武漢市金字塔酒店冬季空調(diào)設(shè)計

武漢市金字塔酒店冬季空調(diào)設(shè)計

1酒店設(shè)計目標(biāo)武漢金石酒店是一座高層建筑。酒店位于13層，占地面積約1.4萬米，部分地下建筑面積約310平方米。酒店以客房為主,兼營餐飲、金融、商務(wù)等,按四星級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。酒店于2002年元月開始施工,2003年元旦試營業(yè)。由于該酒店位于武漢市江漢區(qū)的繁華地帶,按城市規(guī)劃和環(huán)保要求,不得采用燃煤鍋爐供熱,設(shè)計時,確定采用電鍋爐水蓄熱冬季空調(diào)方案。本文扼要介紹該酒店集中空調(diào)冬季水蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計,以供交流。2武漢蓄能系統(tǒng)用電優(yōu)惠措施的現(xiàn)狀眾所周知冬季空調(diào)非蓄能供熱方案的最大弊端是設(shè)備初投資大,常年運行費用高。武漢市從1999年起開始實行分時電價,并根據(jù)湖北省經(jīng)貿(mào)委、湖北省電力公司等關(guān)于鼓勵電熱消費及對采用蓄能技術(shù)的電熱鍋爐執(zhí)行分時電價的政策,進一步明確了采用電熱鍋爐及蓄能系統(tǒng)的用電優(yōu)惠措施。在這些措施的推動下,武漢市近幾年來武漢國際會展中心、湖北劇場等多項大型工程中采用了空調(diào)蓄能技術(shù),取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。武漢市規(guī)定,對使用蓄熱式電鍋爐、蓄冰(冷)式集中空調(diào)的客戶執(zhí)行非普工業(yè)電價,同時執(zhí)行分時電價。2002年武漢市蓄熱式電鍋爐的分時計價時段及電價見下表。由分時電價可知,采用蓄能供熱時,峰段停止鍋爐運行具有顯著的經(jīng)濟效益,故設(shè)計單位推薦采用電鍋爐蓄能供熱方案,并被建筑業(yè)采納。3蓄熱水泵容積根據(jù)計算,該酒店的冬季空調(diào)日總負(fù)荷為11510kWh(因為客戶在夜間仍需供熱),若要求在谷段蓄能11510kWh,設(shè)蓄熱水供、回水溫度為90/60℃,則要求蓄熱水箱容積為3.1鍋爐供熱量的確定由于場地限制,業(yè)主確定將蓄熱水箱設(shè)在屋頂,考慮到結(jié)構(gòu)的承載能力,只能采用分量蓄熱方案,允許在平段時間啟動鍋爐運行。確定在屋頂分散設(shè)置4個有效容積為25m3的水箱,總?cè)莘e為100m3,按90/60℃水溫計算,蓄熱量為100×(90-60)×1163=3489kWh按谷段7h蓄熱計算,鍋爐供熱量應(yīng)為3489/7=498.5kW。根據(jù)建筑業(yè)主的要求,選擇0.7MW(60萬kcal/h)的電熱水鍋爐一臺,額定供熱量為698kW,功率為720kW。3.2圖12根據(jù)近似計算,全天的鍋爐供熱量、供暖耗熱量和水箱蓄熱量如下圖所示。(圖1)。由熱量平衡圖可知,由于蓄熱水箱的容積較小,為滿足全天供暖耗熱量,電鍋爐須運行16.5h,其中7h處于谷段,9.5h處于平段,可以完全避開峰段,減少運行電費。4冬季蓄熱供熱系統(tǒng)該酒店按全年空調(diào)設(shè)計,夏季為螺桿式冷水機組供冷,冬季為電鍋爐蓄熱供熱,冬夏共用水泵(為節(jié)約運行費用,空調(diào)循環(huán)水泵按二大一小配置,冬季用小泵),冬季蓄熱供熱系統(tǒng)圖如圖2所示。4.1設(shè)計和運行要求4.1.1為了充分發(fā)揮蓄熱水箱的作用,應(yīng)盡可能提高熱水終溫,加大蓄熱溫差和單位容積蓄熱量,本工程設(shè)計水溫從上一周期的放熱終溫60℃逐步升至蓄熱終溫90℃,計算蓄熱為3489kWh。4.1.2由于酒店的空調(diào)末端設(shè)備均為柜式空調(diào)機和風(fēng)機盤管,冬季末端的供回水溫度以60/50℃為宜,而電鍋爐的出水溫度可達到90℃或更高,為了滿足末端的水溫要求,在系統(tǒng)中設(shè)置了板式換熱器,換熱量為900kW。4.1.3蓄熱水箱內(nèi)布水管和水流組織的設(shè)計是實現(xiàn)蓄熱、取熱過程的關(guān)鍵,為了達到合理蓄熱、取熱,水箱內(nèi)布置上布水器和下布水器,上布水器管道上開孔向上,下布水器管道上開孔向下:蓄熱時,熱水上進,冷水下出,取熱時,熱水上出,冷水下進,水箱內(nèi)的水呈反向流動。經(jīng)計算,孔口出流的速度約為0.09m/s,這樣低的速度可防止口出流對水體的擾動,保證水箱內(nèi)的水處于層流狀態(tài),水溫分層非常均勻。4.1.4完善的自控系統(tǒng)是實現(xiàn)既定目標(biāo)的重要技術(shù)措施。本工程的主要控制措施包括:①運行模式自動轉(zhuǎn)換。對于全年空調(diào)的季節(jié)轉(zhuǎn)換閥門,設(shè)計者認(rèn)為可以采用手動蝶閥,既可節(jié)省投資,又不增加操作的難度(每年只兩次),在投資不寬裕的項目中,不失為一種經(jīng)濟合理的選擇。本工程的季節(jié)轉(zhuǎn)換閥門(V1～V4)均為手動蝶閥。但其他用于運行模式轉(zhuǎn)換的閥門(V5～V12)均采用電動蝶閥,并納入DDC控制系統(tǒng)。②水溫控制。為控制末端供水溫度,在板換二次側(cè)出水管上設(shè)溫度傳感器反饋供水溫度,在板換一次側(cè)回水管上設(shè)電動調(diào)節(jié)閥V13,以便根據(jù)二次側(cè)的出水溫度調(diào)節(jié)一次側(cè)的熱水流量。③水位控制。為監(jiān)視屋面蓄熱水箱的水位,在水箱內(nèi)設(shè)置JY8000型智能數(shù)字液位測控器和補充水系統(tǒng),以監(jiān)測水箱內(nèi)的水位,并根據(jù)水位的變化連鎖啟停補充水泵,保持水箱內(nèi)的水位正常。4.2源系統(tǒng)的配置表25運行模式和負(fù)荷損失5.1加熱和蓄熱栽培的類型根據(jù)設(shè)計,該酒店空調(diào)供熱蓄熱系統(tǒng)共設(shè)四種運行模式,即:蓄熱、取熱、直供熱和蓄熱兼供熱,各種模式下的設(shè)備及附件狀態(tài)見表3。5.2鍋爐停止供熱由圖1可知,設(shè)計日負(fù)荷變化如下:(a)0:00～7:00(谷段)鍋爐供熱4886kWh,蓄熱3134.6kWh,耗熱1751.4kWh;(b)7:00～11:00(峰段)鍋爐停止,蓄熱水箱供系統(tǒng)耗熱3134.6kWh;(c)11:00～19:00(平段)鍋爐供熱5584kWh,蓄熱2502kWh,耗熱3082kWh;(d)19:00～22:00(峰段)鍋爐停止,蓄熱水箱供系統(tǒng)耗熱2502kWh;(e)22:00～24:00(平段)鍋爐供熱1047kWh,直供系統(tǒng)耗熱1047kWh。6運營效果總結(jié)該酒店已于2003年元旦試營業(yè),根據(jù)設(shè)計回訪和調(diào)查,現(xiàn)將運行效果總結(jié)如下。6.1蓄熱鍋爐運行酒店空調(diào)蓄熱系統(tǒng)投入運行以來,基本是按設(shè)計模式在控制。由于該酒店另設(shè)一臺0.7MW電鍋爐供衛(wèi)生熱水,施工時在兩臺鍋爐間加連通管,以便并聯(lián)運行,所以當(dāng)谷段生活水箱(80m3)水溫達到要求時,將生活鍋爐并入蓄熱系統(tǒng),與空調(diào)鍋爐同時供蓄熱水箱,可以加快水溫上升。另外,當(dāng)室外氣溫較高或酒店空調(diào)負(fù)荷不太大時,采取在峰段停止取熱水泵運行,只開空調(diào)水泵,讓板換二次側(cè)的水系統(tǒng)運行,既可維持一定的室內(nèi)溫度,又可節(jié)約峰段時取熱水泵的電費。6.2運行參數(shù)的示例見表4現(xiàn)列舉2003年2月16日的主要運行參數(shù)記錄,以顯示該系統(tǒng)的運行情況(當(dāng)天室外最低氣溫為1℃)。6.3電鍋爐運行電價據(jù)該酒店提供的資料顯示