隨著我國國民經濟的持續快速發展,帶動了能源消費的長期高速增長。目前,中國的能源供應已經呈現出緊張的局面。大力推進節能降耗,緩解資源瓶頸,實現能源環境與經濟社會的可持續發展,是中國用能工作的核心。
能源是保證酒店各種機電設備運行的基本動力。隨著我國現代酒店的快速發展,雖然酒店的能源管理水平有了很大提高,酒店的能源消耗也在逐年下降,但與發達國家相比,我國酒店的能源利用效率仍有較大差距。根據酒店機電設備的特點,簡要介紹了常用的、經過驗證的節能技術。分析具體節能項目的基礎理論,得到基礎理論的技術支持。通過對實際工程案例的分析,總結了實際應用中的節能方法和註意事項。旨在為大家開展節能工作提供參考。
壹、酒店能耗的基本情況
目前,我國酒店業能耗成本平均約占酒店收入的13%。
酒店能源消耗的平均比例約為:
空調51%
照明21%
機電17%
其他10%
從酒店能耗的壹般比例來看,空調占酒店能耗的壹半以上,節能潛力最大。先說冷凍的基本理論。本文分析了空調節能的途徑,並論證了相應的節能方法和做法。
二、酒店空調節能技術和方法
(1)凍結基本理論簡介
1,實際凍結周期分析:
冷凍循環過程的文字表達:
從蒸發器(4)出來的狀態為1(T1,P1)的氣態制冷劑;經過壓縮機的絕熱壓縮,它變成了狀態2(T2,P2)。被壓縮的氣體制冷劑在冷凝器(2)中被冷卻並在相同壓力下冷凝,通過狀態3變成狀態4(T3,P2)的液體制冷劑,然後通過節流閥(3)膨脹到低壓(P1),並變成狀態5(T1,P1)。其中,低溫(T1)低壓(P1)的液態制冷劑吸收蒸發器(4)中被冷卻物質的熱量,在P1氣化成為1(T1,P1)狀態的氣態制冷劑。氣態制冷劑通過管道重新進入壓縮機,開始新的循環。這是冷凍循環的四個過程。
2.基於制冷理論的空調節能途徑分析(1)
(1)凍結系數∑= q 1 ∕-w = q 1∕(-Q2)-q 1。
其中q 1——制冷劑從環境(冷物體T1)中吸收的熱量為正;
Q2-制冷劑釋放到環境中的熱量(熱物體T2)為負。
w-壓縮機對系統(制冷劑)所做的功為負。
文字表達式:∑表示再加1個單位的功,就可以把冷物體上的冷卻液去掉。
吸收能量。它是衡量制冷循環效率的壹個重要指標。
3.基於制冷理論的空調節能途徑分析(2)
(2)理想冷凍循環(可逆循環)
數值表達式:∑ke = q 1∕(-Q2)-q 1 = t 1∕T2-t 1。
●式中:t1 ——冷物體的絕對溫度(蒸發溫度)。
T2 ——熱物體的絕對溫度(冷凝溫度)
●文字表述:對於理想制冷循環來說,由於各部分都是可逆的,所以可以使理想制冷循環的效率最大化。它與T1和T2有關,但與制冷劑無關。
●分析:當蒸發溫度T1升高時,凍結系數增大;當T1減小時,情況正好相反。
當凝結溫度T2降低時,凍結系數增加。當T2崛起時,情況正好相反。
4、制冷理論分析空調節能途徑(3)
(1)在T-S圖上計算凍結能力
從凍結循環的T-S圖分析,我們可以得到以下幾點:
●標準冷凍條件為(1-2-3-4-5-1),其制冷量積分面積為q 1;
●當冷凝溫度降至T2 '時,其凍結條件為(1-2-3-4'-5'-1),其冷量積分面積為q 1+q 1 ';
●蒸發溫度上升到T1 '時,凍結條件為(1-2-3-4-5'-1 ',制冷量的積分面積為q1+q1 '。
(2)改變操作條件,分析冷凍量的變化。
(a)冰箱使用氨作為制冷劑。標準操作條件:
蒸發溫度t1 =-15℃
冷凝溫度T2=30℃
過冷溫度T2' = 25℃
△制冷量100000KCal∕h
(b)改變操作條件後:
蒸發溫度t1 =-10℃
冷凝溫度T2=25℃
過冷溫度T2' = 20℃
△制冷量135000KCal∕h
(5)利用冷凍理論分析空調節能途徑(4)
☆凍結理論和實踐證明
在壹定的蒸發溫度下:
冷凝溫度T2提高了65438±0℃,空調冷水機組效率下降了約4.2%。
冷凝溫度T2降低了65438±0℃,空調冷水機組效率提高了約4.0%。
在壹定的冷凝溫度下:
蒸發溫度T1下降1℃,空調冷水機組效率下降約4.2%。
蒸發溫度T1提高了1℃,空調冷水機組效率提高了約4.0%。
(6)利用冷凍理論分析空調節能途徑(5)
☆冷凍理論支撐節能方向。
a、冷凝溫度越低,凍結系數越大,這樣可以降低壓縮機的功耗。
b、蒸發溫度越高,凍結系數越大,可降低壓縮機功耗。
c、被冷卻物體在蒸發過程中吸收的熱量和壓縮機工作產生的熱量可以循環利用。
根據制冷理論支持的空調節能方式,有針對性地設計相應的節能設備、自動控制系統和工藝管道,實現節能改造的最優化。
(2)酒店綜合節能改造的基本條件和要求
1)因地制宜,合理采用適合酒店門店條件的節能技術和方法。
2)熟悉系統和設備的運行情況。
3)節能的經濟效益明顯。
4)不會影響設施、系統、設備的正常運行和客戶服務質量。
5)節能設施要求操作簡單,易於控制,無安全隱患。
6)基本不影響周圍環境。
7)經過調查研究,經過科學論證,對節能改造項目進行決策。
(3)介紹酒店空調節能技術和方法及其應用。
1、中央空調余熱回收技術及其應用
充分利用熱交換原理,回收空調余熱(冷凝熱),生產50 ~ 60℃熱水,供酒店客房、桑拿、員工浴室等使用。因為回收的空調是冷凝熱的余熱。所以產生的熱水量是零能耗的。同時,由於回收了部分余熱,降低了冷凝溫度。中央空調機組效率提高了5-10%。由於技改後主機負荷降低,不僅節約了主機的耗電量,而且降低了主機的故障率,延長了主機的使用壽命。它是壹項多目標的優秀節能技術。
(1)中央空調余熱回收技術示意圖。
(2)深圳東華假日酒店空調余熱回收流程示意圖(案例分析)
空調余熱回收系統的特點:
●實現了壹套兩臺主機互為備用的余熱回收系統的管道工藝流程,進壹步提高了余熱回收率。
●余熱回收熱水系統與原熱水系統互聯,保證熱水供應的可靠性。
(3)中央空調余熱回收技術的應用範圍。
廣泛應用於活塞式和螺桿式冷水機組。
熱水箱的容積建議設定為總用水量的30%左右。
熱水鍋爐有完善的備用系統。
有壹個熱水出口溫度恒定的自動調節系統。
(4)關鍵設備余熱回收裝置的面積計算
熱傳遞方程:q = KF △ TM
物理意義:在壹定傳熱狀態下,單位面積傳熱量和每度溫升。
式中:k——傳熱系數kcal/m2.h.c
f-傳熱面積m2
△TM——對數平均溫差℃
傳熱系數k:描述某壹傳熱過程的狀態,即傳熱能力的大小。K值有三個來源:選取生產實踐數據;實驗測定;理論計算。
推薦空調余熱回收區的傳熱系數K為580 ~ 720大卡/平方米·小時℃。
2、中央空調循環水系統變頻節能技術。
(1)中央空調循環水系統變頻節能技術
空調運行冷負荷分析:
目前,大多數酒店中央空調循環水系統中的冷凍泵和冷卻泵的轉速是不可調的。空調只要運行,冷凍泵和冷卻泵無論負荷和季節都是以額定轉速運行,能源浪費嚴重。
(2)節能改造的技術可行性
利用交流變頻器控制水泵運行是目前中央空調系統節能的有效途徑之壹。圖1和圖2顯示了閥門調節和變頻調速器控制兩種工作狀態下的壓力-流量(H-Q)關系和功率-流量(P-Q)關系。
圖1中的曲線(1)是水泵在額定轉速下的H-Q曲線,曲線2是水泵在某壹低轉速下的H-Q曲線,曲線3是管道在最大閥門開度下的H-Q曲線,曲線4是管道在某壹小閥門開度下的H-Q曲線。恒速運行條件下調節閥門開度時,工況點延遲曲線1從A移動到B;在閥門開度最大的情況下,用變頻器調節泵速,所以工作點沿曲線3從A移動到C。顯然,B點的流量與C點相同,但B點的壓力比C點高得多,也就是說,在水泵調速運行變頻控制的情況下,節能效果顯著。
圖2中,曲線5是變頻控制水泵調速運行模式下的P-Q曲線,曲線6是閥門調節模式下的P-Q曲線。可以看出,在相同的流量下,變頻器控制方式比閥門調節方式消耗的能量少,兩者之間的關系可以用下面的公式表示:
△P=0.4+0.6Q/Qc-(Q/Qc)3Pc
其中,Q為實際負荷流量,Qc為額定流量,Pc為額定負荷功率,△ P為節電值。不難計算出,當負荷流量降至其額定流量的70%時,節電率將達到48%。
(3)除了省電之外,變頻器的應用還會給冷水機組的運行帶來以下好處:
1)調節水流量,將冷水機組的進、回水溫度控制在合適的範圍內,保證主機熱交換率,節約主機能耗。
2)管道閥門開至最大,消除了閥門上節流的局部損失,節約了電力。
3)實現了電機的軟啟動(最大啟動電流小於額定電流),並有欠壓、過流、缺相、漏電等保護措施,改善了電機的運行條件和可靠性。
4)啟動平穩,無沖擊負荷,大大降低設備損耗,延長設備使用壽命,降低維護費用。
(4)中央空調循環水系統變頻節能控制。
(5)變頻節能技術在中央空調循環水系統實際應用的基本條件:
1)廣泛應用於冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔。大型冷空氣冷卻器(空氣處理器)和其他可變負載的地方。壹般節能空間在20 ~ 50%左右。
2)電機采用變頻閉環控制,按需設定溫度,通過轉速自動調節設備系統儲備的熱容量和隨時間、季節變化的熱負荷,在滿足熱負荷正常使用的情況下,實現最大節能。
3)有必要對循環水系統進行全面的水力計算。
找出管道的總阻力
△ P = ∑hf=ho+hc+hj
n
=ho+(λ L/d+∑C)w2/2g [mH2O]
i=1
●式中:ho-靜壓頭[mH2O]
HC——管道阻力水頭[mH2O]
HJ-流體的動態壓頭[mH2O]
系統的泵頭余量是多少?從而確定節能空間。
4)選擇合適的位置,設置最小壓差保護,加強管道減阻管理。
(5)中央空調循環水系統變頻節能改造案例分析。
深圳馮丹白鷺酒店案例研究。
循環系統電源電路的控制功能:
1,三臺泵在變頻調節下能自動節能運行。
2.變頻器直接控制兩臺泵,間接控制壹臺泵。
3.變頻部分故障後,可以在工頻AC380V∕50Hz.條件下運行
4.閉環采集冷凍水泵和冷卻塔冷卻水泵的參數到智能控制分站進行處理,並發出指令調節水泵電機的轉速。
節能系統投入運行以來,節能效果明顯,年均節能率達38%以上。
在上期的《酒店綜合節能技術介紹與案例分析》中,運用制冷理論分析了空調節能的途徑,指出了空調節能的途徑和方向。介紹了酒店空調節能技術和方法及其應用:中央空調余熱回收技術及應用;中央空調水循環系統變頻節能技術。本章繼續介紹空調節能技術、方法和應用:
壹、VRV變頻直冷空調節能技術及其應用案例
目前酒店房間的空調大多是中央空調,經典的水循環冷卻系統。空調系統成熟可靠,歷史悠久,廣泛應用於各種場合。隨著人們節能意識的進壹步增強,許多節能、環保、實用的新壹代空調系統被開發出來,VRV變頻直冷空調就是其中典型的節能產品。以下是水循環冷卻系統空調和新VRV變頻直冷空調的理論分析和比較。
1.水循環冷卻空調系統示意圖:
制冷工藝流程示意圖
2.VRV變頻直冷空調系統示意圖
制冷工藝流程示意圖
3.水循環冷卻空調系統與VRV變頻直接冷卻空調系統的比較。
根據以上兩張制冷工藝流程圖的分析,不難看出水循環冷卻空調系統有冷凍水循環系統和冷卻水循環系統。主要設備包括冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、配電櫃、水循環管道、閥門配件等。該系統很復雜,占據了酒店房間的很大空間,並且消耗了大量資源。VRV變頻直冷空調系統沒有水循環冷卻系統,制冷劑直接在風機盤管中蒸發吸熱制冷。冷凝熱由風冷卻。系統簡單,換熱效率高。直接制冷換熱比間接制冷換熱的換熱效率高8%~15%左右。也就是說,制冷效率提高了8%~15%左右。
4999馮丹白鷺賓館客房采用VRV變頻直冷空調案例分析;
(1)客房總冷負荷約為2330 kW/h。
(2)VRV變頻直冷空調的能耗成本。
分析條件:空調壓縮機功耗暫不考慮。只考慮冷凝風機的能耗和運維成本。
運行後的實際數據如下:
冷凝風機年耗電量約360000千瓦時(0.9元/千瓦時)。
保養費用在25000元/年左右。
總運營成本為34.9萬元/年。
(3)采用水循環冷卻的中央空調系統的能耗和費用。
分析條件:暫不考慮空調壓縮機耗電量,僅考慮水循環設備能耗和運行維護費用。
根據客房的總冷負荷,設計選型和運行費用計算數據如下:
水循環設備年耗電量約為878000千瓦時(0.9元/千瓦時)。
用水量為4600M3/年(4.5元/M3)。
水處理費用2萬元/年。
維護費用為25000元/年
總運營成本為85.59萬元/年。
(4)節能方案比較
暫且認為兩種方案空調的壓縮電功率相等(直接制冷換熱的熱效率比間接制冷換熱的熱效率高8%~15%,暫且忽略不計)。
年節電量:518000KWH
年節約成本:50.69萬元
(5)投資回收期
VRV直接冷卻空調系統的設備和安裝費用比傳統的水循環冷卻中央空調系統多65438+90萬元。
回收期約為3.7年。
(6)分析結果
優點:VRV直冷空調不僅節電明顯,而且不用循環水制冷,節約水資源。同時從根本上解決了水冷塔的噪音和水汽造成的環境汙染和水處理造成的化學性水汙染。它具有運行成本低、自控程度高等優點。
缺點:酒店房間使用的VRV直冷空調需要幾個子系統(室外主機),需要較大的室外安裝面積。由於制冷劑管道接觸數量多,壹旦發生泄漏,很難發現和維修。目前制冷劑管道長度限制在90 ~ 120 m。
二、空氣源熱泵三聯供技術及其應用
目前常見的關於各種熱泵的產品手冊或者技術介紹,都是很神秘的。把壹個簡單的問題說的很復雜,也許是因為越是神秘復雜,越是科技化。下面是對各種類型熱泵的通俗介紹。
地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵統稱為主動式熱泵。無論哪種熱泵,其工作原理都是壹樣的。區別在於熱源的名稱不同。
地源熱泵技術利用淺層地下地熱資源(包括土壤、地下水和地表水),將地熱源作為夏季熱泵的制冷熱源和冬季供暖的低溫熱源。同樣,水源熱泵利用建築物附近的河流、湖泊、海洋、水庫作為熱源;目前,兩種實用技術都實現了建築空調、采暖和生活用水的三聯供;空氣源熱泵從空氣中吸收熱量作為熱源,實用技術實現了建築供暖和生活用水的雙重供給。無論哪種熱泵,輸入少量電能就能獲得大量熱能,壹般能達到1: 3.5以上。
綜上所述,地源熱泵和水源熱泵的優點都很突出,但受限於建築物的客觀條件、地質條件和自然環境,在很多地方往往不適合應用。尤其是像深圳這樣的高密度建築,很難實施。所以要因地制宜,采用壹種適合中國南方(亞熱帶氣候),不受城市建築和地質條件影響的產品。新型空氣源熱泵在原有空氣源熱泵的基礎上增加了壹套蒸發器。還是可以實現的:空調制冷、供暖、生活熱水三聯供。
1,空氣源熱泵三聯供技術。
華南地區(深圳、海南、廣東南部)年平均氣溫在20℃以上。冬季平均氣候9~16℃,極端溫度不低於3℃。優越的氣候條件為空氣源熱泵開辟了良好的前景。
2.空氣源熱泵三聯供技術工藝流程示意圖
根據工藝流程示意圖,熱泵的熱源來自春、夏、秋三季空調季節的空調負荷,熱源來自冬季非空調季節的室外空氣。壓縮機做功,將吸熱蒸發後的氣態吸熱制冷劑壓縮成高溫高壓的氣態制冷劑,在冷凝器中放出熱量加熱生活熱水(或采暖熱水)。氣態制冷劑被冷卻,冷凝成液態制冷劑,節流後膨脹到蒸發器蒸發吸熱,完成壹個熱力循環。
3.設備的特點:
蒸發器系統有兩套,壹套(即制冷末端設備)在春、夏、秋空調季節使用,另壹套在冬季非空調季節使用,即分兩種工況運行。
4、空氣源熱泵技術指標
氣源能量的平均溫度為9~26℃
冷藏溫度:7~9℃
加熱溫度:55℃(熱水)
制冷劑介質:134a
制冷制熱效率:> 3.2 ~ 3.5
5、技術特點
空氣源熱泵技術特別適用於中國南方冬季極端溫度超過3℃的地區,全年可節約能源費用40%左右。
以空氣作為熱泵的熱源,可謂取之不盡,用之不竭。熱源成本等於零,無需打井埋管,壹次性投資成本低,不受地質條件和建築物影響。
維護方便,運行費用低於地源水源熱泵。
國內生產的空氣源熱泵規格比較小,暫時沒有大型設備。作為大型酒店供暖,需要開發。目前,空氣源熱泵主要用於生產生活熱水,同時作為空調制冷的副產品被廣泛應用。
6.空氣源熱泵在酒店中的應用。
建議準備空調主機+空氣源熱泵,熱泵的選擇可以根據酒店生活熱水的總消耗量來考慮。
在冬季(非空調季節),部分酒店仍采用空氣源熱泵制冷,用於酒店空氣除濕,取得了良好的效果。
三。利用CO2濃度控制新風量的新技術介紹。
酒店宴會廳、多功能廳、餐廳等公共區域空調負荷較重。不吃飯的時候,或者不舉辦宴會的時候,或者舉辦各種慶典會議和活動的時候,室內空調負荷都很低。但壹旦開始,往往人數大增,客人爆滿,座無虛席,有時甚至超過20%。因此,在設計計算宴會廳、多功能廳和餐廳的空調冷負荷時,應充分考慮滿員和超員的冷負荷裕量,所以設計冷負荷很大。
這種空調方式多采用全新風、低風速的組合式大容量空調機組進行制冷。有兩種常見的回風方式:
a)只供風,不回風;
b)有送風和回風模式;無論哪種方式,系統的新鮮空氣百分比都非常大。壹般空調的制冷量是循環制冷的壹倍以上。
如何根據空調的實際負荷變化合理調節新風量以達到節能的目的,是本次技術介紹的中心內容。采用CO2濃度調節新風量節能,如圖所示:
宴會廳及公共場所新風節能方案示意圖
酒店宴會廳、多功能廳、餐廳等公共區域采用CO2濃度調節空調新風量的節能技術。CO2探頭主要用於采集空間內的CO2濃度,傳感器向智能分析控制器發出指令,從而控制電動差動調節風閥。以便調控新風量,使其保持在最佳節能運行狀態。該技術適用於有送回風空調方式的場合。平均節能值可達20~35%以上。