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)問題。關(guān)鍵詞免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng)冷凝熱熱島效應(yīng)B0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，近年來隨著我國(guó)對(duì)“節(jié)能、環(huán)?！皢栴}認(rèn)識(shí)的逐漸增強(qiáng)，使得常規(guī)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中所暴露出來的問題也日益嚴(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)（HEATRECOVERYWATERHEATING,簡(jiǎn)稱HRWH）。1常規(guī)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的問題常規(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100150W/M2，而冷凝熱量一般為冷負(fù)荷的125倍左右，可見空調(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3035KG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65KWH/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，隨著工業(yè)化社會(huì)的加劇，在夏季另一種環(huán)境問題越來越引起人們的注意，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)0611，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?、電鍋爐為熱源的供熱系統(tǒng)在逐年增多，而伴隨其來的又是高額的運(yùn)行費(fèi)用。一般來講，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253倍，而電鍋爐供熱系統(tǒng)將達(dá)到燃鍋爐房的35倍左右。因此，熱水供應(yīng)的能耗費(fèi)用問題已經(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)的熱量來自空調(diào)冷凝熱，節(jié)省了原來設(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)用的前景從量的方面做以初步評(píng)價(jià)。31旅館建筑的使用功能及參數(shù)選擇旅館是綜合性的公共建筑物，它向顧客提供一定時(shí)間的住宿，也可以提供飲食、健身、會(huì)議、購物等服務(wù)。一般而言，旅館類建筑尤其是中高檔旅館，自身都具有較為獨(dú)特的使用功能，可以說每家旅館的實(shí)際情況差異很大。為了使各城市間更具有可比性，本文所選擇的六個(gè)城市旅館建筑，在與本文相關(guān)的功能部位具有相同參數(shù)，比如空1調(diào)區(qū)面積、客房數(shù)、餐位、游泳池容積等。建筑基本參數(shù)值參看表31，不同地點(diǎn)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)見表32。旅館類建筑基本參數(shù)表31建筑面積（M2）空調(diào)區(qū)面積（M2）客房數(shù)間（間）床位（床）員工（人）餐廳座位（酒吧）洗衣房泳池參數(shù)長(zhǎng)寬高51000357004008008001000300濕洗25815（M3）建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)表32地點(diǎn)外墻窗遮陽系數(shù)窗墻比香港24磚墻K192W/M2單層鋼窗K64W/M20540上海西安北京37磚墻K149W/M2雙層鋼窗K3W/M20540哈爾濱49磚墻K12W/M2雙層鋼窗K3W/M207540烏魯木齊32熱水供應(yīng)耗熱量計(jì)算中高檔旅館熱水供應(yīng)耗熱量主要包括洗浴、洗滌、洗衣房、游泳池等加熱場(chǎng)所。本節(jié)采用靜態(tài)法，即熱量指標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算，各用熱場(chǎng)所用熱量指標(biāo)與計(jì)算結(jié)果見表33。雖然這個(gè)結(jié)果不能真實(shí)反映各用熱場(chǎng)所逐時(shí)用熱量變化規(guī)律，但是由于本文僅考慮其量的大小，并選擇逐天作為研究單位，所以該方法是可取的。從表33中，我們可以看出，各用熱場(chǎng)所的耗熱量大小不一，其中洗浴占總耗熱量的60左右，洗滌和洗衣房用熱分別占到12和23，而游泳池加熱耗熱量?jī)H占總耗熱量的5左右，可以說旅館類建筑中游泳池的存在與否，對(duì)熱水供應(yīng)耗熱量的影響不大。各用熱場(chǎng)所用熱量指標(biāo)耗熱量計(jì)算表33項(xiàng)目生活熱水功用客房員工客房餐廳員工循環(huán)水加熱補(bǔ)水加熱單位L/D人L/D座L/D座M3/HM3/D指標(biāo)20040324875217103315水溫?zé)崴?5；冷水15耗熱量KJ/D房間8380016760201122553311365523869791884各用熱場(chǎng)所占總耗熱量百分比491112146341總耗熱量QH171570KJ/D房間燃料量（標(biāo)煤）584KG標(biāo)煤/（D房間）注洗衣房單位重量干衣熱水用量25L/KG干衣。33空調(diào)冷凝熱計(jì)算對(duì)空調(diào)冷凝熱（QC）計(jì)算，實(shí)際上就是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)效率負(fù)荷的計(jì)算，其值的大小一方面可以衡量空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱的供熱能力，另一方面可以確定空調(diào)冷卻系統(tǒng)冷卻塔規(guī)模。因此，本文采用冷負(fù)荷系數(shù)法對(duì)各地區(qū)空調(diào)冷負(fù)荷進(jìn)行逐時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)算。計(jì)算內(nèi)容包括外墻和屋面瞬變傳熱冷負(fù)荷、外玻璃窗瞬變傳熱冷負(fù)荷、透過玻璃窗的日射得熱冷負(fù)荷、設(shè)備散熱冷負(fù)荷、照明散熱冷負(fù)荷以及人體散熱冷負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷等，各地區(qū)計(jì)算結(jié)果見圖31。圖31各地區(qū)冷凝熱與生活熱水熱量逐日分布圖（一）圖31各地區(qū)冷凝熱與生活熱水熱量逐日分布圖（二）34結(jié)果分析與比較經(jīng)過去上述計(jì)算，我們得到了各地區(qū)逐日冷凝熱與日熱水供應(yīng)耗熱量的分布值，從而可以得到各地區(qū)應(yīng)用免費(fèi)熱水供應(yīng)系統(tǒng)（HRWH）的節(jié)能效果分析。首先定義一個(gè)參數(shù)C，逐日冷凝熱能力系數(shù)，定義為CQC/QH逐日冷凝熱能力系數(shù)C是中高檔旅館日總冷凝熱量與所需熱水供應(yīng)耗熱量的比值，它代表各地區(qū)賓館空調(diào)系統(tǒng)逐日冷凝熱供熱能力，同時(shí)也控制著HRWH系統(tǒng)在空調(diào)期內(nèi)的運(yùn)行模式。當(dāng)C1時(shí)，熱水供應(yīng)負(fù)荷完全由空調(diào)冷凝熱承擔(dān)，還要啟動(dòng)冷卻塔，排出多余的冷凝熱量；輔助熱源停機(jī)；當(dāng)C1時(shí)，熱水供應(yīng)負(fù)荷完全由空調(diào)冷凝熱承擔(dān)，冷卻塔與輔助熱源均處于停機(jī)狀態(tài)；當(dāng)C1時(shí)，熱水供應(yīng)耗熱量由空調(diào)冷凝熱和輔助熱水供應(yīng)系統(tǒng)共同承擔(dān)，冷卻塔停止運(yùn)行。由此可見，各地區(qū)空調(diào)期內(nèi)C1的天數(shù)越多，于HRWH系統(tǒng)越有利。以下是計(jì)算結(jié)果及分析。（1）各城市HRWH系統(tǒng)C值分布圖32、表34對(duì)各地區(qū)HRWH系統(tǒng)C值分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，從中可以看出我國(guó)大部分典型城市均具有較長(zhǎng)的空調(diào)期，南方沿海城市如香港地區(qū)全年有60的空調(diào)天數(shù)，并且其中C1的天數(shù)占64，上海、西安兩地的空調(diào)期天數(shù)也達(dá)到全年的30以上，值得一提的是北京、烏魯木齊兩地，雖然其空調(diào)期并不象前幾個(gè)地區(qū)那樣漫長(zhǎng)，然而空調(diào)期內(nèi)C1的天數(shù)分別達(dá)到84和92，可以說在空調(diào)期內(nèi)幾乎不用輔助加熱措施，因此這兩地應(yīng)用HRWH系統(tǒng)也是十分有利的。相比之下，哈爾濱地區(qū)不但沒有較為充分的空調(diào)期天數(shù)，而且C值的分布也不是很理想的，不適宜采暖用HRWH系統(tǒng)。圖32各地區(qū)值分布天數(shù)HRWH系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用的節(jié)能效果初步分析表34項(xiàng)目地點(diǎn)香港上海西安北京烏魯木齊哈爾濱1空調(diào)期天數(shù)（天）22512713410887672C1天數(shù)（占空調(diào)期總天數(shù)比例）10346725750377670697924363C1天數(shù)（）4118141119141514111381241C08天數(shù)（）5223282243321413782131508C06天數(shù)（）231011915113314216C06天數(shù)（）6321767常規(guī)空調(diào)冷卻塔排熱量峰值220748242614253114250589247235240127KJ/D房8HRWH冷卻塔排熱量峰值491787104481544790197566568557KJ/D房9HRWH冷卻塔規(guī)模減少百分比（）77770767868569471410空調(diào)期常規(guī)熱水供應(yīng)系統(tǒng)耗熱量（GJ/房）38602179229918531493115011空調(diào)期HRWH系統(tǒng)輔助加熱量（GJ/房）25811421204201311812HRWH系統(tǒng)節(jié)約能量（GJ/房）36022065208718111480103213節(jié)約能量折合標(biāo)煤量（KG/房）122528702367098861597503293508614節(jié)約能量占常規(guī)系統(tǒng)能耗百分比（）93329477907897739913897315各式各樣區(qū)節(jié)能效果比較349200202176143100綜上所述，應(yīng)用HRWH系統(tǒng)/的首要條件是擁有較為理想的空調(diào)期天數(shù)以及適宜的C值分布。（2）各城市HRWH系統(tǒng)冷卻塔規(guī)模及運(yùn)行能耗變化空調(diào)冷卻系統(tǒng)的峰值排熱代表著冷卻系統(tǒng)冷卻塔的規(guī)模，HRWH系統(tǒng)中為了不影響制冷效果，冷卻水環(huán)路和冷卻消耗的規(guī)模要維持不變，但是由于部分冷凝熱量要承擔(dān)熱水供應(yīng)耗熱量，冷卻塔峰值排熱量會(huì)減少，從而引起冷卻塔規(guī)模的變小。從圖33、表34中我們中以看出，各城市HRWH系統(tǒng)冷卻塔峰值排熱均發(fā)生顯著變化，變化范圍都在7080左右。因此，保守說HRWH系統(tǒng)在全國(guó)大部分城市的應(yīng)用中，冷卻塔規(guī)模都會(huì)有50的縮減，節(jié)約了一定的初投資。另外，由于冷卻塔的開啟受C值的控制，因此冷卻塔運(yùn)行能耗也會(huì)發(fā)生變化。從圖34中，我們可以看出，冷卻塔能耗的降低也受空調(diào)期天數(shù)及C值影響，其中香港地區(qū)冷卻塔能耗降低到常規(guī)系統(tǒng)的8，上海、西安兩地在10左右，北京、烏魯木齊在15左右，哈爾濱由于空調(diào)期內(nèi)C1的天數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于C1的天數(shù)，即空調(diào)期內(nèi)HRWH系統(tǒng)以輔助加熱為主，因此，冷卻塔能耗降低到常規(guī)系統(tǒng)的8。圖33各城市HRWH系統(tǒng)冷卻塔規(guī)模變化圖圖34各城市HRWH系統(tǒng)冷卻塔總排熱量變化（3）各城市HRWH系統(tǒng)熱水供應(yīng)耗熱量及節(jié)能效果分析HRWH系統(tǒng)主要節(jié)能點(diǎn)就在于它能提供免費(fèi)的熱水供應(yīng)耗熱量，下圖以哈爾濱市常規(guī)熱水供應(yīng)耗熱量為基準(zhǔn)，繪制出各城市旅館類建筑在應(yīng)用HRWH前后耗熱量的相對(duì)值比較，從圖35、表34中可以看出，香港地區(qū)空調(diào)期內(nèi)平均每間客房可節(jié)約標(biāo)煤122噸，其節(jié)能效果是哈爾濱的349倍，上海、西安也可以收到2倍的節(jié)能效果。北京、烏魯木齊在空調(diào)期內(nèi)輔助加熱量接近于零，通過適當(dāng)?shù)男顭崾侄?，這兩個(gè)地區(qū)有希望在空調(diào)期內(nèi)徹底杜絕鍋爐房及輔助熱源的啟用，因此，北京、烏魯木齊使用HRWH系統(tǒng)也是非常有利的。該系統(tǒng)雖然在哈爾濱地區(qū)同樣能收到一定的節(jié)能效果，但是由于其短暫的空調(diào)期以及C1的天數(shù)過多，系統(tǒng)在空調(diào)期內(nèi)要頻繁啟動(dòng)輔助熱源，增添了系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜程度，得不償失。圖35各城市HRWH熱水供應(yīng)系統(tǒng)節(jié)能效果分析4HRWH系統(tǒng)的幾個(gè)注意問題1冷凝熱與熱用戶各自的不平衡性冷凝熱是隨著冷負(fù)荷的變化而變化的，而冷負(fù)荷又是隨著室外氣象參數(shù)、人員流動(dòng)、地理位置以及時(shí)間等參數(shù)變化，因此冷凝熱的變化規(guī)律受多因素的影響；另一方面，雖然夏季旅館類建筑中，存在很多用熱場(chǎng)所，但各用熱場(chǎng)所均為動(dòng)態(tài)運(yùn)行，其運(yùn)行規(guī)律受到工作制度，人員生活習(xí)慣以及天氣情況等因素制約3。因此，冷凝熱與熱水供應(yīng)日逐時(shí)變化規(guī)律以及季節(jié)性變化規(guī)律呈現(xiàn)出很強(qiáng)的波動(dòng)性，在今后對(duì)該系統(tǒng)的研究與應(yīng)用中，一定要把握好兩者動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，從而可以確定比較理想的冷凝熱，以及運(yùn)行模式。（2）系統(tǒng)形式的研究空調(diào)冷凝熱作為免費(fèi)熱源