某酒店项目生活热水热源形式及节能分析
邱新喆
(科进柏诚T 程技术(北京)有限公司，北京100000)
摘要：对酒店生活热水系统进行了详细的能耗计算，并广泛深入地了解各类节能设备的特点.结 合当地自然气候、运营管理等条件，给出了多种热源组合方式，对不同热源组合的初投资及运行费用 分别进行了经济性分析，并对不同组合方案进行了讨论。
关键词：生活热水；锅炉；大阳能；空气源热泵
中图分类号：TU 247. 4 文献标识码：A
文章编号：1002—8471(2021)04—0112—05
IXM ：10. 13789/j . cnki . wwel 964. 2021. 04. 020引用本文：邱新喆•某酒店项目生活热水热源形式及节能分析[J ].给水排水，2021，47(4):112- 116. QIU X Z . Analysis on the form and energy saving of domestic hot water heat source in a
hotel project [J ], Water &- Wastewater Engineering ,2021,47(4) ： 112-116.
Analysis on the form and energy saving of domestic
hot water heat source in a hotel project
QIU Xinzhe
(W S P E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y (B e i j i n g ) C o. , L t d. ^B e i j i n g 100000, C h i n a )
Abstract ： Subject to the hotel domestic hot water system of energy consumption calculation , and in-depth understanding of the features of various energy-saving equipment , combined with local natural climate , operations management , and other conditions of use , many kinds of heat source combination is given , and the different heat source combination of initial investment and operation cost analysis was made on the economy , respectively , finally , the different combination schemes are discussed .
Keywords ： Domestic hot water ； Boiler ； Solar energy ； Air source heat pump
1
项目概况
该项目位于海南省三亚市，定位于度假型五星 级酒店，总建筑面积约8万m 2，客房约330间，共计 660床。建筑高度35.5 m ，地上共计7层，其中 2至7层为客房区，1层为公共区（包含接待、休闲、餐饮等功能），地下1层(包含设备机房、厨房、后勤、洗衣房等功能），本项目总平面如图1所示。2
生活热水系统简介及相关基础计算
本项目生活热水采用24 h 集中热水系统，并且 为保证8 3出水时间采用干、立、支管循环系统。生 活热水供回水温度60 °C /50 °C .锅炉辅助热媒供回
图1
总平面
Fig. 1 T h e total plan
水温度80 °C/60 °C。热水分区为高区2至7层，低 区B1至1层。本项目平均日热水定额详见表1。经详细计算后，生活热水用水量及耗热量详见表2。
表丨平均日用水定额M
Tab. 1Average water consumption quota table
楼层用水项目平均日热水定额
2〜7层客房140 W(床• d>
员工40 IV(人• d)
餐厅顾客12 IV(人•次）
餐厅员工40 L/(人• d) 1层宴会厅顾客10 IV(人•次）
宴会员工40 IV(人• d)
会议 2 17(人•次）
洗衣房25 L/(k g • d) B1层后勤办公8 17(人• d)
员工餐厅10 IV(人•次）表2水量及耗热量计算热供60°C
高区
热回水5(TC
换热器
给水排水热供60°C
低区
热回水5(TC
4
换热器
给水排水
锅炉
60 °C
8〇°c
Tab. 2 Calculation sheet of water and heat consumption
列项数据
日均用水量A m3• cT1)164.26
平均时用水量/(m3• h—)11.06
最大时用水量A m3• I T1)20.48
日均耗热量A kJ • d_b30 329 176
平均时耗热量b 2 042 208
最大时耗热量A k J • h 1) 3 782 138
全年生活热水耗热量/(G J •年b11 070
方案二、四全年太阳能系统提供热量./(GJ •年 3 393
方案三全年空气源热泵系统供热量•年―）9 654
方案三全年锅炉系统再热量A G J •年1416
方案四全年空气源热泵系统提供热i A G J•年_M) 5 709
方案四全年锅炉系统再热量•年m)1968
3热源配置方案
以下通过对锅炉、太阳能、空气源热泵3种不同
的设备进行组合，给出了 4种热源配置方案，并对各
方案的特点及系统控制进行了分析阐述。
3.1方案一：锅炉
以锅炉高温热水为热媒，通过换热器对冷水进
行加热至系统所需生活热水温度60 °C。其方案原
理如图2所示。
(1) 系统组成。热源、换热系统、热水循环系统。
(2) 系统特点。该系统设备维护管理简单，控制 逻辑简单，供水稳定安全，但需消耗的燃气量较大，
运行费用较高。锅炉作为唯一热源，考虑对生活热
水供水的稳定性的要求，锅炉采用1用1备。
(3) 系统控制要求。锅炉高温热媒水供回水温 度为80 °C/60 °C，通过换热器本体的温包监测换热
图2方案一原理
Fig. 2 T h e schematic diagram of scheme 1
器内部温度来控制温控阀的开关，从而实现对生活 热水的加热过程，生活热水的供回水温度为60 °C/ 50 °C。
3.2方案二：太阳能+锅炉
根据《三亚市太阳能热水系统建筑应用管理办 法》的规定.酒店建筑应设置太阳能热水系统。方案 原理如图3所示。
太阳能集热S
太阳能热水系统采用集中储热间接换热的系统 形式，将太阳能集热器集中设置于屋面，以太阳能热 水作为热媒，并同时设置稳定的辅助热源（锅炉）进 一步的加热使热水达到设计温度。太阳能热水对生 活热水做预热，能够全面利用太阳能产生的热量，从
而达到减少辅助热源消耗的目的，起到节能的效果。 锅炉能够在太阳能因天气原因不能提供预热的情况 下.能够将给水加热到60 T 满足生活热水需求。
(1) 系统组成。太阳能集热系统、预热换热器、 再热换热器、锅炉、热水循环系统。
(2)
系统特点。系统维护管理及控制逻辑相对 复杂，供水稳定安全，能够充分利用太阳能，节约燃 气消
耗量，但因系统组成相对复杂，对后期维护管理 的专业性要求更高。太阳能制热效果与天气因素相 关性较强属于不稳定热源.同时考虑对生活热水供 水稳定性的要求，锅炉采用1用1备。
(3) 系统控制要求。对于集热系统，温度控制器 分别设置在太阳能集热水箱和集热器出水口，二者 之差作为控制输人，当温差在5〜10 °C 时，开启太阳 能循环水泵，当温差在2〜5 °C 时，关闭太阳能循环 水泵。
对于太阳能预热系统，温度控制器监测预热换 热器内水温，当水温低于40 °C 时幵启预热循环泵及 相应温控阀，当水温高于45 °C 时关闭启预热循 环泵。
对于辅助加热系统.通过调节锅炉一次循环水 系统，加热生活热水至60 °C 供水。3.3方案三：空气源热泵+锅炉
空气源热泵是利用逆卡诺原理，吸收空气中大 量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，并 通过换热装置对生活热水进行加热。该系统设置锅 炉为辅助热源，在空气源设备进行检修维护及其他 因素影响时，可以提供稳定热源对生活热水加热至
60 °C 。系统方案原理如图4所示。
图4方案三原理
Fig. 4 The schematic diagram of scheme 3
a )系统组成。空气源热泵、板式换热器、储水 罐、换热器、锅炉、循环泵。
(2)
系统特点。系统维护管理及控制逻辑相对
方案一略复杂，供水稳定安全，在南方地区能够充分
利用空气源热泵设备，节约燃气消耗量.对后期维护 管理的专业性要求较高。同时考虑对生活热水供水
稳定性的要求，锅炉采用1用1备。
(3) 系统控制要求。空气源热泵提供稳定的 5 5 °C 热媒水.通过板换将储水罐中的冷水加热至 52 °C ，当温度低于45 °C 时启动循环泵加热。储水
罐中初次加热的生活热水进人换热器，由锅炉提供
的高温热媒进行二次加热至60 °
C 并供至用户。3.4方案四：太阳能+空气源热泵+锅炉太阳能热水系统采用集中储热间接换热的系统 形式，即将太阳能集热器集中设置于屋面，以太阳能 热水为热媒，对生活热水进行预热。空气源热泵系 统以空气为低温热源，以水为传热介质，对生活热水 进行预热(采用间接换热形式，以免对生活热水造成 污染）。辅助热源（锅炉）对如上预热后的生活热水 进行再热。太阳能热水、空气源热泵对生活热水做 预热.能够全面利用太阳能、空气热能产生的热量， 从而达到减少辅助热源消耗的目的.起到节能的效 果。锅炉能够在太阳能、热泵因天气原因不能提供
预热的情况下，将市政给水加热到60 °C 满足生活热 水需求。系统方案原理如图5所示。
(1)系统组成。太阳能集热系统、空气源热泵系 统、预热换热器、再热换热器、锅炉、热水循环系统。
4台4台 4台
2台 2台1 200 m2 4台60m3l 座
4台
2台 2台 4台 4台
数K
(2) 系统特点。系统维护管理及控制逻辑复杂， 供水稳定安全，能够充分利用太阳能、空气低温热 能.大量节约燃气耗量，但因控制逻辑复杂，需要增 加控制、管理相关费用。空气源热泵制热相对稳定. 锅炉无需设置备用。
(3)
控制要求。对于太阳能集热系统，温度控制 器分别设置在太阳能储热水箱和集热器出水口，二 者之差作为控制输人，当温差在5〜10 °C 时，开启太 阳能热媒循环水栗，当温差在2〜5 °C 时，关闭太阳 能热媒循环水泵。
对于太阳能预热系统，温度控制器监测预热换
表4
初投资价格
Tab. 4 Initial cost
锅炉1. 5T
锅炉热媒循环水泵
方案一换热器(5 rr^、6 各2台〉
生活热水循环泵总计
锅炉1. 5T 锅炉热媒循环水泵 太阳能集热器
太阳能集热循环水泵 太阳能储热水箱
方案二|预热换热器(2. 5 m3、3. 5 m3
各2台）
再热换热器(5 m3、6m 3各2台) 太阳能预热循环水泵 生活热水循环栗___________
总计
方案:
名称
锅炉1. 5T 空气源热泵(选用单台100 kW) 空气源热泵板换(8 m2)
储水罐(7m 3、10m3各2台）
换热器(5 m3、6m 3各2台）空气源循环水泵
空气源预热循环水泵
生活热水循环泵 锅炉热媒循环水泵
总计
锅炉1. 5T 27万元锅炉热媒循环水泵 2万元太阳能集热器 0.10万元/m2太阳能集热循环水泵 1.8万元太阳能预热循环水泵 1. 2万元/m3太阳能储热水箱60 m3 0. 3万元/m3空气源热泵(选用单台100 kW) 7万元
方案四空气源热泵板换(4. 5 m2) 1. 3万元空气源循环水泵 1.5万元空气源预热循环水泵 1.5万元太阳能、空气源热泵预热换热器3 (2.5m 3、3m 3 各 2 台） 1. 2 万兀/m
再热换热器(5 m3、6 m3各2台）1. 2万元/m 3 生活热水循环泵 1.0万元
总计
单价
27万元 2万元
1. 2万元/m3
1.0万元
27万元 2万元 1 000 元/m 2 1.8万元 3 000 元/m31.2万元/m3
1. 2万元/m 3
1. 2万元/m3
1.0万元27万元 7万元
1. 8万元 1.0万元/m 3 1. 2万元013 1. 6万元1.6万芒1.0万元
2万元小计/万元
54426.488.4544
120
7.2
1814.426.4 2.4 4.0250.54423.63426.43.23.2
172.544
120
7.22.41828
2.6
3313.226.44.0
热器内水温.当水温低于40 °C 时开启预热循环泵及
相应温控阀，当水温高于45 °C 时关闭太阳能预热循 环泵。
对于空气源热栗预热系统，当预热换热器内水
温高于45 °C 时，开启空气源热泵循环泵.将水温加
热至52 °C .同时当太阳能系统受天气影响不能稳定 提供热量时，预热换热器内水温低于30 °C ，亦由空 气源热泵将水温加热至52 °C 。
对于辅助加热系统，通过调节锅炉一次循环水 系统，加热生活热水至60 °C 供水。
4
配置方案经济性分析
4. 1
当地能源价格
当地燃气低位热值为35
燃气价格为
5. 12元/m 3，电费为0. 659元/度。4.2经济分析
有关各热源配置方案初投资对比见表4，通过 初投资对比表可以看出，方案一作为传统热源方案
表s
运行费用
Tab. 5 Operating cost
方案一方案二
方案三方案四
285.8
运行费用
全年生活热水耗热1： 11 070 GJ /年
全年生活热水耗燃气量11 070 000/35=316 285. 7(m 3)
全年生活热水耗燃气费用316 285. 7X5. 12=161. 9(万元）全年生活热水太阳能预热量3 393 GJ /年
全年生活热水锅炉再热量11 070—3 393 = 7 677(G J/年）
全年生活热水锅炉再热耗燃气量7 677 000/35 = 219 342. {
(m 1)
全年生活热水锅炉再热耗燃气费用219 342.8 X 5. 12 =
112. 3(万元）
全年生活热水空气源热泵预热置9 654(G J/年）
全年生活热水锅炉再热量11 070—9 654 = 1 416(G J/年） 全年生活热水锅炉再热耗燃气量1 416 000/35 = 40 457. 1
(m 3)
全年生活热水锅炉再热耗燃气费用40 457. 1X 5. 12 = 20. 7
(万元）
空气源热泵 COP 100/32. 3=3, 09
全年生活热水空气源热泵预热耗电费用0. 659 X
9 654 000 000/3. 09/3 600二57. 2(万元）全年生活热水太阳能预热摄3 393 GJ /年
全年生活热水空气源热泵预热置5 709 GJ /年
全年生活热水锅炉再热董11 070 — 3 393 —5 709= 1 968 (G J/年）
全年生活热水锅炉再热耗燃气M 1 968 000/35 = 56 228.6
(m 3)
全年生活热水锅炉再热耗燃气费用56 228. 6X 5. 12 = 28. 8
(万元）
空气源热泵 C()P 100/32. 3=3. 09
全年生活热水空气源热泵预热耗电费用〇. 659 X
5 709 000 000/3. 09/3 600 = 33. 8(万元）
第 47 卷第 4 期 2021 年 给水排水 WATER &. WASTEWATER ENGINEERING Vol. 47 No. 4 2021
台
厶n or 厶口
厶n
座
厶口
台厶
口厶口
22204
214222
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口厶口厶口A
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第 47 卷第 4 期2021 年给水排水WATER WASTEWATER ENGINEERING Vol. 47 No. 4 2021
设备配置较简单初投资最少为88. 4万元。方案三
因设置了空气源系统设备配置有所增加，初投资为
172. 4万元。而方案二中的太阳能系统造价较高，
初投资较多为250. 4万元。其中方案四系统最复
杂，初投资也最高为285. 8万元。
有关各热源配置方案的运行费用见表5.通过运行
费用的对比得出，方案一在无节能措施的情况下运行
费用最高为161.9万元。方案二因设置了太阳能系统
运行费用降低至112. 3万元。而方案三设置了空气源
系统节能效果显著，运行费用为57.2万元。方案四在
双节能措施的帮助下运行费用最低为33.8万元。
5结果与讨论
综合分析结果见表6。通过表6得出的结果，
从机房面积来说，方案一设备较少机房面积亦比较
节省，而方案二、方案三、方案四因系统相对复杂设
备较多在机房面积方面没有优势，同时又设有太阳
能集热器及空气源热杲设备对屋面和室外占用面积
上会有一定的需求。
表6综合分析
Tab. 6 Comprehensive analysis
名称方案一方案二方案三方案四
机房面积/m2
11〇(锅炉）
85(热水机房）
11〇(锅炉）
220(热水机房)
11〇(锅炉）
17〇(热水机房）
11〇(锅炉）
260 (热水机
房）
室外所需面积无
1200 m2(屋顶
太阳能集热板
面积）
热泵机组面积
30 m2(单个模
块 3 m X
1. 2 m，共 6 台)
1200 m2(屋
顶太阳能集
热板）
热泵机组面积
17m2(单个模
块 3 m X
1.2 m，共 4 台）
初投资/万元88.4250.4172.4285.8运行费用/(万
元•年一丨）
161.9112.377.962.6相对方案一
投资回报年限标准
4年(综合考
虑其他因素
周期增加
1年）
2年(综合考
虑其他因素
周期增加
1年）
3年（综合
考虑其他因
素周期增加
1年）
从初投资方面来看方案一作为传统热源初投资
较少优势明显，方案二和方案四中太阳能集热器的
费用占比较大导致整体初投资较高。
从运行费用方面来看.太阳能和空气源热杲
系统节能显著.从方案一至方案四运行费用逐渐
降低。
综合来说，因空气源热泵设备在初投资和运行
费用方面均有突出的表现，方案三的投资回收期最
短，同时方案二和四的投资回收期亦可接受，之后每
年亦可节省大量的运行费用。故在项目当地若有较
合适的气候条件时推荐考虑太阳能或空气源热泵等
节能措施的使用。而本项目因受当地太阳能管理规
定的要求，酒店项目须设置太阳能系统，同时考虑到
系统控制及维护的便利性采用了方案二的系统。
参考文献
[1] GB 5〇555 —2〇10民用建筑节水设计标准[S].
[2]GB 50364 — 2018民用建筑太阳能热水系统应用技术标准
[S],
#通信作者：邱新喆.男，1984年出生，天津人，大学本
科，工程师。主要研究方向超高层综合体、五星级酒
店、三甲医院、高端养老社区等项目的给排水及消防
系统设计。
通信处：〗〇〇〇〇〇北京市朝阳区广顺南大街8号利星
行中心E座601WSP
E-mail：qxzgps@163. com
收稿日期：2021 -01 - 14
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