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中高档旅馆免费热水供应系统在我国应用节能效果的初步评价

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

  摘要 本文分析了夏季中高档旅馆空调冷凝热免费热源热水供应系统(HRWH)在我国应用的意义,通过计算分析,得到了该系统在我国各主要城市应用的节能效果初步分析,并提出了在今后的研究中,有待解决的几个问题。
  
  关键词 免费热水供应系统 冷凝热 热岛效应
  
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  0 引言
  
  夏季,旅馆类建筑为了满足宾客对舒适、健康居住环境以及各种使用功能的要求,需要同时供冷和供热。在常规系统中,一般要设置两套独立的系统,分别供应冷量和热量,其优点是:热水供应系统与空调系统相互独立,互不干扰,易于调节。但是,近年来随着我国对“节能、环保”问题认识的逐渐增强,使得常规系统在实际运行中所暴露出来的问题也日益严重。因此,本文针对常规系统志存在的问题,提出了在中高档旅馆中利用空调冷凝热量进行免费热水供应的新系统(Heat Recovery Water Heating, 简称HRWH)。
  
  1 常规系统在实际运行中存在的问题
  
  常规系统是指在中高档宾馆中通常存在的空调系统与热水供应系统,图1是该系统的运行图示,从中我们可以发现以下的问题:
  
  图1 夏季旅馆类建筑常规热水供应与空调系统运行方式
  
  (1)空调冷凝热的直接排放造成的能量浪费问题
  
  空调冷凝热是空调系统制冷量与制冷机输入功率之和。从图1中,我们可以清晰的看到,夏季输入宾馆类建筑的能量大部分以冷凝热的形式排出,其中包括围护结构传热量、新风热量、太阳辐射得热量(属于外扰),照明、空调用电、人体散热等(属于内扰)。空调设计中对于中高档宾馆,一般取冷负荷指标为100——150W/m2,而冷凝热量一般为冷负荷的1.25倍左右,可见空调冷凝热量从数量上看相当庞大。因此,冷凝热直接排入大气势必造成大量宝贵能源的浪费。
  
  (2) 常规系统中的能耗问题
  
  在夏季冷凝热直接排放的同时,人们依旧有热量的需求,如生活热水供应、洗衣房用热、厨房洗涤用热以及室内游泳池加热等过程,这些用热场所的水温一般不高于65℃,为了满足这部分用热量的需求,在中高档宾馆中又要求设有燃煤(燃油燃气)锅炉或电锅炉供热系统,无疑又要输入一次能源,据调查[1],在以上场所消耗的能量达到30——35kg标准煤/m2,约占宾馆类建筑总能耗的8%左右。另外,将空调冷凝热排放至大气仍然要消耗能量,一般的水冷式系统主要包括冷却消耗及冷却塔两个主要部件,其能耗总和将占到宾馆空调系统总能耗的10%左右,折合耗电量约为6.5kWh/m2.
  
  (3)常规系统对环境的影响
  
  图1中,我们可以看出,夏季宾馆类建筑中常规热水供应系统与空调系统所造成的环境污染主要有两方面因素。其一,是如前所述燃料燃烧排出大量的CO2、SO2和粉尘等有害物,会导致生态环境污染破坏(如全球温暖化、酸雨等);其二,近年来,随着工业化社会的加剧,在夏季另一种环境问题越来越引起人们的注意,那就是所谓的“热岛效应”.据调查[2],世界各主要城市市区与郊外存在着温度差,市区内被较高温度的大气层笼罩着,温度差别年平均可达0.6——1.1℃,发达国家中的热岛效应更加明显,日本东京市繁华中心区与郊区的温差可达8℃。由于环境温度的升高,还恶化了分体式空调机组和窗机的工作环境,导致系统COP值下降,空调能耗增加。随着气温每升高1℃,相应空调系统的设备容量增加6%,而制冷机冷凝热与锅炉房废热的直接排放是造成这种热污染现象的主要因素之一。
  
  (4)热水供应系统运行费用问题
  
  在环保要求高的许多大城市中,已经严格限制燃煤锅炉房的使用。例如上海市,内环线以内不允许新建燃煤锅炉房;北京市,5环内逐步取消和不允许新建燃煤锅炉房;西安市,从1997年7月1日以后也不再批建燃煤锅炉房。因此,在中高档宾馆中,以燃气、燃油、电锅炉为热源的供热系统在逐年增多,而伴随其来的又是高额的运行费用。一般来讲,燃油、燃气锅炉供热系统的运行费用将达到燃煤锅炉房的2.5——3倍,而电锅炉供热系统将达到燃锅炉房的3.5倍左右。因此,热水供应的能耗费用问题已经直接影响到了中、高档旅馆类建筑的经济效益。
  
  2 空调冷凝热免费热水供应新系统(HRWH)的优点
  
  回收空调冷凝热用于热水供应,是在不降低建筑物使用功能和舒适性标准的前提下,将两个常规的独立性、单向性系统,改造成一个整体性、可循环性系统。由于省去了常规锅炉房热水供应系统,取而代之的是空调冷凝热回收系统进行热水供应,因此可以说该系统所供应的热量是免费的,故称免费热水供应系统(HRWH)。运行方式如图2所示,该系统主要具有以下几方面优点:
  
  图2 空调冷凝热免费热水供应系统
  
  (1)热水供应系统的热量来自空调冷凝热,节省了原来设置锅炉房热水供应系统的能源消耗,对于改造后的空调系统,输入基本相同的电能,不仅可以为建筑物提供空调负荷,而且同时也提供了热水供应负荷,大幅提高了空调系统的能耗利用
  
  率,可以说是一举两得。
  
  (2)取消了图1中的燃煤(燃油燃气)锅炉,从而消除了由热水供应消耗一次能源而引起的环境污染。
  
  (3)回收了一部分有价值的冷凝热量,缓解了原系统中的能源浪费问题,并且减少了冷凝热直接排放所造成的环境污

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