以空调冷却水为热源的热泵机组制备生活热水的设计介绍

王瑞滨　马　丽

(北京东方华太建筑设计工程有限责任公司广州分公司，广州　510655)

摘要　介绍了长隆酒店二期工程生活热水制备及热水供应系统设计，通过采用全热回收螺杆式水2水热泵机组制备生活热水，达到了酒店公共建筑节能设计的目的，并可取得显著的经济效益。

关键词　全热回收　螺杆式水2水热泵机组　节能　辅助热源　水压波动

1　工程概况

长隆酒店二期工程位于广州市番禺区长隆香江野生动物世界旅游度假区内，距广州市中心城区约15km。长隆酒店二期工程总用地面积为15万m2，总建筑面积1918万m2，总投资约14亿元。从项目方案设计到工程竣工，历时18个月。长隆酒店二期工程建筑分为A、B、C、D四区。其中A区分为A1～A5区，均为客房楼;B区为酒店大堂;C区为国际会议中心;D区为地下室。除A5区(建筑高度3014m，共8层)为一类高层建筑外，其余建筑均为多层建筑。长隆酒店二期工程按超五星级酒店设计,A1～A5区设有客房1053间。其中A1区地下1层为专用停车库、专用厨房,1层局部设专用餐厅,1～6层设豪华客房及总统套房;A5区1层设有特色美食餐厅,2层为特色商场，其他层均为客房;B区设大堂吧、红酒吧及红酒窖等，总建筑面积为1

0272m2;C区设宴会大厅及国际会议会展中心，总建筑面积为23200m2; D区设停车库、设备用房、宴会厨房、SPA桑拿区、后勤及办公用房等，总建筑面积为58900m2。广州市属亚热带气候，空调供冷时间超过10个月，采暖时间不足2个月，供冷和采暖过渡时间非常短，约两三天时间。因此，采用全热回收螺杆式水2水热泵机组来制备生活热水，对酒店减少运行费用是非常有利的。

2　热水用水量及小时耗热量计算

211　热水用水定额的选取

根据广州地区及珠三角地区五星级酒店热水用水情况，客房、中餐厨房及桑拿热水用水量较大，故热水用水定额(60℃)取最大值，见表1。

212　小时热水量及小时耗热量计算[1]

从表1可知，长隆酒店二期工程最高日热水(60℃)用水量为Q d60=565108m3/d。采用空调全热回收供应生活热水时，酒店热水供水设计温度为52℃，故酒店最高日热水(52℃)用水量为Q d52= 67811m3/d。由于酒店为综合性建筑，热水用水功能区域较多，且热水用水量最大区域(见表1)为客房

表1　长隆酒店二期工程热水用水一览

类别最高日热水

用水定额

数量使用时数/h

时变化系数

K h

最高日热水用

水量/m3

小时热水用水量

(平均时热水用水量)/L

客房160L/(床・d)1913床24319030610849738

中餐厅20L/(人・次)5600人・次/d10112(11200)

美食廊10L/(人・次)4500人・次/d1145(4091)

员工50L/(人・d)1000人2450(2083)

桑拿100L/(人・次)300人・次1230(2500) SPA100L/(人・次)200人・次1220(1667)

办公10L/(人・班)200人82(250)

合计565.0871529

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区，故小时热水用水量按客房最大时热水用水量加其他功能区域平均时热水用水量计,q r h60=711529m3/h (60℃)，换算为52℃热水时,q r h52=821533m3/h (52℃)。

设计小时耗热量Q h=11163q rh(t r-t l)ρr，冷水温度取t l=15℃,ρr=019832g/mL(60℃)[2]，则Q h=368016kW，平均时耗热量Q h=121115kW。3　热水加热设备的确定

在公共建筑(特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等)的全年能耗中,50%～60%消耗于空调制

冷和采暖系统,20%～30%用于照明[3]。因此，空调制冷与生活热水加热设备的确定对酒店的节能运行有重要影响。长隆酒店二期工程为旅游休闲度假超五星级的综合性酒店建筑群，各单体建筑通过近6万m2的地下室及连廊相联系，建筑设计错落有致，层次非常丰富，能够整体提供设备使用的屋面不多。考虑到设备对建筑外观的整体影响，根据空调制冷及生活热水量的供应规模，基本排除了采用太阳能和空气源热泵加热设备的可能性。

长隆酒店二期工程空调制冷负荷为17004kW (4840R T)，采暖负荷为3900kW。由于空调制冷负荷以及与此相应的冷凝热比生活热水的耗热量(3680kW)大得多，因此，采用全热回收螺杆式水2水热泵机组是生活热水供应节能措施的首要选择。同时，为满足生活热水供应及空调采暖的需要，根据燃料的供应条件，设置了燃气热水锅炉来满足过渡季节及冬季生活热水和采暖负荷的供热量。

4　热水系统设计

411　全热回收热水系统设计

考虑在空调制冷季节，酒店生活热水的耗热量全部由全热回收螺杆式水2水热泵机组提供，以达到一定的节能效果。因此，根据空调运行调节要求及生活热水耗热量，空调水冷机组采用了3台4922kW (1400RT)水冷离心式冷水机组,2台1119kW(320 RT)全热回收型螺杆式水2水热泵机组。全热回收型螺杆式水2水热泵机组制热量为1548kW，输入功率为429kW。根据全热回收机组性能原理，系统中设置

2台高效板式换热器(换热面积F=26m2)进行换热，螺杆式水2水热泵机组提供60℃的高温热水(回水温度55℃)，生活冷水(15℃)通过换热器一次性加热升至52℃生活热水补给热水箱(见图1)。在运行时，根据热水用水量的需求，全热回收型螺杆式水2水热泵机组1台工作能满足生活热水平均时耗热量,2台工作+储热水箱能满足生活热水小时耗热量。在控制上，全热回收型螺杆式水2水热泵机组制

备热水的同时提供相应的制冷量补给制冷系统。

图1　全热回收热水加热系统示意

412　热回收对节能的影响

根据全热回收型螺杆式水2水热泵机组的性能参数，单制冷时输入功率为266kW，理论制冷量为1312kW,CO P=4193。在制冷的同时进行热回收，理论制冷量为1119kW，理论制热量为1548kW，输入功率为429kW。在热回收时，制冷量的衰减比例为:(1312-1119)/1312=14171%，而这部分制冷量的衰减是在满足热水回收时，因制备热水而产生的。但在热水制备时，只为制热水所增加的输入功率为:429-266=163(kW)，制热性能系数CO P= 1548/163=91497。而螺杆式水2水热泵机组在制冷的同时进行热回收的综合性能系数CO P=(1119+ 1548)/429=6122。以上各类性能系数CO P值表明，全热回收在节能方面的效果是显著的。

413　辅助热源加热系统设计

为满足过渡季节及冬季生活热水与采暖供热的需要，长隆酒店二期工程设置了辅助热源加热系统。辅助热源加热系统采用了4台2300kW燃气双回路真空热水锅炉，并联运行。在过渡季节及冬季供应60℃的生活热水和采暖用热水。由于螺杆式水2水热泵机组小时热回收负荷无法满足酒店小时生活热水耗

热量，同时为满足制冷系统调节的需要，故热水系统中设有75m3热水箱2个，以满足酒店2h 高峰时段的热水用水量(见图2)

。

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图2　辅助热源加热系统示意5　客房冷热水立管系统设计

根据调查，广州白云宾馆、三亚的艾美度假酒店

等五星级酒店均有客房投诉，在淋浴时，存在瞬间(3～5s)热水变冷再变热的现象。存在这一现象的

主要原因是，客人在同时使用淋浴时水压波动引起

的。特别是为解决水箱二次污染问题，目前大部分供

水系统均采用变频恒压供水系统。该系统在同时使

用时，水压瞬间波动非常明显。《建筑给排水设计规