桂林市星级宾馆中央空调节能减排调研

摘要: 本文从现代能源的应用及环境污染、现代暖通空调系统的节能与可持续发展、传统宾馆暖通空调系统及其存在问题三个方面出发,就地表水源热泵对水源系统的要求,通过对桂林市星级宾馆的气候、水资源条件的分析,确定该系统对桂林市星级宾馆的实用性,并对桂林市榕湖饭店应用地表水源热泵形态进行了实际调研。最后从空调负荷分析、初投资分析、系统运费分析、以及投资回收期分析四个方面对星级宾馆水源热泵应用推广的可行性分析。

Abstract: From the application of modern energy and environmental pollution, modern hvac system of energy saving and sustainable development, traditional hotel hvac systems and its existing problems the three aspects, for the surface of the water source &heat pump water system, based on the requirements of the Guilin star hotels climate, the analysis of water resources conditions, the system of Guilin star hotels, and the practicability of the surface of the water source &heat pump Ronghu hotel application form of the actual research. Finally, from air-conditioning load analysis, initial investment analysis, system analysis, and the investment capital is recovered freight analysis from four aspects to popularize the water source &heat pump star-rated hotel of feasibility analysis.

关键词:地表水源热泵;星级宾馆;节能;减排;可行性

Key words: surface water pump;star-rated hotels;energy-saving;emissions;feasibility

中图分类号:TK01+8 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)20-0101-03

1调研的背景及意义

目前我国的建筑能耗不断增加,占据社会总能耗的27%以上,且其总量呈逐年上升趋势。其中2/3为暖通空调系统所消耗。根据暖通空调行业的研究成果,如果采取相应的节能技术,使现有空调系统节能20%～50%,是完全可能的。从可持续发展的角度看,利用可再生能源及提高能源利用效率是降低建筑能耗的根本途径,热泵技术的开发满足了节约与环保的双重要求,而其中的水源热泵技术更是具有巨大的发展潜力,丰富的地表水和地下水以及生活污水都可以用作水源热泵机组的冷热源。因此,大力发展水源热泵技术对空调节能具有非常大的现实意义。在我国南方地区,常见的采暖方式很多,但从其使用能源的过程来看,过程可以简单的概括为:夏天采用冷却塔+水冷空调主机+末端空调设备实现制冷,全年生活热水及冬季供暖,采用燃油锅炉或者电加热锅炉,这种传统的供暖模式在长期运行中,发现存在以下一些问题:①能源利用率低。②高位能(如煤、燃气、油、电等)的使用不合理。③传统供暖方式对环境的影响。④常见的供暖模式设备利用率低,初投资大。

综上所述,现有常规的供暖模式是一种“热源消耗高位能源、向建筑物室内提供低温的热量、向环境排放废物(如废热、废气、废渣等)的单向性的模式。这种供暖模式既耗能又污染环境。而热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置,它虽然会消耗一定的高位能,但理论上供给用户的却是消耗的高位能和吸取的低位能的总和。

水源热泵技术以其无污染、效能高、运行稳定、一机多用、利用可再生能源等特点已被世界各地广泛应用。在国家日益重视建筑节能的今天,水源热泵空调系统有着巨大的节能潜力和广阔的应用前景。而地表水源热泵系统的适用性与地区的地表水量、水温、水质以及室外气候条件有关,水源热泵系统对水源系统的要求是:水量充足、水温适度、水质适宜、供水稳定。水源热泵理论上可以利用一切的水资源,其实在实际工程中,不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。对于开式系统,能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对于开式系统而言,主要需要解决水温,水量和清洁度的问题。

2桂林市星级宾馆应用地表水源热泵空调系统的条件分析

2.1 气候条件桂林市地处南岭山系的西南部,平均海拔150米,典型岩溶地貌,地处广西壮族自治区东北部,北纬24°18″-25°41″,属中亚热带季风气候。境内气候温和,雨量充沛,无霜期长,光照充足,热量丰富,夏长冬短,四季分明且雨热基本同季。年平均气温为18.9 ℃。8月最热,月平均气温为23℃;1月最冷,月平均气温15.6℃。年平均无霜期309天,年平均降雨量1949.5mm。平均蒸发量1490～1905mm。年平均相对湿度为73～79%。年平均日照时数为1670h。平均气压为994.9kPa。

2.2 水资源条件桂林市的水系以两江四湖为主。两江四湖――是桂林市中心区的漓江、桃花江、榕湖、杉湖、桂湖、木龙湖等环城水系的总称。

漓江位于中国广西壮族自治区南岭山脉西南部,属珠江水系,全长214 km,流域总面积6,050 km2,总人口约为150万人。流域年总降水量为108亿m3,年平均降水量为1 900 mm,其中蒸发量损失约为28亿m3,水资源总量为80亿m3。其中,地表水资源总量为71亿m3 (加上跨流域引水1亿m3),地下水10亿m3。流域人均水资源为5 020.5 m3,地表水资源人均4 623 m3,远远高于全国人均水平2 700 m3/人。根据国际水资源丰富程度指标,漓江流域属于人均水资源量丰富地区。对于漓江来说,水资源需求包括河道外国民经济用水(包括人类生存、发展的用水)和维持水文景观生态平衡的河道内景观生态用水两部分。流域河道外国民经济用水主要集中在桂林城区(含)以上地段,2000年为11.51亿m3,占全流域63%。流域河道外国民经济用水为18.328亿m3,仅占流域水资源总量的22.91%,可以认为流域的水资源开发仍有潜力。只要桂林在枯水季节能够保持30 m3/s的水量,则流域的水资源的承载力是可以满足流域经济社会与生态的可持续发展的需要。因此,桂林城区以上段选为地表水资源平衡计算段,水资源的保证率为95%(特枯年)。

以上由2000年分月别分地段的河道外用水,预测2010年、2020年的河道外用水量。根据20年桂林水文站的流量资料分月别计算水资源供给量。

2.3小结以上分析了桂林市的水资源和气候环境的因素以及地表水源热泵系统对水资源的要求。桂林市的大部分星级宾馆都位于两江四湖周边,而影响地表水源系统运行效果的重要因素主要是水量、水温、水质和供水稳定性。漓江水容量和水质,以及温度的范围均满足开式水源热泵系统的要求。

3桂林市榕湖饭店应用水源热泵系统调研

桂林市榕湖饭店原来在夏天时采用冷却塔+水冷空调主机+锅炉+末端设备实现制冷,全年供生活热水及冬季供暖。根据榕湖饭店三面环湖的特点,设计单位于2004年初开始探讨利用榕湖水的水源热泵中央空调综合节能系统在榕湖饭店应用的可行性。前期做了一年多的大量调查研究和试验,进行了许多技术创新,在2006年为其设计投资兴建了广西首例地表水源热泵系统。

改进的系统设计为两台热回收双冷凝器水源热泵机组取代原有冷却塔+水冷空调主机+锅炉系统,直接利用桂林榕湖作为机组的冷热源(未采用板换)。该机组可以在夏季空调制冷的同时利用热回收技术免费获得生活热水,冬季则用一台机组采暖,一台机组生产生活热水。在改造工程中还对整个机房部分做了自动化改造,大大减轻了操作和管理强度。

这套系统成功投入运行,全年为整个饭店提供空调和生活热水,保证饭店的正常营业要求和重要的国宾接待任务。特别在2008年1月桂林遇到五十年一遇的冰冻灾害,榕湖湖水温度最低为3.5℃,在这种极端恶劣的气候条件下,改造后的水源热泵系统依然能平稳、高效的运行,无需任何辅助加热设备,保证了饭店的供暖和超量的供应生活热水,并以优质的售后服务,圆满完成对总书记及相关领导的接待的政治任务。设计的这套系统经受了严峻考验后,事实证明是完全成功的,也代表了当今地表水水源热泵系统最先进的技术水平。设计安装的这套新型节能环保的水源热泵系统2006年在榕湖饭店投入运行以后,和原榕湖饭店传统的中央空调系统相比,显现出强大的优势,主要表现在以下几个方面:①节能效果显著。与原榕湖饭店传统中央空调相比,设计安装的水源热泵系统在2006年8月份投入至2007年7月,运行一年来为饭店节省空调费用1309507元,比原系统节约了49.5%,宾馆住宿的利润一般为5%,以每位客人平均消费1200元计算,这相当于每年为酒店增加了20000位客人,占全年接待人数的一半。②环保作用突出。整套系统无需锅炉,投入运行一年就为榕湖饭店节省了257.4吨柴油,相当于节约了389吨标准煤,减少了1011吨二氧化碳、9338公斤二氧化硫、2723公斤氮氧化物的排放,环保作用突出。③降低运行维护成本。原系统由6人全职操作,2人负责维护整个系统,改进后系统实现了全自动化智能控制,只需兼职人员操作。

4桂林市星级宾馆水源热泵系统应用推广的可行性分析

4.1 桂林市星级宾馆概况桂林市的星级宾馆绝大部分在桂林市两江四湖周围,也就是说这些处于丰富地表水资源周边的星级宾馆具有采用水源热泵系统的环境优势,由于桂林市两江四湖环城水系的改造,地表水资源分布比较平均,也为水源热泵系统的应用打下了良好的基础。

4.2 桂林市星级宾馆推广应用水源热泵系统的初步经济性分析

根据我们的调查,桂林市星级宾馆中有30家以上空调热水系统设备运行已有12年以上,即将进入报废期,基本到了设备更新阶段,为水源热泵系统的推广提供了良好的机遇。现以四星级桂林饭店为例进行水源热泵系统设备分析:设计夏季制冷210天,过渡季节110天,冬季45天,空调平均运行时间为12小时,宾馆平均60%负荷计,夏季和过渡季节生活热水用量为80T/天(55℃),需换热量为240万大卡/天,冬季约150T/天(55℃),需总换热量为525万大卡/天。燃气锅炉效率为90%,燃气发热量=8500Kcal/Nm3,天燃气按4.0元/Nm3计,电价按0.8元/kwh计,每天热水量按80吨计。初投资分析饭店使用设备明细和估价表见表1,表2。能耗比较表见表3。水源热泵系统与冷水机组+热水锅炉系统投资回收比较见表4。

由估算数据可以看出水源热泵系统的运行费用比冷水机组+热水锅炉系统降低41.2%,其回收年限为0.946年,通常情况下,只要其投资回收期≤5年就可认为此系统是可以作为优选方案的。由于桂林市大部分星级宾馆都位于桂林市两江四湖周边,具有得天独厚的地理优势,对于节能减排,有很好的发展空间和潜力,值得推广。

5结论

本论文以桂林市星级宾馆空调采暖耗能为调研对象,并对水源热泵技术在桂林市星级宾馆推广可行性进行了分析。本文通过桂林市气象局和水文提供的资料进行了统计,对桂林市星级宾馆的分布分析,并结合实例进行了经济性分析和比较,较为全面地总结了使用地表水源热泵系统的特点。现文所得的结论总结如下:

(1)通过对桂林地区气候条件、水资源条件、地表水源热泵系统对水源系统要求的分析,探讨该系统在桂林市星级宾馆应用的可行性;通过对漓江的相关参数的研究发现:漓江江水水温度常年都在10~25℃间波动,此种温水作为水源热泵系统的冷却水相当节能。

(2)地表水源热泵技能效果显著。通过对榕湖宾馆实例的分析,地表水源热泵系统比普通空调热水系统节能49.5%。

(3)环保作用突出。以榕湖饭店为例,整套系统无需锅炉,投入运行一年就为榕湖饭店节省了257.4吨柴油,相当于节约了389吨标准煤,减少了1011吨二氧化碳、9338公斤二氧化硫、2723公斤氮氧化物的排放。如广泛推广到各星级宾馆,每年可有效的减少对大气环境污染的排放量。

(4)较低的运行成本和较低的建筑成本。水源热泵系统使用寿命15年以上,供热、生活热水锅炉使用寿命最多八年便要更换。水源热泵系统由于系统简单,运行可靠,设计实现了全自动化智能控制,只需兼职人员操作。且热泵机组体积小占地面积小。

(5)能为酒店创造更多的价值。宾馆的利润一般为5%,要获取更多的利润,最有效的方式就是节能。

(6)投资回收期快。

(7)桂林市大部分星级宾馆的空调热水系统即将进入报废期,这给水源热泵系统提供了有利的机遇。

水源热泵技术是一项环保节能的技术,对于社会的发展和减少环境污染的排具有明显的优势和成效,可以达到人与环境的双赢。水源热泵系统的推广,出了技术和成本上的进一步完善外,还需要政府进一步完善水资源利用的相关法律法规,使技术在运用上做到有法可依,有章可循。

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