希尔顿酒店空调系统节能群控系统方案.docx

1、希尔顿酒店空调系统节能群控系统方案泰兴市希尔顿酒店冷冻机房节能优化方案2017-08-01摘要 1一、节能优化背景及方向 2二、项目概况 42.1建筑概况 42.2建筑冷负荷及生活热水负荷 42.3原设计冷热源方案 52.4原设计冷热源设备参数表 6三、酒店生活热水节能解决方案 73.1 热回收可行性分析 73.2主机设备选型 83.3主机全年运行策略分析 123.4生活热水节能效益及投资回收期 15四、顿汉布什冷冻机房节能技术 194.1冷冻、冷却水泵变频优化技术 194.2主机冷冻水出水温度重设功能 194.3宽流量范围冷却塔技术 204.4冷却塔进湿球温度控制技术 214.5冷却塔变频技

2、术 214.6能耗监测分析系统 22五、I-Vision中央空调智能控制系统 235.1先进的计算机技术 245.2投资回收期短 245.3安全可靠 245.4高效节能 245.5操作简便 245.6开放性、易扩展 255.7突出建筑物的现代化形象 255.8人性化软件操作界面 26六、酒店冷冻机房全年运行费用估算 28摘要泰兴市希尔顿五星级酒店项目位于江苏省泰州市，建筑面积68864，酒店主楼24层，高度99.09m，裙房五层，高度23.7m，建筑总冷负荷7800Kw，系统全年24小时运行，属于高能耗建筑，具有较大节能空间；本次是在设计院初步设计方案下对酒店的冷冻站设备及生活热水系统进行优化

3、设计，同时，提出了一套空调系统智能控制方案。主机采用3台DCLCD650E高效双级离心机+2台WCFX27SR螺杆机（带热回收）方式，使离心机一直处在高效区运行，低负荷时采用螺杆机高效运行防止离心机喘振，同时制取生活热水并获得一部分免费冷量。生活热水采用热回收型式替代燃气锅炉，每年可综合节省运行费用412821元，0.65年即可回收增加的初投资。采用自主研发的 I-Vision中央空调智能控制系统，并针对该项目应用以下核心技术：冷冻、冷却水泵变频优化技术冷冻水出水温度重设功能冷却塔进湿球温度控制技术宽流量范围冷却塔技术模块化冷却塔变频技术能耗监测分析系统增加I-Vision群控节能系统后，不但

4、后续维护管理方便，一键开机自动运行，冷冻机房整体综合能效COP预估可达4.67（即冷冻机房所有设备耗电1Kw.h，可为末端提供4.67Kw.h的冷量）。一、节能优化背景及方向从上图可看出，我国建筑能耗约占全社会总能耗的30%，更为严重的是，据统计，在我国既有的215亿公共建筑中，节能达标率尚不足10%，而在每年新建的近20亿建筑中，高能耗建筑比例超过90%。从上图可看出空调作为建筑耗能“大户”，其耗电量占建筑总能耗的47%左右，与建筑物整体节能达标与否有很大关系，所以说，空调系统节能为建筑节能减排工作的重心。通过对各类空调系统运行数据长期监测及分析，得知空调系统中主要耗能部件（制冷主机、水泵、

5、冷却塔、空调末端等）耗能比例如上所示。中央空调系统的节能方向：（1）冷热源：选用天然冷热源或高能效机组该项目没有可利用的废热、风能、地热等天然冷源，同时项目所在地商业用电没有实行峰谷电价政策，不利于采用蓄能方式。因而只能依靠高效换热设备来节省运行费用。（2）空调系统形式综合采用热回收技术（机组冷凝热回收、新风热回收）、小流量大温差技术、变风量技术、变水量技术等，提高系统综合能效以节省运行费用。（3）中央空调系统集中智能控制中央空调系统有如下特点：非线性、大滞后性、强耦合性、时变性，仅依靠人为手动操作控制设备启停或者各设备简单的独立控制，节能效果不明显，系统不稳定，空调系统的集中智能控制可节省较

6、大运行费用及人员费用。二、项目概况2.1建筑概况本工程为泰兴市希尔顿五星级酒店新建项目，位于江苏省泰兴市市政府东侧，占地面积26650，建筑面积68864，酒店主楼24层，高度99.09m，裙房五层，高度23.7m，该建筑主要功能为五星级酒店，还包含裙房的宴会大厅、商务酒店、餐厅、健身房及KTV等辅助功能房间，地下一层为车库，机房设置在地下室。 2.2建筑冷负荷及生活热水负荷夏季（室外空气计算参数空调计算干球温度34，空调计算湿球温度28.3）；冬季（室外空气计算参数空调计算干球温度-4.3，空调计算湿球温度75）；参照方案设计说明，酒店空调冷负荷估算如下：项目建筑面积空调面积夏季冷负荷Kw冷

7、负荷指标W/泰兴希尔顿酒店68864520007800（2200RT）113参照方案设计说明，酒店生活热水估算如下：项目酒店日最高用水量m/h公寓日最高用水量m/h商业+餐饮日最高用水量m/h总计日最高用水量m/h酒店1289601972.3原设计冷热源方案冷源：设四台制冷量约为1934kW(550RT)离心式冷水机组+4组冷却塔；热源：采用天燃气热水锅炉；生活热水热源：采用天燃气热水锅炉供回水温度：冷水机组冷冻水供/回水温度6/12，冷却水供、回水温度均为32/37；燃气锅炉空调热水供/回水温度60/50；输配系统：冷却水为定流量系统，冷冻水为一次泵变流量系统；2.4原设计冷热源设备参数表原

8、计划选用四台550RT的离心式冷水机组，顿汉布什该机型参数如下：序号设备名称及型号主要技术参数数量备注1高效双级离心式冷水机组DCLCD550E制冷量：1934Kw，冷冻水进出水工况：12/6,冷却水进出水工况：30/35，冷冻水流量：277m/h，冷却水流量：389 m/h，冷冻水压降：52.5KPa，冷却水压降：68.5KPa，输入功率：309.8Kw，电压：380V4顿汉布什2天燃气真空热水锅炉制热量：1163KW，供/回水温度60/50提供生活热水及空调热水4三、酒店生活热水节能解决方案空调的应用在满足人们生活需求的同时，排放到大气中的热量带来了温室效应等负面影响，若能利用热回收型冷水

9、机组在制冷过程中制取生活热水，既可以空调，同时还能得到免费的生活热水，该酒店的客房、餐饮、商务酒店等都需要全年24小时提供生活热水，用水量比较大，若采用热回收可节省很大燃气锅炉运行费用，以下为该方案具体描述。3.1 热回收可行性分析下图是对该酒店的初步估算统计，全年各月份平均每天所需的空调冷量及生活热水热量，从图中可看出，在全年除1月、2月、12月冬季不需要空调外，其它月份（3月-11月）平均每天空调冷量需求远超过生活热水所需的热量，即该酒店全年约有9个月时间可完全依靠空调制冷热回收来制取生活热水。3.2主机设备选型冷水机组热回收分全热回收和部分热回收，考虑到部分热回收量少，且温度不能保证，选

10、用全热回收机型，同时由于离心机单台热回收量过大，若为满足热回收（离心机处于低负载状态运行），会离心机运行效率低，最终选用螺杆机（带热回收）+离心机的组合方式，离心机负责酒店的空调负荷，螺杆热回收机组主要负责制取生活热水及建筑物15%负荷以下的空调制冷。酒店空调最大冷负荷为7800Kw（2200RT），考虑到五星级酒店空调的稳定性，按当一台冷水机组故障情况下，至少满足70%的备用要求，设计选用顿汉布什3台DCLCD650E高效双级离心式冷水机组+2台WCFX27SR高效螺杆式冷水机组（带全热回收），充分利用大冷量时离心机的高性价比，螺杆机全热回收运行时的高效稳定。（选用两台小型号螺杆机互为备用，

11、还可为泳池等提供热水，同时能够保证一台机组故障时，生活热水仍能按需补充）。设备选型参数如下所示：序号设备名称及型号主要技术参数数量备注1高效双级离心式冷水机组DCLCD650E制冷量：2285Kw，冷冻水进出水工况：12/6,冷却水进出水工况：30/35，冷冻水流量：327m/h，冷却水流量：459 m/h，冷冻水压降：42.5KPa，冷却水压降：66.6KPa，输入功率：366.7Kw，电压：380V3顿汉布什2高效螺杆冷水机组（带全热回收）WCFX27SRHNN制冷模式制冷量：624.55Kw，冷冻水进出水工况：12/6,冷却水进出水工况：30/35，冷冻水流量：89.3m/h，冷却水流量

12、：126.4 m/h，冷冻水压降：35.9KPa，冷却水压降：50KPa，输入功率：105.2Kw，电压：380V制冷+全热回收模式：制冷量：550Kw，制热量：715.5Kw，冷冻水进出水工况：12/6,冷却水进出水工况：45/50，冷冻水流量：78.8m/h，冷却水流量：125.2 m/h，冷冻水压降：39.4KPa，冷却水压降：67.6KPa，输入功率：164.5Kw，电压：380V2顿汉布什顿汉布什高效双级离心机作为专业的中央空调设备制造商，美国顿汉布什公司在上世纪中期就设计制造了自己的离心式压缩机及离心式制冷机组，历经半个多世纪的技术积累，顿汉布什的离心机产品已经形成了极其完善的产品

13、线，涵盖了单级压缩机组、多级压缩机组、磁悬浮机组、高速直连机组、变频机组等多种产品，在全世界范围内拥有广泛而大量的用户群体。顿汉布什双级压缩离心机组，运行平稳、高效节能、相比于单级压缩具有更大的提升力，国标工况下：满载时COP：6.47，远超国家一级能效标准6.3。顿汉布什高效螺杆冷水机组（带热回收）采用DUNHAM-BUSH第七代立式全封闭螺杆压缩机，是当代世界先进技术的结晶，不仅符合AHRI标准，更代表了螺杆压缩机的最高水准，拥有48项北美发明专利，全寿命免维护。顿汉布什冷水机组热回收具有以下优点：（1）经济节能：无需锅炉，减少占地面积，节省初投资； 免费获得热水，节省运行费用； 提高机组

14、冷却效率，减少耗电量并延长机组寿命； 系统简单，安装方便 （2）高效环保：热回收应用，可减少因废热的排放而形成的热岛效应。 减少燃煤、燃油锅炉产生的污染（3）用途广泛：顿汉布什热回收机组可实现制冷、供暖、生活热水一机三用。 多种模式转换，任你选择3.3主机全年运行策略分析下图为DB高效离心机DCLCD650E与螺杆机WCFX27SR机组部分负载情况下COP值变化（为准确对比，冷冻水供回水温度按6/12，冷却供回水温度统一按30/35计算，实际使用冷却水温度会低，机组COP值高于图表中数值），从图中可看出离心机在其自身负载率50%以上时，其COP值一直高于螺杆机满负荷运行时的COP值。 下图为酒

15、店建筑空调负荷15%（325RT）以下时，离心机DCLCD650E（机组负载率约50%）与螺杆机WCFX27SR机组COP值比较（为准确对比，冷冻水供回水温度按6/12，冷却供回水温度统一按30/35计算，实际使用冷却水温度会低，机组COP值高于图表中数值），螺杆机COP值一直高于离心机，同时可防止离心机过低负载率时喘振现象发生。结论：通过以上分析得出，当建筑空调负荷高于15%（325RT）单台离心机50%的制冷量时，运行离心机制；反之当建筑空调负荷低于15%（325RT）单台离心机50%的制冷量时，运行螺杆机，此方式既利用了离心机的高效区，同时又可防止其低负荷时离心机发生喘振。在需要热回收时

16、，自动开启螺杆热回收机组，制取生活热水，由于运行制冷热回收时，冷凝温度高，制冷量小，对整个系统的负荷波动影响不大可忽略。各台机组具体运行模式如下所示：冷负荷率冷负荷1#主机2#主机3#主机4#主机5#主机DCLCD650EDCLCD650EDCLCD650EWCFX27SRNNWCFX27SRNN%RT运行状态机组负载率运行状态机组负载率运行状态机组负载率运行状态机组负载率运行状态机组负载率100 2200开100 开100 开100 开74 开74 90 1980开100 开100 开100 X0 X0 80 1760开90 开90 开90 X0 X0 70 1540开79 开79 开79

17、X0 X0 60 1320开100 开100 X0 X0 X0 50 1100开85 开85 X0 X0 X0 40 880开68 开68 X0 X0 X0 30 660开100 X0 X0 X0 X0 20 440开68 X0 X0 X0 X0 10 220X0 X0 X0 开65 开65 3.4生活热水节能效益及投资回收期为保证生活热水温度品质，经两级换热将10自来水加热到60，供用户使用，在此只对一级加热（从10加热到50区间）运行费用进行对比分析（1月、2月、12月供暖季无空调，采用燃气热水锅炉提供生活热水，在此不做分析）。通过以往经验估算，该酒店生活热水用水量如下图所示：（1）天燃气

18、热水锅炉运行燃气费用：天燃气热值按8470Kcal/m（9.85Kw.h/m）,泰兴市当地商业天燃气价格3元/m，天燃气综合燃烧效率80%，运行费用如下所示：天燃气锅炉燃气使用费月份月平均每天所需热水量m月平均每天所需热水热量（kW.h）天燃气热值Kw.h/m天燃气综合燃烧效率天燃气价格元/m月平均每天天燃气使用费元月合计3月112 5209 9.850.831983 61480 4月112 5209 9.850.831983 59497 5月128 5953 9.850.832267 70263 6月120 5581 9.850.832125 63747 7月112 5209 9.850.8

19、31983 61480 8月104 4837 9.850.831842 57089 9月96 4465 9.850.831700 50998 10月136 6326 9.850.832408 74655 11月112 5209 9.850.831983 59497 全年合计558706 （2）冷水机组热回收运行耗电费用：机组能效COP按4.25（考虑传输过程热损耗），商业用电电费0.85元/度，运行费用如下：热回收耗用电费月份月平均每天所需热水量m月平均每天所需热水热量（kW.h）主机运行效率电价元/kW.h月平均每天电费元月合计3月11252094.250.851042322984月1125

20、2094.250.851042312565月12859534.250.851191369126月12055814.250.851116334887月11252094.250.851042322988月10448374.250.85967299919月9644654.250.858932679110月13663264.250.8512653921911月11252094.250.85104231256全年合计293507冷水机组在热回收的同时，可为酒店免费空调供冷，其提供的冷量可折算为节省电费如下表所示（主机单制冷能效按离心机全年综合制冷COP取值6.5）：热回收节省空调耗电费月份月平均每天所需

21、热水量m月平均每天所需热水热量（kW.h）热回收机组热冷比免费提供空调冷量（kW.h）主机单制冷能效电价元/kW.h月平均每天电费元月合计3月112 5209 1.34007 6.50.85524 16244 4月112 5209 1.34007 6.50.85524 15720 5月128 5953 1.34580 6.50.85599 18565 6月120 5581 1.34293 6.50.85561 16843 7月112 5209 1.34007 6.50.85524 16244 8月104 4837 1.33721 6.50.85487 15084 9月96 4465 1.334

22、35 6.50.85449 13475 10月136 6326 1.34866 6.50.85636 19725 11月112 5209 1.34007 6.50.85524 15720 全年合计147622 （3）初投资比较原方案采用顿汉布什4台高效双级离心机DCLCD550E，新方案采用顿汉布什3台DCLCD650E高效双级离心式冷水机组+2台WCFX27SR高效螺杆式冷水机组（带全热回收），初投资（此价格为标准价格，仅供参考）比较如下表所示：原方案初投资机组型号机组单价机组数量合计元DCLCD550E65507042620280新方案初投资机组型号机组单价机组数量合计元DCLCD650E

23、73022032190660WCFX27SR3090002618000主机增加初投资费用为：2190660+618000-2620280=188380元其它增加水泵管路及配件费用为80000元所以，两方案相比初投资总共增加费用为188380+80000=268380元（4）投资回收期原方案每年制生活热水锅炉运行费用558706元，优化后每年制生活热水所耗电费293507元，热回收同时节省的空调耗电费用147622元，因不论燃气锅炉还是冷水机组热回收制热，都需要运行热水循环泵，所以水泵能耗可近似抵消，则每年节省费用为558706-293507+147622=412821元其初投资总共增加费用为2

24、68380元投资回收期=268380/412821=0.65年所以，对新建项目初投资增加较小，用不了1年即可回收所有初投资增加费用。生产1吨热水费用比对制热水形式供热效率%生产1吨热水成本（元）生产1吨热水节省空调电费（元）综合生产1吨热水成本（元）原：天燃气锅炉8017.7017.7现：热回收机组4259.24.684.52四、顿汉布什冷冻机房节能技术该酒店空调系统可结合以下节能技术提高系统综合能效。4.1冷冻、冷却水泵变频优化技术水泵作为输配系统的动力部件，随着制冷主机能效的不断提高，其也逐渐成为了空调系统中的耗能大户，冷冻水及冷却水侧均采用变频水泵。冷冻水泵在末端变流量时变频，保证末端最

25、不利环路压差所需的流量；冷却水泵变频保证冷却水供回水温差恒定；常规系统水泵设计选型过大，导致系统能耗高，避免系统出现大流量小温差现象，浪费电能！冷却水流量减小可降低水泵能耗，但同时主机能效降低（能耗升高），通过以往改造项目数据分析（如上图），从上图可看出制冷机组增加功耗远小于对应水泵减小的功耗，此系统冷却水泵变频有较大节能空间。4.2主机冷冻水出水温度重设功能冷水出水温度提升，相对应的制冷量也相应提高，耗电量下降。综合主机特性及实际运行经验，冷冻出水温度每提高1 ，主机效率可提高 3%5%。故在春秋过渡季节时的低负荷工况下，可通过提高主机的出水温度（代替关小阀门），对主机进行冷冻出水温度重设，

26、从而降低能量的消耗，提高主机的COP值。4.3宽流量范围冷却塔技术我公司的变流量冷却塔，可有效的解决常规冷却塔变流量时效率低（出水温度高）的缺陷。（上图）传统冷却塔在水量变化幅度较大时，其布水器布水不均，导致无法充分利用其换热面积，导致冷却水出水温度高；（上图）我公司改善后的冷却塔可保证在较低流量范围内仍可保证布水器布水均匀，充分利用填料的换热面积，降低冷却水出水温度。4.4冷却塔进湿球温度控制技术从上图的曲线可以看出，在春秋过渡季节或者夜间，随着冷却水出水温度降低，制冷机组能效将大幅度提升，为充分发挥此优势，采用冷却塔出水温度逼近实时室外空气湿球温度（其逼近度根据不同地域可设置为3-5）。4

27、.5冷却塔变频技术对冷却塔风机同时变频及各台冷却塔进出水电动阀门开关进行集中控制，可灵活准确控制冷却塔出水温度逼近湿球温度，时刻保证制冷机组最佳能效，同时冷却塔风机运行存在高效区，风机频率26-42Hz时，风电比最大，冷却塔效率越高。冷却塔风机变频技术在节能的同时，可减小漂水量，降低噪声！4.6能耗监测分析系统早期的既有建筑中缺少空调冷量计量、缺少主要空调设备的独立电量计量、没有数据记录及远传功能，以上缺陷使得维护人员无法了解中央空调系统的实际运行情况，节能更无从谈起。（1）监测系统目标：了解中央空调系统的详细运行状况。手段：搜集中央空调系统的实时运行数据，数据远程上传至控制中心的数据库，自制

28、软件界面显示系统运行状态。（2）分析系统目标：评价中央空调系统的节能水平。手段：建立以“能效”为核心的节能分析系统，计算瞬时能效和历史平均能效，反映空调系统的节能水平。五、I-Vision中央空调智能控制系统目前绝大多数控制系统仍是各设备控制相对独立，节能效果不明显，系统不稳定。顿汉布什结合多年从事中央空调的节能控制工程的经验和对主机运行特性的研究，推出了第三代群控系统。I-vision系统基于多变量关联按需及预测主动控制，智能化高、高效节能、稳定可靠在满足末端需求和机组安全稳定运行前提下,依据各设备（主机、水泵及冷却塔等）的最佳性能曲线，提供最优的运行组合。中央空调系统架构图系统各设备采用顿汉布什I-Vision