2020年6月29日至7月5日,国家发改委举办全国节能宣传周,主题为“绿水青山,节能增效”。宣传案例中多项案例应用了基于热回收的空气源热泵三联供技术,产生经济效益极为惊人,表现出大力推广三联供机组的决心。

空气源热泵

  事实上基于热回收采暖+热水+空调为一体的三联供广泛应用于酒店,酒店类项目用水量大,加热生活热水费用高,增加酒店的运营成本,三联供机组在夏季提供免费生活热水,产生的经济效益巨大。
  芬尼克兹三联供机组应用于武汉某10000平米五星级豪华酒店,充分体现了三联供机组强大的功能性和节能性,为三联供的推广、应用和设计提供了借鉴。夏季冷负荷大,热泵制冷时间长,有充分的冷凝热量进行回收利用,为三联供机组的应用创造了使用条件。
  然而一套系统却要同时满足三项负荷,复杂的系统为方案设计提出了巨大挑战。
  对症下药,三联供完美匹配酒店项目
  武汉维也纳酒店(阳光宇航店)位于湖北省武汉市江岸区后湖五路与兴业路交汇处,于2017年由国际名师亲自设计,是一家按照国际五星级标准设计建造的豪华商务型酒店,拥有各类客房189间,总建筑面积10000㎡,整体采用欧陆式风情设计,附设商务中心,多功能会议厅等配套设施。

空气源热泵

  项目建设初期,甲方拟使用三联供机组来降低运营成本,经过多次现场考察及调研,最终确定选择6台芬尼克兹PASRW130S-A空气源热泵模块机组+3台PASRW250S-V-QX三联供机组,满足项目夏季空调、冬季采暖和全年热水需求。
  项目配置40T生活热水水箱,充分利用夏季制冷模式下的热回收,有效达到降低运行成本的作用。水箱内增设布水器,充分扰流,避免产生热水分层现象,保证酒店热水供应的稳定性。
  系统剖析,多方面满足用户需求
  1.采用热回收设计、保证热水供应
  为满足生活热水供应的稳定性,系统设计时充分考虑冷凝热负荷的匹配性。首先从夏季空调与热水的使用时间上就非常匹配,制冷和热水均为24h运行,确保机组时时都能为加热热水提供热量。
  其次为平衡冷热负荷,配置大容量水箱。由于空调的冷负荷最大出现在下午,热水的热负荷最大出现在晚上,会造成三联供机组冷热负荷的不平衡,水箱能够很好地蓄热,保证在热水使用高峰期的供水量。
  最后在负荷上详细校核。经详细计算,酒店的总冷负荷为960KW,通常冷凝热可达制冷量的1.15~1.3倍,即产生的冷凝热达到1104~1248kW。
  酒店日最大热水需求量40t,加热热水所需平均制热量为Q=cm△t/T=4.2kJ/(kg·℃)×40t×30℃/(24×3600)=58kW,因此只需要回收冷凝热的5%,即可满足热水加热需求。

空气源热泵

  2.采用分区设计,平衡不同功能区冷热负荷
  项目各功能区中,大堂、客房均为24h使用,负荷较为均匀;而餐厅、会议室等场所仅在部分时间段使用,负荷波动大。
  末端负荷区中,大堂位于一楼、餐厅位于二楼、客房位于高层、会议室位于顶层。由于主机布置在地面,酒店客房、会议室等相对距离较远,水力损失较大。
  综合考虑不同功能区使用时间和空间分布差异,分为一层酒店大堂+二层餐厅系统、顶层会议室+酒店客房两个系统。系统负荷分布均匀、节能性好、水力稳定。

空气源热泵

  3.全方位静音设计,系统无声运行
  考虑到酒店客人休息时,对于环境静音要求高,在安装布置和机组配置上均进行了降噪处理。
  一方面在安装上进行减噪优化,主机布置在地面僻静处,远离客房;机组与基础之间加装弹簧减震器,削弱噪声传递,避免共振产生。
  另一方面,室内外设备均搭载先进静音技术。室外机组选用大圆径圆角轴流风叶,导风圈一体化设计,在保证风量充沛同时静音效果极佳,室内机组选用最新理念的大叶轮低转速风机,经严格动静平衡测试后与低噪电机配合使用,降低房间内的机器运转音。

空气源热泵

  4.软硬件双升级、系统稳定性好
  酒店为营业性场所,考虑系统稳定性,在系统设计的“软件”和机组配置“硬件”上进行了升级。本项目设计为闭式系统,多台主机并联使用,水泵两用一备,从配置上充分考虑了设备检修、意外时系统能正常运行。
  武汉素有“火炉”之称,为保证夏季高温运行稳定性,机组搭载一系列先进技术。采用PHNIX喷淋冷却技术,即使在50℃恶劣工况下,仍能保证安全高效运行;压缩机独有低压腔及双柔性设计,抗液击能力强,稳定性好。
  每天用电0.36kWh/㎡,节能效益显著
  项目于2016年开始施工,2017年施工完成交付使用,平稳运行至今,由于夏季40吨客房热水完全由冷凝热回收功能免费获得,节能效果十分显著。
  统计2018年系统夏季制冷、冬季采暖、全年热水的运行耗电量,汇总如下表:

空气源热泵

  该酒店实际总空调采暖面积6000㎡,空调、采暖、热水总耗电量为781694/6000=130kWh/(㎡·a),每天每平方米的用电量为=130/360=0.36kWh,当地电费单价为1元/kWh,每天每平米电费只要0.36元。能耗远低于夏热冬冷地区五星级酒店能耗合理区间值:140~245kWh/(㎡·a)(数据来源:周伟业.五星级酒店建筑能耗水平及节能潜力分析[D],天津.天津大学.2015)节能效果十分显著。
  运行稳定、舒适性好,甲方放心、用户满意
  整个系统运行期间制冷、制热、热水供应效果很好,室内温度可由房间温控器灵活调控,响应时间快速;末端的热水水量、水压稳定,无忽冷忽热现象。各使用区保持安静,无机组噪声困扰,得到入住客户的一致好评。
  酒店管理人员经过多年使用,评价道:
  系统非常稳定,减少了我们很多工作,基本上没有出现过大问题,有了小故障也有芬尼的服务人员给解决,上门服务的效率很高。使用这么多年,效果好,运行费用低,应该大力推荐!

空气源热泵

  变废为宝,强大功能的秘诀
  三联供实现免费热水的秘诀在于夏季冷凝热的变废为宝,空气源热泵本质是在少量电能驱动下搬运热量的装置,其能源利用形式见下表。在冬天时用于室内采暖,吸收室外空气热量;夏天时用于室内制冷,向室外排放热量,那么这部分高品位热量等同于被白白浪费掉,还造成了室外局部热污染。

空气源热泵

  将这部分热量变废为宝,就是三联供机组的核心秘诀。基于夏季建筑同时存在制冷和热水需求,回收向室外释放的冷凝热量热量,用于加热生活热水,实现夏季免费制取生活热水的效果。

空气源热泵

  正是由于三联供机组的独有节能设计,不仅比普通的冷暖机多出了制热水功能,还实现了夏季热水免费使用。