酒店建筑多能源联合供热节能设计
作者:贾海波     来源:新外建

多能源联合供热是指两个以上的热源组成一个热网系统为用户供热。多热源联合供热系统可极大地减少锅炉的运行时间,还能充分地利用天然能源。该系统由主热源担负基本负荷,天然能源作为补充能源,以期降低主能源负荷的运行成本。以下结合具体项目来谈一谈一些生活热水中利用不同能源联合供热的设计思路。

 

        近年来随着旅游地产的开发和推动,酒店类项目遍地开花。成为当地经济发展的一支生力军。酒店的能耗成本管理是运营过程中很重要的一项内容,而各种不同的能源形式会产生大相径庭的成本结果。笔者有幸主持设计了多个类型的星级综合酒店的给排水设计,在设计中不断思考、对比和选择,并根据不同形式的建筑以及各种管理公司的要求,做出了多种形式的节能化设计。

 

        酒店项目包含的内容多种多样,功能也比较复杂。它的热水用水在空间和时间上极不均衡:客房要求24h不间断供应热水,其相对位置比较规则和集中;而餐饮和商业就要求10~12h供应热水,且一般为分层局部供热;除此以外的会议和办公用水量较少,多为分散的即时供热;最后,游泳池所耗热量较大,并且还有初次加热和后续热量补偿的特殊要求。

 

        根据项目的特点和要求选择经济合理的热源形式会对酒店的经营起到积极的作用。

 

        1. 传统能源形式:锅炉蒸汽—汽水换热器—用水末端—回水循环

        先介绍传统的能源形式——锅炉蒸汽—汽水换热器—用水末端—回水循环。它的代表项目是上海美丽园龙都大酒店。该酒店是四星级宾馆,建筑总高为28层,包括客房、总统套房、中西餐、会议、宴会厅、SPA(室内温泉)等多种功能。其热源形式为传统的蒸汽锅炉+半容积换热器制作生活热水。设计时间为1996年,1998年正式投入运营,2003年对其锅炉热水系统又进行了局部改造。

 

        该宾馆的生活热水由蒸汽锅炉制作175℃蒸汽经过热交换器产生,全年24小时运行,没有其他补充能源,蒸汽锅炉高负荷运行。

 

         由于蒸汽锅炉的燃气消耗量较大,并且对于常年运行的锅炉,能耗占了酒店运行成本的相当一部分比例。在2003年热源改造设计中,酒店的生活热水系统由空气源热泵和局部电辅助加热的形式替代了原来的蒸汽锅炉,并且设置了热水箱。该系统运行状况良好,基本满足了酒店生活热水的日常需求,且大大降低了能源运行成本。

 

        传统形式的热源系统在设计行业实行了已经许多年了,其在使用过程中的系统安全和使用效果并未出现过问题,但是,它的能耗实时控制和阶段统计评定还不是十分到位。并且,它在运营者的利益和成本控制上出现的问题已经初见端倪。这引起了大家对酒店热水热源节能化设计的思考。因此,如今的方案设计会根据项目特点、地域特征和不同业态的要求,采用多种形式热源供热,以期达到降低能耗和降低企业运行成本的效果。

 

        2. 多能源不同形式组合的供热设计

 

        下面,结合近期完成的酒店项目来简单谈谈多能源不同形式组合的供热设计。

 

        它的代表项目是上海金都宾馆办公综合体。该项目是五星级涉外商业宾馆综合体,建筑面积约8万平方米,建筑高度80m,包含了星级酒店的所有功能。热源形式为太阳能+热水锅炉的双联供热形式以及游泳馆的风热回收利用。

 

        《公共建筑节能设计标准》DGJ08-107-2012 中的5.3.1条提到“宜优先利用工业余热、废热或太阳能作为集中热水供应系统的热源”。

 

        该酒店热源系统形式为太阳能和燃气锅炉产生的热水均作为一次侧热媒,分别供至水-水换热器的换热盘管,然后两组换热器进行串联,通过温控信号来控制锅炉热媒水管的开启度,出水温度控制在60℃。

 

        上海地区属于日照III类地区,日照的天数约占全年的2/3,年平均日太阳辐照量约为12500KJ/.d,属于适合采用太阳能的地区。作为最好的洁净能源,如何充分使用太阳能是一个比较复杂的问题。首先从空间上,在集热能力一定的前提下,最大化面积敷设集热板无疑是不二选择。这就需要建筑专业根据屋顶的综合布局规划统筹安排位置和面积,做到尽可能地全面铺设太阳能集热板,并且又不影响建筑格局。同时,选用优良的太阳能产品也是非常重要。其次,从时间上,因为太阳能在时间上的时效性和不稳定特征,要求我们做到提高太阳能的利用率和降低其不稳定等带来的风险因素。所以该系统在屋顶设置了太阳能储热水箱作为缓冲过度和储存热量的功能。

 

        从节能上讲,该系统的初衷是降低冷热水的温度差,从而降低了锅炉燃气的计算消耗量。冷水从生活水箱首先进入太阳能热媒的换热器进行预热,然后串联进入锅炉热媒的换热器进行最终换热,产生60℃的热水,此处太阳能热源是作为热媒水的功能,系统形式为热媒并联。由于冷水的初始水温已经过提升,制作60℃热水的温差就大大降低了,从而能耗也大为降低。

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