宾馆空调用制冷机组热回收改造工程简介

宾馆空调用制冷机组热回收改造工程简介2007-07-1916:04近年来，随着社会物质生活的不断提高，冷气空调在宾馆、商场、医院、高级写字楼等建筑物中的应用越来越普及。冷气空调是直接通过制冷机组与辅助设备将室内的热量排放至室外大气。此热量非常可观，因为按照自然界能量守恒定律，室内得到多少冷量，就要从室内向室外排放出多少热量。另外，机器作功还要产生热量，所以向室外排出的热量比室内得到的冷量还要多。一般地，排放的热量是所产生冷量的115%-120%。如果放任这些热量排放，既是对能源的一种浪费，还会增强城市的热岛效应。制冷机组热回收技术，就是将这些本应排放到室外的废热加以回收，并利用其来加热生活用热水。加热的热水温度可以达到60℃左右，最高平衡温度可以达80℃左右。一般地，产生50,000Kcal/h制冷量的机组，其排出的废热，可以加热60℃左右生活用热水1.0m3左右。一般宾馆、酒店全部生活用热水，仅需利用其空调系统排出废热的25%左右，即可达到加热的要求。所以利用此废热来加热生活用热水是富足有余的。进行这样的工程改造，既可以显著地节约能源消耗，达到节省宾馆、酒店的营运费用的目的，同时还减少了运转（煤、柴油、天然气）锅炉所产生的烟气排放量，这对于改善城市环境污染也是非常有利的。同样地，此技术在医院和高级写字楼中也是非常适用的，并且可以使之达到提升档次的作用。该技术在上海中亚饭店、上海东亚饭店、上海新亚大酒店等宾馆及公寓楼进行了成功的技术改造。上海中亚饭店建筑面积30,000m2，客房380间左右，职工400多人。2000年与2002年叁个夏季制冷空调期的运行实践表明，本热回收技术带来的节能效果非常明显。改造后，中亚饭店夏季五个月的制冷空调期中，原有用来加热生活用热水的2台4T/h柴油锅炉全部停止运行，而仅用制冷机组废热来替代柴油锅炉,生活用热水全天水温能维持在60℃左右。该热水完全能满足饭店中旅客、职工洗澡、餐厅洗涤、桑拿浴等的使用要求。经过严格的成本核算，该饭店一年五个月制冷空调期，节约柴油150吨左右，直接节约柴油费用45万元。同时，减少锅炉烟气排放量450×104m3左右。由于该技术的应用，相当于制冷机组增加了一级水冷凝环节，提高了制冷系统的冷凝效率，使制冷机的制冷量也有所增加，相应减少了制冷系统的耗电量。所以，综合节能效果更佳。本技术按照制冷机组冷凝方式的不同，已经分别申请了两个国家专利“水侧热泵机组”［专利号：ZL96207912.X］与“风冷热泵全年冷热水机组”［专利号：ZL98202838.5］。以上专利技术可以直接用于既有制冷机组的改造，同时也已经研制开发出了成熟产品，并逐步在国内得到了应用。该技术及其产品在国内外均属首创，是新一代节能环保型中央空调项目，是我国绿色环保工程的一个重大革命性成果。1993年8月19日，该技术通过了由海南省科技厅与上海市人民政府驻琼办事处联合组织的省级科技成果鉴定。一、基本原理众所周知，制冷机组由四大件组成，包括压缩机、冷凝器、蒸发器与膨胀阀。热回收机组是在压缩机与冷凝器之间增加一个制冷工质——水热交换器，使四大件变成五大件。这一热交换器的作用就是将制冷工质（氟利昂）吸收的热量排放给生活用水，使其加热，起到热回收的作用。由于活塞式压缩机的高压，其排出温度高达100℃左右，因此通过热交换器加热的热水一般可达60℃左右，最高平衡温度可达80℃左右。工程技术改造时，另外还需增加一些辅助部件，如：高压自动控制系统、热水循环泵与离子除垢器等，确保系统运行更安全合理。二、夏季制冷空调期生活用热水耗热量与耗柴油量一般宾馆空调设计按建筑面积来估算冷负荷指标，每平方米需制冷量约120kcal/h左右。以1万m2的宾馆为例，设计制冷量约为120×104kcal/h，由于制冷机作功发热增加15%（已如前述并取低限值）的废热，所以实际排放的废热约为138×104kcal/h。以热回收效率为0.7计算，则可获得废热回收的有效热量为96.6×104kcal/h，夏季可以加热60℃的生活用热水量约为每小时24m3左右。一般宾馆的客房面积占建筑面积的60%左右，以每房占40m2计算，则该宾馆客房数大约有150间，按每房两位旅客入住考虑，旅客数为300人。同时，一般宾馆平均每个客房设一位职工，因此，1万m2的宾馆一般有150位职工。1、宾馆旅客每床每日需要的耗能量：按照给排水设计标准，宾馆旅客每床每日用65℃的热水定额为150～200升，按平均值175升计算，上海夏季自来水水温以24℃计算，则耗热量为7,175kcal。2、宾馆公共浴室职工每次洗澡耗热量：公共浴室职工每次洗澡用65℃的热水定额为50～100升，取平均值75升，上海夏季自来水水温以24℃计算，则夏季耗热量为3,075kcal。3、每位旅客、职工每日耗热量折算成柴油锅炉的耗柴油量：柴油的热值为每公斤1×104kcal，柴油锅炉与热交换器的总效率以0.75计算，则柴油通过锅炉的燃烧取得的有效热值约为每公斤柴油7,500kcal。因此，每位旅客每日耗热量7,175kcal，就是说在夏季，此热量相当于要消耗1公斤柴油左右。同样，每位职工每日耗热量3,075kcal，折算成耗柴油量约为0.4公斤左右。综上所述，（1）夏季旅客与职工耗柴油量：300位旅客每天消耗柴油：300人×1公斤/人＝300公斤，150位职工每天消耗150人×0.4公斤/人＝60公斤，故宾馆每天生活用热水总计耗柴油为360公斤左右。这就是说，如果利用制冷机组热回收技术，通过回收机组废热来提供生活热水用热量，则夏季制冷空调期每天可以节约360公斤柴油。按五个月的制冷空调期计算，则可节约360公斤/日×30日×5月＝54,000公斤柴油。以每公斤柴油2.8元计算，节约柴油费为151,200元。以上尚不包括宾馆餐厅、食堂、桑拿浴等用热水所需柴油消耗量。（2）夏季旅客与职工总耗热水量：宾馆旅客每日用热水量：300人×175升/人＝52,500升；职工每日用热水量：150人×75升/人＝11,250升，两项总计耗热水量为63,750升，合63.75m3。宾馆冷负荷120×104kcal，通过热回收技术回收废热每小时可以加热60℃的卫生热水24m3，旅客与职工全天总耗用卫生热水63.75m3。因此，全天仅需要热回收63.75m3÷24m3＝2.65小时即能满足宾馆的用热要求。如果热回收改造一半机组，即改造60×104kcal/h的机组，则热回收时间相应为2.45×2＝5.31小时。三、节约制冷机组与锅炉的其他运行费用：1、制冷机组的节电及节约运行费用：由于制冷机组热回收改造增加了一级水冷凝环节，增强了冷凝效果，使制冷机组冷量增加约1/6。即相应减少了制冷机1/6的耗电量。例如宾馆冷负荷120×104kcal的制冷机组的电机功率约为400kW，通过热回收改造后只需使用334kW，减少耗电66kw，亦即每小时省电耗66kWh。夏季空调期省电耗：66kWh/h×24h×30天/月×5月＝237,600kWh，按0.8元电价计算，则全年五个月制冷空调期可以节省电费为：237,600kWh×0.8元/kWh＝190,080元。如果按照制冷机组非满负荷运行考虑，系数为0.6，因此可以节省电费为：190,080元×0.6＝114,048元。2、锅炉辅机的节电：生活用热水供热以1T/h锅炉，每天运行5小时，锅炉辅机电机功率约为10kW，则一年五个月制冷空调期消耗的电量为：7,500kWh，以电价0.8元计算,其电费为6,000元.以上两项合计,可以节约电费114,048元＋6,000元＝120,048元。四、直接节能费用：如前述，10,000m2建筑面积，150个客房，300位旅客，150位职工规模的宾馆，全年节约的设备运行费用为：柴油节约费用加制冷机与锅炉节电运行费用＝151,200元＋120,048元＝271,248元。五、减少锅炉烟气排放对环境的污染：一般锅炉燃烧1公斤柴油会产生30m3烟气，夏季五个月制冷空调期少消耗54,000公斤柴油，锅炉就少向外界环境排放162×104m3的烟气。对减轻环境污染十分有利。六、热回收系统改造工程投资与资金回收期：根据中亚饭店的改造实践，热回收技术工程改造的投资费用按单位制冷量计算，约合0.6元/大卡冷量（具体视工程情况而有所不同）。一般技术改造总投资控制在1.5～2年节约的运行费用范围之内。即1.5～2年全部回收技术改造费用。七、制冷机组热回收改造工程适用机组形式：目前制冷机组热回收技术改造工程适用于宾馆、酒店、浴场、医院、高级写字楼等安装有压缩机型式为活塞式或螺杆式的冷水机组制冷系统中。对于风冷热泵机组进行热回收技术改造后，还可以全年代替锅炉房供应生活用热水与冬季采暖，实现全年停止锅炉的运行。八、其他说明：以上所述热回收改造技术的经济性比较，均以柴油为锅炉的燃料，事实上，对于以煤和天燃气为燃料的锅炉，经济方面的优越性同样十分显著。同时，本技术可以实现在现有机组上进行改造，不影响正常营业，不需另增设设备空间。