統采用水源熱泵系統,以當地的地下水為低位熱源,通過熱泵機組將低位熱能轉換成高位熱能,為酒店制冷、供熱,同時采用先進的節能自控技術,使得整個空調設備系統真正做到節能智能運行。


            一、項目概況


            河南省南陽市龍鑫國際大酒店是集成高檔酒店、辦公、餐飲、娛樂、商業休閑和觀光旅游多功能于一體的綜合性工程,建筑面積約為61000平方米,地上建筑面積為50000平方米(其中主樓二十層:28000平方米,裙樓四層:22000平方米),地下面積為11000平方米,地上二十層,地下一層,1至4層為公共區域,5層為行政辦公,6至17層為客房,18至19層為總統套房,共計280間客房(6至19層),20層為高級餐廳。地下室功能:空調、熱水機房,高低壓配電室,洗衣房、員工餐廳、員工浴室、停車場,弱電主機房設在五層主樓及裙樓中間約6*8米的空間內,監控消防值班室設在一樓。當地地下水位常年距地面12米,地下水豐富,水溫常年保持在12℃至15℃之間。


            二、該項目設計


            2.1空調機房設備系統


            南陽市屬于夏熱冬暖氣候區,考慮到當地地下水較豐富(南鄰濱河),水溫、水質滿足水源熱泵使用要求,決定采用水源熱泵系統,即利用可再生的低位熱能為酒店供冷制熱。若采用初投資稍低的空氣源熱泵,考慮到運行能效比稍低、效果稍差,與該酒店高標準的需求不符,所以同時因地制宜,選用效率較高的水源熱泵。該空調系統采用2臺離心式磁懸浮水源熱泵機組、1臺螺桿式熱泵機組為酒店提供冷熱源,其中離心式磁懸浮機組單臺額定制冷量1543KW,額定制冷輸入功率225KW,額定制熱量1779KW,額定制熱輸入功率330Kw;螺桿式熱泵機組作為備用機組,額定制冷量為1870KW,額定制冷輸入功率289KW,額定制熱量為1941KW,額定制熱輸入功率362KW;3臺55KW空調循環泵用于磁懸浮機組,3臺22KW空調循環泵用于螺桿機組。2臺熱泵機組為酒店提供生活熱水,該機組制熱量534kw,輸入功率110kw。整個酒店熱水系統分為高中低三個區,其中高區、中區各配置2臺7.5KW供水泵,一用一備;低區熱水供水泵4kw;高、中、低區各1臺1.1KW熱水循環保溫泵,保證熱水系統水溫始終保持在正常范圍。經過現場實驗井測算,共設計6口直徑為400mm的供水井,井深120m,單口井最低出水量200立方米/小時,;14口直徑為500mm回灌井,井深80m,工程現場的地面至地下40米為粘土層,41米至60米為砂土層,61米至80米為沙礫層,因此回灌水層取在40米至80米水層,通過分析,完全回灌沒有問題;供水水層取在85米至115米,深水層取水,確保水溫恒定,同時避免供、回水混雜,避免供水溫度波動較大。


            空調系統機房設備工藝流程如下圖一。


            空調系統機房設備工藝流程


            2.2機房空調自控系統


            考慮到該酒店的高檔性及節能減排,本系統在控制設計過程中考慮到機房內的主要耗電設備為空調主機,因此著手針對空調主機提出節能自控方案,基于空調主機系統是按照項目地最冷最熱的氣候條件設計,而全年大部分時間并不是處于極端氣候條件下,因此自控系統是否能實時計算出建筑負荷成為首要任務,且要求自控系統能在保證室內溫度、相對濕度的前提下,最大限度的實時控制機組的出水溫度。經過實測,空調主機出水溫度每相差1℃,機組功耗相差3%左右。該套智能系統能夠自動更改機組出水溫度,同時該控制系統使附屬設備如空調水泵、潛水泵的運行同空調主機更加匹配、同步,在達到室內溫濕度效果的前提下使系統能耗降到最低。中央空調以最大負荷運行的時間不足全年總運行時間的2%,該空調系統可以隨建筑負荷的變化迅速變化,真正做到適時對應建筑負荷。自控系統配置如下:上位機EICS一套、控制中心ECC一套、節能控制單元ECU(潛水泵,空調水泵,生活熱水高、中、低區供水泵及高中低區循環保溫泵)。


            2.3控制系統特點


            設備優選功能:針對并聯機組,控制中心根據建筑負荷情況智能投入機組、水泵運行臺數及運行頻率,最大化降低系統能耗。


            空調系統控制運行流程如下:


            2.4生活熱水節能自控系統特點


            ◆生活熱水負荷計算功能:控制中心依據加熱水箱、蓄熱水箱內的即時水溫實時計算將其加熱到目標水溫所需要的負荷。

            ◆控制中心依據上述計算負荷及最佳控制策略,控制兩臺熱水機組的投入臺數及運行荷載,同時依據井水水溫指令潛水泵最佳運行頻率,使其在保障機組最佳運行狀況的前提下,將能耗降到最低。

            ◆控制中心依據生活熱水供回水壓力實時調節供水泵的運行頻率,保證生活熱水的恒壓供水。

            ◆生活熱水控制系統運行流程如下:


            2.5空調及生活熱水控制系統共同點。


            ◆安全、可靠:智能控制系統具備故障、低溫、低流量、保溫、低壓、高壓報警,高/低電壓保護功能,讓系統設備匹配、安全運行。

            ◆高度的智能化控制大大降低了人工操作勞動強度,不需要操作人員根據室外溫度情況人為更改機組出水設定溫度及人為更改附屬設備的運行頻率,大大減低了人工操作對系統穩定性的影響,控制中心控制空調主機出水溫度呈微量變化,最大限度的保障機組平穩、可靠運行。


            2.6系統節能運行費用分析


            安裝該節能智能控制系統后,空調系統可由常規控制模式的年耗電260.4萬元降到206.5萬元,預計節約費用53.9萬元;生活熱水系統由常規模式耗電76.1萬元降低到60.88萬元,預計節約運行費用15.22萬元,總節約運行費用69.12萬元。

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