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武汉市某酒店能耗分项分析及节能改造建议

更新时间:2009-03-28

0 引言

酒店类公共建筑的能源消耗与其它类型的公共建筑相比有其特殊性。酒店服务功能多样,如餐厅,康乐中心及客房等,服务时间不同,客流量年内变化率大,服务需求个性化,因负荷动态变化,用能系统需随动调节。若暖通空调系统设计不当或运行管理不到位,则能源消耗指标远高于其他类型公共建筑[1-2]。夏热冬冷地区的酒店类建筑因夏季需要供冷冬季需要供暖,暖通空调系统负荷占比尤其大,需要对实际运行能耗数据进行分析总结,反思酒店类建筑暖通空调系统的设计和管理问题。

(3)经无损检测得到的实心板梁混凝土推定强度均在36.5 MPa以上,偏于安全考虑,本次检算取JTJ 023—85《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[3]中的C30混凝土强度设计值。

本文以处于夏热冬冷地区的武汉市某五星级酒店为例,以全年运行数据为基础,结合实地冷水机组能效测试和运行管理调研,对能耗特征和节能性进行分析,并提出节能改造建议。

1 酒店及其用能系统概况

1.1 酒店建筑概况

该酒店建筑面积为22813.52m2,地上22层,地下1层,建筑高度96m。建筑结构型式为砖混结构,外墙材料为实心粘土砖,外窗为中空双层玻璃窗,窗框为铝合金型材。窗墙比约0.4,窗户开启度约30%,无外遮阳措施,但有内遮阳-窗帘。酒店客房数量178间,床位数为311床,全年平均客户率约为65%。

1.2 酒店用能系统概况

该酒店主要用能系统主要包括集中空调,生活热水,照明,厨房,电梯,给排水及办公系统等。

酒店生活热水单独由燃气热水锅炉提供,制热量为1163 kW,由2台流量为50m3/h和4台流量12.5 m3/h的生活热水泵分高中低三区供水。

 

表1 集中空调系统主要设备规格及型号

  

注:P为功率,Q为流量,H为扬程。

 

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该酒店的集中空调系统用于酒店内的夏季供冷和冬季供暖,并承担过渡季节的通风换气。空调冷源为适应负荷变化采用台数控制设计为“一大一小”形式,采用制冷量为1758 kW的离心式冷水机组和制冷量为870 kW的螺杆式冷水机组各1台,总装机容量为2628 kW,单位面积总装机容量为114.26W/m2。热源为燃气热水锅炉1台,总装机容量为2450 kW,单位面积装机容量为106.52W/m2。空调冷热水系统采用一次泵闭式双管制异程系统,冷热水泵分别设置,冷冻水泵,冷却水泵3台,冷却塔3套,空调热水泵2台。会议室等大空间采用全空气系统,酒店客房等小空间采用风机盘管加独立新风系统,新风系统分层设置,以满足室内的空气品质和舒适度要求。该酒店集中空调系统主要设备的规格及型号见表1。

按照建筑对电梯设置的相关规定,消防需求和方便人员流动等要求,该酒店设置了不同用途的电梯,包括消防电梯、员工电梯、客梯、观光电梯共6台,总功率57.8 kW。

引导和支持医学高校、旅游院校建立健康旅游学科体系,探索校企联合办学机制,制订和实施人才培养方案,加快培养健康旅游营销、策划、管理等应用型人才,特别是具备健康专业知识、熟悉旅游市场规则且拥有国际开放视野的复合型人才。合理设置从业人员培训基地,加强对旅游咨询机构、服务机构及医疗健康服务机构等从业人员的培训,提高服务管理整体水平[16]。优化人才使用环境,鼓励地方探索创新,建立国内外优秀人才引进机制、公平的分配晋升机制、柔性的人才流动机制,营造留人、重人、用人的良好氛围。

1.3 酒店能源管理概况

酒店年耗电量 2064800 kW·h,天然气总量277485m3,建筑等效电总能耗为 4044100 kW·h,能源总费用285.6万元(等效折电系数:电取1.00 kW·h/(kW·h),天然气取7.133 kW·h/m3[3])。

2)测试螺杆式冷水机组当天多云,室外气温23~30℃。螺杆式冷水机组包含A、B两个回路,两个回路制冷循环的热力状态不一样,因此单位质量制冷量、单位耗功率、制冷剂质量流量、冷水机组理论制冷系数不一样。为节省篇幅,将两个回路的性能参数的测试及计算总结果列表4。由表4可见,测试日螺杆式冷水机组性能系数平均值为4.09,平均负荷率59.19%。文献[13]显示,螺杆式冷水机组在50%~70%的负荷率下,机组能效尤其高,本机组测试日为59.19%,处于能效较高的负荷率区间。

该酒店的单位建筑面积能耗为177.3 kW·h/(m2·a)。该酒店与其他城市酒店的能耗对比如表2所示。从表2可以看出,该酒店的能耗偏高。原因有以下几点:1)该建筑虽然于审计不久前重新装修,但建筑主体建成较早,围护结构节能标准偏低。2)酒店地处繁华,客户率为65%,特别是餐饮生意较好,厨房耗能较大。3)审计当年为冷冬(前一年、审计当年、后一年的1月平均气温分别为4.3℃、1.2℃、4.5℃),供暖热水和生活热水能耗较大。

2 能源消费分析

2.1 各系统用能量化方法

酒店安装了大部分分项计量仪表,但仍缺少部分分项计量仪表,因此该酒店的各项系统能耗以计量仪表为主、辅以设备法校核、测算。

期中考试之后就要开家长会了,按以往的惯例,家长会就是交流成绩、寻找不足、分享方法和个别交流。但我考虑到这个班的家长已经如此“高压”,爸爸妈妈俨然充当了老师的角色,甚至有同学让我天天留他值日,仅仅只是不愿早早回家面对那小山般的作业。我想这次家长会必须要打破惯例。

制冷季冷水机组、空调水泵、冷却塔的用电量通过电度表计量。供暖季用电量通过电度表计量,燃气用量因为供暖热水锅炉和生活热水锅炉仅设置了一块燃气计量仪表,分项方法如下:取非供暖季(4~10月)锅炉用气量的月平均值为生活热水锅炉的月平均用气量,供暖热水锅炉的用气量即为供暖季锅炉总用气量减去供暖季生活热水锅炉的总用气量。

2.2 能源消费总量分析

酒店逐月电耗、天然气耗和等效电总能耗见图1~图3。

  

图1 酒店逐月电耗

该酒店的能源管理系统由酒店工程部管理,主要负责建筑区域各用能系统的运行管理,设备维护和能耗数据统计分析。

  

图2 酒店逐月天然气耗

  

图3 酒店逐月等效电总能耗

由图1可见,制冷季的7、8月用电量最大,供暖季的12、1月用电量其次。过渡季的3用电量最少。在制冷季的4~10月,室外温度越高,电耗越多。

由图2可见,1月用气量最大,其次是12月和2月,8月最少,用气量随室外平均气温的降低而升高。酒店天然气主冬季用于空调热水,生活热水和厨房,夏季仅用于生活热水和厨房,而厨房用气月波动不大,因此冬季用气量偏高的原因是冬季空调热水和生活热水的需求大。

由图3可见,酒店总能耗1月最大,12月其次,再次为2月和夏季的7、8月。总的来说,冬季的月均能耗高于夏季的月均能耗,原因是冬季空调热水和生活热水消耗的天然气量偏高。另外,审计当年武汉是个冷冬,气温最低月1月份平均温度1.2℃,大大低于上一年1月的4.3℃和下一年1月的4.5℃。

2.3 能耗结构分析

1)测试离心式冷水机组当天晴天到多云,室外气温27~35℃。离心式冷水机组性能参数的测试及计算结果见表3。由表3可见,测试日离心式冷水机组性能系数平均值为6.11,平均负荷率71.71%。文献[11-12]显示,普通定频离心式冷水机组COP较高的负荷率区间为60%~100%,本机组测试日为71.71%,处于能效较高的负荷率区间。

  

图4 酒店分项等效电能耗

由图4可见,能耗份额由大到小分别为厨房,空调供暖,生活热水,空调制冷,照明,电梯,亮化和动力。该酒店暖通空调能耗占建筑总能耗的36.2%,相比较文献[4-5]中的49.5%和49%,相对较低,主要是空调制冷的比例较低,才14.7%,相对文献[4-5]中的26.6%低很多,原因是空调制冷系统设计采用了较好的冷源机组选型(一大一小),运行也较好地采用了台数控制,输配系统也采用了变频控制。生活热水能耗占比16.1%,相比文献[5]中的7.3%,偏高。照明能耗占比8.2%,相比文献[5]中的4.3,偏高。

2.4 能耗指标对比分析

酒店主要空调设备、厨房、照明等设有电能计量表,设有天然气总表、厨房用气表、锅炉用气表。

另一种情况是不同阅读器完成标签清点任务。如下图所示,图中所示的清点任务由两轮清点来完成,分别由不同阅读器的天线各执行一轮清点完成。P300和P330是阅读器,P310是与阅读器P300连接的天线,P340是与阅读器P330连接的天线。P320是天线P310的标签识别覆盖范围,P350是天线P340的标签识别覆盖范围。P360是天线P310和天线P340都能清点到的标签范围。标签A是仅第一轮清点能清点到的标签,即只能被P310清点到。标签C是仅第二轮能清点到的标签,即只能被P340清点到。标签B是第一轮和第二轮都能清点到的标签,即能被P310和P340清点到。

 

表2 不同城市酒店类建筑能耗对比

  

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该酒店暖通空调能耗为64.0 kW·h/(m2·a),占建筑总能耗的36.2%,与新建节能宾馆饭店空调供暖系统能耗指标参考值78 kW·h/(m2·a)[10]相比,能耗较低,原因是其中空调制冷的比例较低,表面其设计选型和运行管理较为节能。

自我院随机选取56例帕金森病痴呆患者,选取时间2017年2月至2018年1月,根据数字表法均分患者,均知情同意,28例观察组患者年龄58岁至78岁,中位年龄74.5岁,男女比例20:8;28例对照组患者年龄59岁至79岁,中位年龄74.5岁,男女比例19:9。利用统计学软件分析2组患者入组数据,P>0.05,可对比。

3 冷水机组能效测试分析

该酒店共有二台冷水机组,一台螺杆式冷水机组,制冷量为870 kW,功率为182 kW,额定COP为4.78。一台离心式冷水机组,制冷量为1758 kW,功率为334 kW,额定COP为5.26,均满足公共建筑节能设计标准。制冷季低负荷时一般运行螺杆式冷水机组,高负荷时运行离心式冷水机组。夏季高负荷时一般早上运行螺杆式冷水机组,中午运行离心式冷水机组,到晚上低负荷时再运行螺杆式冷水机组。为研究冷水机组在一天中的运行能效,选取两个典型日分别对螺杆式冷水机组和离心式冷水机组进行性能参数测试和能效计算。测试参数有冷冻水进出口温度和流量,冷却水进出口温度和流量,蒸发器蒸发压力和制冷剂温度,冷凝器冷凝压力和制冷季温度,压缩机功率和制冷剂流量,通过制冷剂压焓图导出的参数有单位质量制冷量和单位耗功量(即单位制冷剂质量流量的压缩机理论耗功率),制冷量=单位质量制冷量×制冷剂质量流量,冷水机组理论制冷系数εth=制冷量/(单位耗功量×制冷剂质量流量),冷水机组性能系数COP=制冷量/压缩机功率,负荷率=制冷量/额定制冷量。

利用分项计量仪表,辅以设备法校核、测算,得出酒店各用能系统的能耗构成如图4所示。

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表3 离心式冷水机组性能参数测试及计算结果

  

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空调制冷时间为4月~10月,空调供暖时间为11月~3月。制冷季低负荷时一般运行螺杆式冷水机组,高负荷时运行离心式冷水机组。但当夏季高负荷时,早上运行螺杆式冷水机组,中午运行离心式冷水机组,到晚上低负荷时再运行螺杆式冷水机组。螺杆式冷水机组冷冻水供水温度为8.8~13.6℃之间,供回水温差一般在1.0~2.9℃范围。离心式冷水机组冷冻水供水温度为8~11.2℃之间,供回水温差一般在2.1~3.3℃范围。冷冻水泵、冷却水泵变频控制,一机一泵一塔运行。供暖季锅炉提供42~48℃的空调热水。生活热水锅炉全年运行,提供温度为57~58℃的生活热水。

 

表4 螺杆式冷水机性能参数测试及计算结果

  

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文献[14]显示,在夏季空调负荷率在50%~75%范围内变动时,将原2台大机组合运行的方式改成大小机组合可节能25.75%,本项目较低的空调制冷能耗比验证了这一结论,说明采用“一大一小”机组选型和相应的运行管理措施节能效果明显。

4 节能改造建议

1)围护结构节能改造。采用技术成熟并在国内外广泛使用的墙体保温技术,使用保温性能良好的EPS、XPS板作为墙体和屋面等位置的保温材料。在原有外窗内部增设一层塑钢中空窗,并在两层窗户之间加设卷帘活动外遮阳。通过围护结构的节能改造,可大大降低空调采暖系统的冷热负荷,减少空调的耗能量。

2)空调循环泵改造。该空调系统的循环泵均采用变频泵,空调冷冻水供回水温差为1.2~3.3℃,存在30%左右的节能潜力。说明该系统的变频控制存在一定问题,建议与厂家联系,调整变频器的有关参数或者系统,真正发挥变频系统的节能作用。

In addition,this code multipath error is simply that the value of s meets.So the code multipath error can be derived as follows.18

3)照明系统节能改造。将原有T8灯管,BTA电感镇流器,无电容补偿型照明系统,替换为T5管,电子镇流器,并增设照度传感器和照明自动控制装置。通过Design Builder软件模拟,采用阶梯式智能控制照明系统,可以节约2.0%。

4)供配电系统节能改造。建议测试和分析供配电系统的电压品质,如果供电系统品质低,建议解决电污染及电压高的问题,达到洁净电网、节约用电、保护用电设备的目的。提高供电电压品质,节能率为5%~15%左右,投资回收期在3年以内。

式中:H —循环泵设计扬程(m);HST—静扬程(m);∑hS —吸压水管路的水头损失(m);∑hd—输水管路的水头损失(m);Hsev—控制点最小自由水压(m)。

5)完善电能分项计量系统。依据《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》,对原有计量进行补充完善,为能源自动化管理提供有效手段,为系统地量化能耗数据、节能降耗提供科学的依据。

5 结语

通过对案例酒店空调系统的能耗结构分析发现,该酒店的单位建筑面积能耗为177.3 kW·h/(m2·a),暖通空调能耗为64.0 kW·h/(m2·a),建筑总能耗指标偏高,暖通空调能耗指标偏低。能耗分项分析结果显示,空调制冷系统能耗占比偏低,显示空调制冷系统的设计选型和运行管理较为节能。通过对冷水机组进行测试,发现离心式冷水机组和螺杆式冷水机组的负荷率分别为71.71%和59.19%,处在能效比较高的区间。酒店仍然存在围护结构保温差、空调循环泵变频不理想、照明能耗高等问题。由此,对酒店提出了节能改造建议。这些分析结果及建议可为该酒店空调系统下一步节能改造提供参考,让节能改造更有针对性。

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刘腊美,王棋锐
《建筑热能通风空调》2018年第04期文献

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