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摘要：酒店是一种综合性较强的公共建筑,其使用功能较多,在运营的过程中需要消耗大量的能源,其中绝大多数能源消耗来自酒店的空调系统。在目前能源紧张的社会大环境下,酒店的空调系统采用节能措施,能够有效地节约酒店空调运行中所消耗的能源,降低酒店的运营成本。本文简要叙述酒店空调系统负荷的情况，并提出空调系统节能的措施。
关键词：酒店；空调系统; 节能
0 前言
随着我国市场经济水平的迅速提升,城乡经济一体化的明显加快,人类面临全球性能源危机和生存环境危机的双重重压，环境污染以及能源问题已经成为目前的主要社会问题。酒店是给宾客提供住宿和餐饮服务,并获取相应经济收入的公共场所，是大型公共建筑中能耗较高的建筑之一,酒店空调具有负荷大、周期长等特点,是酒店的主要能耗设备,节能空间巨大，若能从中实现节能减排，对酒店行业节能技术的应用与推广有良好借鉴作用。
1 酒店空调系统负荷
空调系统主要用于夏季降温除湿，为满足空调区域正压和空气卫生的要求，空调系统需要引入新风。所以空调系统负荷主要指( 冷) 热负荷、湿负荷和新风负荷。夏季热负荷主要来自室外导热、太阳辐射得热、设备发热和人体散热等。
2 节能技术
2. 1 墙面和屋顶节能措施与技术
室外导热和太阳辐射主要是通过墙面、玻璃和屋顶将热量传到室内。太阳辐射的强度与房屋的朝向、一天中的不同时间、空气状态、墙表面的颜色等有关［1］。室外导热与墙面保温性能和室内外温差等有关。在酒店的建设初期就要考虑建筑的朝向，同时，外墙选用浅色并采用隔热涂料和蓄能技术有利于减少太阳辐射的得热。建筑外围护结构使用隔热材料，在夏季可减少室外热量传导到室内，冬季则可起到保温作用。
随着材料化学的研究不断深入，越来越多的保温性能好的外墙涂料应用于建筑中。其中分为阻隔型保温涂料、反射型保温涂料和辐射型保温涂料。有研究表明: 涂刷隔热涂料与普通涂料相比，建筑外墙体热负荷峰值下降近50%，昼夜平均下降约23%～25%。因此，隔热涂料能显著降低外墙温度，从而明显降低夏季空调能耗。在太阳辐射较大的墙面与屋顶采用遮阳措施可以起到很好的效果。建筑遮阳可分为建筑构件遮阳、附加遮阳( 遮阳产品) 、植物遮阳。前2 种通过遮挡的方式来实现，植物遮阳则利用绿色植物的蒸腾作用来吸收热量，不仅能降低建筑物的温度，还能净化空气，让人联想到绿色的自然。植物遮阳措施主要分为屋顶绿化、立面绿化、阳台绿化等形式。考虑到酒店等大型公共建筑的整洁、美观与采光等因素，立面绿化不宜采用。具有观景阳台的酒店可以考虑采用阳台绿化来美化建筑和隔热。一般的屋顶主要由结构层、防水层、保温层和混凝土保护面层组成，在夏季高温阳光的强烈照射下，有些地区的屋顶表面温度可达50～60 ℃，尽管屋顶设有保温层来减少热量传导到空调区域，但室内与屋顶较大的温差仍会导致一部分的热量传到室内。同时，温差还会引起热胀冷缩现象，尽管该现象很细微，但经过日积月累可能会导致防水层出现裂纹而漏水。在屋顶种植绿色植物可以通过其反射作用、辐射作用和蒸腾作用来降低屋顶温度。相关部门曾做过测试: 在夏季7 月某天15: 00 左右，裸露的土地表温度达到39 ℃，而绿地的表面温度只有31 ℃，两者相差了8 ℃。屋顶绿化的降温效果显而易见。可以在酒店的屋顶建造绿色花园和小型游泳池，不仅降低了屋顶温度还能使人亲近自然享受休闲时光。太阳辐射除了通过墙面和屋顶导热到室内外，玻璃的导热也是不可忽略的一大因素。为满足采光与换气的需求，酒店的玻璃窗户必不可少，大型酒店等建筑采用玻璃幕墙已成为一种流行趋势。在设计玻璃幕墙时应充分考虑其隔热保温性能。利用双层中空玻璃、热反射玻璃和Low － E 等处理技术减少太阳的辐射得热。有研究表明，与单层普通玻璃相比，用双层内充氩气的低辐射( Low － E) 玻璃可以节省约40%的采暖费用和38%的供冷费用［9］。在不影响美观的情况下，窗户上可以利用窗帘来削弱太阳辐射。
2. 2 减少设备发热
酒店属于高级公共场所，需要较多的辅助设备，每一种设备都有其运行效率。一部分电能用于满足功能，其他的则转换为热量散到环境中。禁止设备发热是不现实的，但减少不必要的发热设备和选用效率高、能耗小的设备可以降低设备热负荷。例如酒店需要较高的照明亮度，尤其是大堂等地方需要24 h 照明。灯泡不仅耗费大量的电能而且增加了空调的负荷。通过以下的措施能改善这种情况。
( 1) 对酒店的不同功能区按照相应的标准设计照明亮度，避免过度照明。
( 2) 使用更加节能的照明设备，如LED 灯等。
( 3) 采取合理的照明控制。采用自动控制、分区控制、调光控制等先进的控制方式。
( 4) 充分利用自然光，大部分酒店都有玻璃窗或玻璃幕墙，在白天采光较好的时候可以直接利用自然光从而减少照明灯。虽然酒店的照明灯具数量较多，但由于照明灯的功率较小、个体发热量较少，所以其发热量在酒店用能设备中占据份额较小。厨房是集中加热食物的场所，这里有众多发热设备，如加热灶( 以燃气灶为主) 、烤箱和蒸锅等。在采购加热设备时可以考虑更加节能的产品，如有一种新型节能燃气灶在灶台与锅底接触的地方安装防空烧开关。当起锅时能自动调小火力。可以避免燃气的浪费和热量的流失。将厨房与空调区域进行隔开，可以减少热量传到空调区域。
2. 3 变频技术
变频技术在节能行业越来越流行，只要提到电动设备的节能，多能见到变频技术的“身影”。变频技术通过变频器调节电机的转速来实现节能的目的。酒店空调负荷大且与季节和入住率相关，所以其波动较大。设计时为满足最不利工况和富余量，制冷系统的制冷量比实际运行时的需求量大，系统长期处于部分负荷状态下工作。有调查表明: 酒店空调系统大部分的运行负荷占设计的75%左右，单台机的负荷率低于60%。由此可看出: 酒店空调系统中存在严重的“大马拉小车”现象。为了解决这个问题，空调厂家开始提出变频技术。在制冷系统中，变频技术主要用于压缩机、泵和风机中。不同形式的压缩机具有不同的能量调节方式。传统的压缩机能量调节采用“启”、“停”方式，当室内温度达到设定值时自动关闭压缩机，当温度偏离设计值时启动压缩机。变频技术通过变频器可以对压缩机进行转速调节，在制冷系统的使用期间无需频繁地启动压缩机，从而节省启动能耗。同时，该技术能提高温度控制的精度，延长压缩机的使用寿命。变频技术是一种先进的、富有潜力的能量调节方式，但在实际的应用中需要考虑压缩机在低速状态下的润滑油的供给问题。变频技术除了在压缩机中广泛应用外，另一主要场合就是泵和风机了。当制冷系统处于部分负荷状态时，其对冷水量和风量的需求比设计时的要小如果此时泵和风机还处于满负荷工作，则其必造成能量的浪费。可通过变频技术来调节泵和风机的转速使其满足空调负荷的要求，从而优化系统的能耗。
2. 4 新风节能技术
酒店作为公共场所对空气品质要求较高。为满足空气卫生要求和避免疾病的传播，所有回风空调系统需要引入新风。由于室内外存在温差，室外的新风需要通过新风机组处理到相应状态点才能送入室内，该过程会产生新风负荷。为避免新风的引入引起室内压力的上升造成身体不适，需要通过排风系统将多余风量排到室外，这就造成了室内冷( 热) 量的流失。如果新风与排风在换热器中进行换热，对新风进行预冷( 热) ，这样可以减少新风负荷，从而减少运行费用。新风需求量与室内人员密度和空气品质等有关，由于两者都处于动态变化之中，所以满足需求的最小新风量可能是波动的。变新风量系统利用传感器等感知室内CO2等浓度来调节新风需求量，从而降低新风负荷。在过渡季节，室外空气状态满足设计的要求时，空调系统可以采用全新风状态运行，此时可以减少压缩机运行时间，从而降低能耗。2. 2.5 热回收技术
酒店空调与家用空调的主要区别在于酒店的负荷大、工况复杂。酒店对生活热水需求量大，采用电加热和锅炉制取热水的方式能量转换率低，耗能高。空调在夏季开启制冷模式为室内提供舒适的环境时，大量的热量成为废热排到室外，造成能量浪费的同时也加剧了城市的热岛效应。从长远角度考虑，室外温度的升高导致冷凝工况的恶劣，影响空调系统的节能性。采用热回收装置回收废热来制取生活热水达到“变废为宝”。实践表明: 利用热回收技术能降低空调系统主机耗电量10%～20%。夏季空调制冷时末端的风机盘管会有凝结水形成，尤其在潮湿的长江流域以南地区会有大量的湿空气凝结成水。直接将其排掉造成水量和冷量的浪费，可以将其用作冷却水来充分利用其冷量。热回收技术分为全热回收和部分热回收。前者的回收热包括潜热与显热，后者只包括显热部分。故前者回收的热量大，但制取热水的温度较低，一般为30～50 ℃。而后者回收的热量虽然较小，但能制取更高温度的热水，通常可达60 ℃。由于酒店热水需求量大，有时单独靠余热回收的能量不足以满足需求，可以采用回收的能量来进行冷水预热，然后再采取锅炉和热泵等设备来继续加热。热回收设备种类多样，研究的热点是采用热管的热回收器。热管利用管内的介质在蒸发端蒸发吸热后到达冷凝端放热，冷凝变成液体后通过吸液芯又流到蒸发端，通过不断的循环回收热量。
2. 6 热泵技术
热泵技术把热量从低位热源传到高位热源，利用该原理可以对室内供暖。通过四通换向阀可以对热泵与制冷工况进行切换。随着化石燃料的日渐枯竭和环境问题的日渐突出，热泵技术成为研究的热点。北方地区正逐渐推进“煤改电”政策，热泵技术作为节能的电采暖设备而备受瞩目。对于冬季不供暖地区，为提供舒适的室内温度，酒店需要自行供暖。由于锅炉供暖占地较大，酒店不太适合自行建造使用。采用四通换向阀将制冷空调系统用于冬季供暖，提高了系统的使用率，减少了设备投资。热泵按类型分为空气源热泵、水源热泵和土壤源热泵。水源和土壤源热泵受使用场地的限制而较少被酒店采用，空气源热泵成为较好的选择。传统空气源热泵在室外温度较低时制热性能较差，性能系数较低。随着两级压缩、补气增焓、变频等先进技术逐渐成熟，为解决室外环境温度低时热泵性能较低的问题提供了解决方案。如图1 采用蓄热水箱将热泵的室内侧与室外侧隔开，当机组运行除霜工况时，箱内的热水温度不会有太大的波动。为提供更好的舒适性，室内采用两路水循环，一路用于机组制冷时风机盘管送风，另一路用于机组制热时地板辐射供暖。
图1 带保温水箱的热泵原理示意图
厨房、机房、洗衣房等区域存在发热量大的设备，为提供舒适和卫生的工作环境，需要制冷机组提供冷量。利用热泵技术将这些区域的热量用来制取生活热水的同时为其降温，可减少热量废弃到室外。太阳能作为清洁且免费的能源而备受青睐，太阳能热水器是利用太阳能最成功的案例之一。其利用太阳辐射来制取热水，但由于太阳能昼夜波动大，不稳定等因素使其不能平稳的提供热量。热泵技术在室外温室低时性能较低，但其稳定性较好。把太阳能与热泵相结合成为太阳能热泵能很好地解决上述2 个问题。白天在太阳的辐射下，提高热泵的蒸发温度，从而提升系统的性能系数进而节省能耗; 当太阳辐射低时可以变成空气源热泵热水器继续工作。
2. 7 控制冷凝温度与蒸发温度
从制冷循环原理中我们可以知道空调系统的COP 与蒸发温度和冷凝温度有关。当蒸发温度不变时，降低冷凝温度能提升系统COP。对于风冷冷凝器而言，可以安装雾化喷水装置。当室外温度较高时，传感器发送信号开启喷水装置，通过雾化后的水蒸发吸热，降低换热管周围温度，从而降低冷凝温度。刘静等人对多联机的室外机实验表明: 雾化喷淋后翅片进风口温度降低4 ～ 7. 5 ℃，出风口温度下降2 ～3. 6 ℃，平均节能率达8%左右。对于水冷式冷凝器，考虑到水泵等耗能设备时可能会有所差别。冷凝温度与环境气温、冷凝器性能参数和冷却水的流量等有关。对于正在使用的空调系统而言，降低冷凝温度的主要措施是增大冷却水的流量，这会增加冷却水泵的功耗。当冷却水量满足需求时再增加水量对冷凝温度影响很小，但却会加大泵的功耗，这对于降低整个空调系统的能耗是不利的。如果在不影响空调系统正常工作的情况下适当地减小冷却水的流量，虽然空调的COP 可能会下降一点，但泵的电耗会明显降低，从整个空调系统来看，总能耗会降低。夏季空调系统制冷时，在满足人体要求和相关标准的情况下调高室内的温度可以达到一定的节能效果，同时降低室内外温差避免得空调病。清华大学李兆坚等人对北京住宅空调能耗实验发现: 当夏季室内温度从25 ℃ 调到26 ℃ 时，空调能耗减少约20%左右，并且该节能率与初始蒸发温度有关。
2. 8 大温差水系统
大温差水系统是通过加大供回水的温差，在满足能量需求的情况下减少冷媒水的流量，以此达到节约水泵的能耗。大温差水系统是针对常规的5 ℃温差系统而言。由于温差加大，相同制冷量时循环水的流量将减小，水管的管径和水泵的型号或台数将随之降低，进而降低设备和运行成本。在满足需求的情况下空调系统可以适当加大温差减少水流量。国内有不少的商业工程项目使用该技术，而且实验表明: 当供回水温差增大1 倍时，水泵的运行能耗减少68. 5%。
2. 9 自动控制技术
计算机技术的快速发展不断带动着自控技术的革新。大型商用空调系统的控制从以前的人工调控发展到后来的半自动，到现在远程和自动控制将成为主流。空调系统自动控制通过计算机和传感器技术实现远程反馈和调整运行状态。由于空调系统控制复杂、工作量大且随末端负荷变化而改变，人工控制繁琐。自动控制包括机房设备、热回收装置、新风和排风系统和风机盘管变风量等。刘芳等人对深圳酒店调研发现: 大部分酒店未采用自控系统，有些酒店虽安装自控设备，但因损坏而无法使用，这造成酒店空调能耗的增加。
2. 9. 1 机房设备自动控制
机房设备包括压缩机、水泵和室外换热器等。这里既是空调系统的核心，又是耗能设备的集中地。例如，随着末端负荷和季节的变化，传感器将信号传到控制中心，控制中心向压缩机发出能量调节信号。这些过程都是通过已设定的程序控制。
2. 9. 2 热回收装置控制
夏季制冷工况时，根据室内冷量和热水量的需要调节热回收量的大小。
2. 9. 3 新风和排风系统的控制
通过传感器监控室内空气品质，据此改变新风量和排风量，减小新风机组负荷
2. 9. 4 末端风机盘管控制
当末端负荷变化时，结合变频技术自动改变盘管的送风量，减小风机的能耗。
3 设备运行管理
节能的方式不仅是利用先进的节能技术和高效的设备，还应加强设备的运行管理，实时监控空调系统的运行参数，使其处于高效的工作状态。
3. 1 完善节能制度和培养节能意识
酒店应不断完善节能制度，明确各人分工，节能空间大的设备重点监视。加强对员工节能意识和技能的培训，对节能突出的部门和个人进行奖励，激发大家对酒店节能的支持。在相应区域贴节能提示语，强化员工节能意识。把具体的节能措施落实到每台设备和每位员工。
3. 2 定期清洗设备
在安装换热器时应留有检修口，方便对其维修和清洗。定期清洗可以避免污垢堵截，减少阻力损失。同时还可以减少细菌的滋生威胁人体健康。
3. 3 管路冷热保温
酒店空调区域较广且较远，这造成管路较长，应做好管路的保温工作，当保温层被破坏时应及时更换，避免造成能量的浪费。
3. 4 模块化系统和分区控制
空调系统主机采用模块化系统，当空调负荷较低时可以减少压缩机的开启台数，避免出现“大马拉小车”的现象。室内不同区域对空调的温度要求可能有所区别，对要求不同的区域应该采用不同的水系统控制。
3. 5 提前将室温满足要求
在顾客到达前10 min 左右提前开启空调系统，将室温处理到设计要求。避免顾客因室温不适将室内外温差设的太大，加大空调系统的能耗。
4 结论
总而言之，我国酒店能耗较高,这造成了能源的浪费和运营成本的上升，面对当代社会提出的“节能减排”等倡导,酒店的管理者理应提高对能源节约利用的重视程度，中央空调系统能源消耗量巨大，积极进行空调系统节能措施，便能降低酒店能源投入成本的同时,协调生态环境,降低对能源的消耗，又能响应当代社会可持续发展的号召。
参考文献
【1】李玉云,高春雪,翁维安.中央空调水系统的节能改造技术与实践[J].节能. 2008(10)
【2】闫军威,冯家亮.广州某大型商场空调系统节能改造[J]. 暖通空调. 2014(05)
论文作者:李海钦
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/15
标签：酒店论文; 空调系统论文; 节能论文; 温度论文; 负荷论文; 新风论文; 设备论文; 《防护工程》2017年第20期论文;