佛山希尔顿酒店大温差小流量中央空调冷水系统案例分析

佛山希尔顿酒店大温差小流量中央空调冷水系统案例分析

项目概况：

　　碧桂园城市花园工程按舒适性空调设计，空调系统按五星级标准设计，空调系统考虑夏季降温、冬季采暖。美的中央空调为希尔顿酒店提供的方案，综合了酒店的实际运行情况，通过对酒店全年空调系统运行的分析，选用大温差型离心机+全热回收型螺杆机的方案，包括2台1 000 RT和2台600 RT的大温差型离心式冷水机组(13℃进水，5℃出水），2台400 RT的普通离心式冷水机组（12℃进水，7℃出水），2台860kW的全热回收型螺杆机以及末端产品。

方案介绍

　　 根据建设基地外配套条件，确定酒店采用电制冷机组夏季供冷，蒸汽锅炉提供蒸汽经板式换热器换热后提供冬季空调及通风用热的冷热源方式。根据碧桂园酒店公司筹建办及商业部的要求，本工程空调系统设置为：独立的集中冷、热源系统和一套独立的集中冷源系统，分别负责希尔顿酒店经营范围的供冷、供热，外租桑拿、沐足的供冷、供热，大型超市的供冷及外租商业的供冷。

　　主楼、会议区、康乐区、中餐厅、大堂等区域设一套集中冷、热源系统，夏季冷源系统选用大温差高效离心式冷水机组4台，其中2台单台制冷量为3516kW，2台单台制冷量为2110kW，夏季向空调系统提供5/13℃冷冻水，冷水机组设在负1层制冷机房内；在主楼屋顶设7台集水型超低噪声冷却塔，冷却塔的供回水温度为40/32℃。冬季利用蒸汽锅炉房蒸汽为1次热源，换热机组的2次侧向空调系统提供60/50℃的热水，热交换装置选用板式汽—水换热机组，换热机组设在负1层制冷机房内。空调冷（热）水、冷却水系统最大工作压力1.6 Mpa。

　　另外，在此机房内设热回收螺杆式冷水机组2台（制热量860kW/台），在夏季及过渡季满足酒店客房的生活热水供应。

　　1区1～3层超市、商铺设1套集中冷源系统，冷源系统选用普通离心式冷水机组2台，单台制冷量为1406kW，夏季向空调系统提供7/12℃冷冻水，冷水机组设在负2层制冷机房内。在主楼屋顶设两台集水型超低噪声冷却塔，与制冷机组一一对应，冷却塔的供回水温度为37/32℃。空调冷冻水系统最大工作压力0.6 Mpa；空调冷却水系统最大工作压力1.6Mpa。

　　商场、大堂、宴会厅、中餐大厅等大空间区域，采用全空气系统，送风经吊顶内的送风管、散流器上送风，回风由吊顶或侧墙回风口，经回风管回至空调机组。全空气系统在过渡季可全新风运行，充分利用室外空气冷却能力以节约运行能耗，其相应的排风系统可分别满足空调季和过渡季排风量要求。

　　客房、中餐包房、小会议室等小开间房间，采用风机盘管加新风系统，风机盘管为卧式暗装，送风方式为散流器上送风或双层百叶侧送风，回风由吊顶回风口、回风箱回至风机盘管；新风由新风管直接送入室内，除客房外各层的新风机组均设在本层。

　　客房新风机组集中设在设备转换层和主楼屋顶上，通过建筑竖井内的竖向风管送入各层客房，对为保证每间客房的风量在新风支管上设定风量阀。

　　夏季空调系统中的热量通过冷却塔排至大气，冷却塔台数与冷水机组一对一设置。冷却塔进水管及冷水机组进水管上均设电动蝶阀；冷却水分别采用强磁水处理器、旁流综合水处理器和多介质过滤器进行水处理。冷却塔的自来水补水管道上设置倒流防止器和水表。

　　各空调系统均通过膨胀水箱进行补水，补水点设在循环水泵吸入端；各系统分别采用全自动软化水处理器、旁流综合水处理器和多介质过滤器进行水处理。

方案分析

　　 “大温差小流量”是一个减少空调系统投资，降低能耗的先进观念。大温差的目的是优化空调系统各设备间的能耗配比，在保证舒适度的前提下减少冷量输配的能耗，或是减少冷却塔和末端空调箱的能耗，同时降低系统初投资。大温差可以在冷水侧或冷却水侧实现，也可以在空气侧实现。

　　当今的中央空调水系统能耗比例一般为：冷水机组约占机房年能耗58%，冷水泵和冷却水泵约占26%，冷却塔约占16%。若能通过特别的系统设计，减少水泵和冷却塔的耗能，将大大节省运行费用。

　　多年来冷水机组的设计主要以冷冻水供、回水设计温差通常为5℃。冷水机组提供的冷量与冷冻水的供、回水温差和流量有关，计算公式为：Q=M*Cp*DT

　　式中假定比热Cp为常数。若所需的冷量Q不变，则既可采用增大流量M而减小温差DT的方案（即增加水泵耗功而减少机组耗功），又可采用减少流量M而增大温差DT的方案（即减少水泵耗功而增加机组耗功），而这2种方案的系统总能耗可能并不相等。

　　冷水机组能耗的变化：根据制冷原理，随着冷水出水温度降低，冷水机组蒸发温度相应降低，制冷循环中压缩功与节流损失增加，一般降低1℃蒸发温度，耗功约有3%的上升。不过，由于技术的发展，大型冷水机组的能效比越来越高，从而冷水机组的能耗在空调系统能耗中所占的比例也呈下降的趋势，这也是采用大温差水系统的有利因素。

　　从离心式冷水机组不同工况下性能参数表对比可知，大温差工况与常规温差工况相比，制冷机组耗功增加在12～45 kW之间，约为4%～8%。

　　根据离心式冷水机组性能参数表，以600 RT/800 RT/1 000 RT的机组为对象来选择对应的冷水泵和冷却水泵，如假定除离心式冷水机组外冷水管路的阻力为220 kpa,冷却水管路的阻力为200 kpa，通过选型对比可得出冷水泵及冷却水泵耗功约减少15～23 kW,约为25%～30%。

　　在大温差系统中只有很少的情况需要更换空调机组设备；同时，由于采用大温差系统，也为加大空调送风温差减小送风量提供了条件。总的来看，在能耗比较中，可以忽略空调机组能耗的变化。

　　由以上分析，在大温差系统中有部分风机盘管需要加大1档来满足使用要求，这样做增加了初投资，也增加了运行能耗。所以，在以风机盘管为主的空调系统中采用大温差水系统需要更为详细的计算和分析。

　　供水温差加大后，空调水系统管径减小，与空气接触面减小，相应的冷量损耗减小。

　　佛山希尔顿酒店项目大温差小流量冷水系统方案采用了美的2台1000RT离心机和2台600RT离心机，该系统采用2次变流量系统，2次冷冻水泵系统统计上难以确定，故现在只按照1次泵系统作对比。

　　从系统满负荷运行能耗对比可发现，随着温差的增大，水流量的确是减小了，制冷机组的能耗则反而上升，但冷却水水泵、冷冻水水泵及冷却塔的能耗是逐渐降低的，总体的能耗也是降低的。对比常规温差系统，每年大温差系统可节约7.4%的空调水系统运行费用。

　　如上所述，大温差小流量系统能够降低空调水系统总能耗。那么，该系统对初投资又有什么影响呢？

　　就“ 大温差小流量系统能够降低空调水系统总能耗”发表观点

近年来大温差小流量空调水系统方案受到广泛关注， 大温差小流量系统方案可以有效地优化系统，达到运行节能的效果，但要注意它并不只是着眼于系统中的某一设备，而是作通盘的考虑，追求系统总效率的提升和初投资的降低。在项目设计时应该注意在外部环境和内部功能区布局相结合条件下的空调系统特点，最大限度地挖掘项目的节能潜力，并综合考虑项目的初投资规模，大温差小流量的水系统方案可作为供冷半径大的集中冷源空调系统项目的解决方案示范。

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