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中高檔旅館免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用節(jié)能效果的初步評(píng)價(jià)
摘要 本文分析了夏季中高檔旅館空調(diào)冷凝熱免費(fèi)熱源熱水供應(yīng)系統(tǒng)（HRWH）在我國(guó)應(yīng)用的意義，通過(guò)計(jì)算分析，得到了該系統(tǒng)在我國(guó)各主要城市應(yīng)用的節(jié)能效果初步分析，并提出了在今后的研究中，有待解決的幾個(gè)問(wèn)題。關(guān)鍵詞 免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng) 冷凝熱 熱島效應(yīng)
0 引言
夏季，旅館類建筑為了滿足賓客對(duì)舒適、健康居住環(huán)境以及各種使用功能的要求，需要同時(shí)供冷和供熱。在常規(guī)系統(tǒng)中，一般要設(shè)置兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，分別供應(yīng)冷量和熱量，其優(yōu)點(diǎn)是：熱水供應(yīng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)相互獨(dú)立，互不干擾，易于調(diào)節(jié)。但是，近年來(lái)隨著我國(guó)對(duì)"節(jié)能、環(huán)保"問(wèn)題認(rèn)識(shí)的逐漸增強(qiáng)，使得常規(guī)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中所暴露出來(lái)的問(wèn)題也日益嚴(yán)重。因此，本文針對(duì)常規(guī)系統(tǒng)志存在的問(wèn)題，提出了在中高檔旅館中利用空調(diào)冷凝熱量進(jìn)行免費(fèi)熱水供應(yīng)的新系統(tǒng)（Heat Recovery Water Heating, 簡(jiǎn)稱HRWH）。
1 常規(guī)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題
常規(guī)系統(tǒng)是指在中高檔賓館中通常存在的空調(diào)系統(tǒng)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)，圖1是該系統(tǒng)的運(yùn)行圖示，從中我們可以發(fā)現(xiàn)以下的問(wèn)題：
圖1 夏季旅館類建筑常規(guī)熱水供應(yīng)與空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行方式
（1）空調(diào)冷凝熱的直接排放造成的能量浪費(fèi)問(wèn)題
空調(diào)冷凝熱是空調(diào)系統(tǒng)制冷量與制冷機(jī)輸入功率之和。從圖1中，我們可以清晰的看到，夏季輸入賓館類建筑的能量大部分以冷凝熱的形式排出，其中包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量、新風(fēng)熱量、太陽(yáng)輻射得熱量（屬于外擾），照明、空調(diào)用電、人體散熱等（屬于內(nèi)擾）。空調(diào)設(shè)計(jì)中對(duì)于中高檔賓館，一般取冷負(fù)荷指標(biāo)為100～150W/m2，而冷凝熱量一般為冷負(fù)荷的1.25倍左右，可見(jiàn)空調(diào)冷凝熱量從數(shù)量上看相當(dāng)龐大。因此，冷凝熱直接排入大氣勢(shì)必造成大量寶貴能源的浪費(fèi)。
（2） 常規(guī)系統(tǒng)中的能耗問(wèn)題
在夏季冷凝熱直接排放的同時(shí)，人們依舊有熱量的需求，如生活熱水供應(yīng)、洗衣房用熱、廚房洗滌用熱以及室內(nèi)游泳池加熱等過(guò)程，這些用熱場(chǎng)所的水溫一般不高于65℃，為了滿足這部分用熱量的需求，在中高檔賓館中又要求設(shè)有燃煤（燃油燃?xì)猓╁仩t或電鍋爐供熱系統(tǒng)，無(wú)疑又要輸入一次能源，據(jù)調(diào)查[1]，在以上場(chǎng)所消耗的能量達(dá)到30～35kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m2，約占賓館類建筑總能耗的8%左右。另外，將空調(diào)冷凝熱排放至大氣仍然要消耗能量，一般的水冷式系統(tǒng)主要包括冷卻消耗及冷卻塔兩個(gè)主要部件，其能耗總和將占到賓館空調(diào)系統(tǒng)總能耗的10%左右，折合耗電量約為6.5kWh/m2。
（3）常規(guī)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響
圖1中，我們可以看出，夏季賓館類建筑中常規(guī)熱水供應(yīng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)所造成的環(huán)境污染主要有兩方面因素。其一，是如前所述燃料燃燒排出大量的CO2、SO2和粉塵等有害物，會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境污染破壞（如全球溫暖化、酸雨等）；其二，近年來(lái)，隨著工業(yè)化社會(huì)的加劇，在夏季另一種環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越引起人們的注意，那就是所謂的"熱島效應(yīng)"。據(jù)調(diào)查[2]，世界各主要城市市區(qū)與郊外存在著溫度差，市區(qū)內(nèi)被較高溫度的大氣層籠罩著，溫度差別年平均可達(dá)0.6～1.1℃，發(fā)達(dá)國(guó)家中的熱島效應(yīng)更加明顯，日本東京市繁華中心區(qū)與郊區(qū)的溫差可達(dá)8℃。由于環(huán)境溫度的升高，還惡化了分體式空調(diào)機(jī)組和窗機(jī)的工作環(huán)境，導(dǎo)致系統(tǒng)COP值下降，空調(diào)能耗增加。隨著氣溫每升高1℃，相應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備容量增加6%，而制冷機(jī)冷凝熱與鍋爐房廢熱的直接排放是造成這種熱污染現(xiàn)象的主要因素之一。
（4）熱水供應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用問(wèn)題
在環(huán)保要求高的許多大城市中，已經(jīng)嚴(yán)格限制燃煤鍋爐房的使用。例如上海市，內(nèi)環(huán)線以內(nèi)不允許新建燃煤鍋爐房；北京市，5環(huán)內(nèi)逐步取消和不允許新建燃煤鍋爐房；西安市，從1997年7月1日以后也不再批建燃煤鍋爐房。因此，在中高檔賓館中，以燃?xì)狻⑷加汀㈦婂仩t為熱源的供熱系統(tǒng)在逐年增多，而伴隨其來(lái)的又是高額的運(yùn)行費(fèi)用。一般來(lái)講，燃油、燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用將達(dá)到燃煤鍋爐房的2.5～3倍，而電鍋爐供熱系統(tǒng)將達(dá)到燃鍋爐房的3.5倍左右。因此，熱水供應(yīng)的能耗費(fèi)用問(wèn)題已經(jīng)直接影響到了中、高檔旅館類建筑的經(jīng)濟(jì)效益。
2 空調(diào)冷凝熱免費(fèi)熱水供應(yīng)新系統(tǒng)（HRWH）的優(yōu)點(diǎn)
回收空調(diào)冷凝熱用于熱水供應(yīng)，是在不降低建筑物使用功能和舒適性標(biāo)準(zhǔn)的前提下，將兩個(gè)常規(guī)的獨(dú)立性、單向性系統(tǒng)，改造成一個(gè)整體性、可循環(huán)性系統(tǒng)。由于省去了常規(guī)鍋爐房熱水供應(yīng)系統(tǒng)，取而代之的是空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)進(jìn)行熱水供應(yīng)，因此可以說(shuō)該系統(tǒng)所供應(yīng)的熱量是免費(fèi)的，故稱免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng)（HRWH）。運(yùn)行方式如圖2所示，該系統(tǒng)主要具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：
圖2 空調(diào)冷凝熱免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng)
（1）熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱量來(lái)自空調(diào)冷凝熱，節(jié)省了原來(lái)設(shè)置鍋爐房熱水供應(yīng)系統(tǒng)的能源消耗，對(duì)于改造后的空調(diào)系統(tǒng)，輸入基本相同的電能，不僅可以為建筑物提供空調(diào)負(fù)荷，而且同時(shí)也提供了熱水供應(yīng)負(fù)荷，大幅提高了空調(diào)系統(tǒng)的能耗利用
率，可以說(shuō)是一舉兩得。
（2）取消了圖1中的燃煤（燃油燃?xì)猓╁仩t，從而消除了由熱水供應(yīng)消耗一次能源而引起的環(huán)境污染。
（3）回收了一部分有價(jià)值的冷凝熱量，緩解了原系統(tǒng)中的能源浪費(fèi)問(wèn)題，并且減少了冷凝熱直接排放所造成的環(huán)境污
染。
（4）減少了原空調(diào)系統(tǒng)中冷卻水系統(tǒng)冷卻塔的規(guī)模及其運(yùn)行費(fèi)用。
3 免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng)（HRWH）在我國(guó)應(yīng)用節(jié)能效果的初步評(píng)價(jià)
前文闡述了免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng)在理論上具有一定的實(shí)用價(jià)值，但是該系統(tǒng)的實(shí)際節(jié)能效果與氣象條件、建筑特點(diǎn)及使用功能與因素有很大關(guān)系。本節(jié)選擇香港、上海、西安、北京、烏魯木齊、哈爾濱六個(gè)典型城市的氣象資料為計(jì)算依據(jù)，將具有相同使用功能的賓館標(biāo)準(zhǔn)雙人房間作為研究對(duì)象，對(duì)新系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用的前景從量的
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