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摘要：存量建筑中，受制于当时经济条件的影响，年代越早的物业，单位建筑面积用电负荷越低，尤其是酒店式公寓，翻新改造时，用电分配会出现困难。此时，传统电制冷中央空调方案受制于电力缺口，难以落地，本文结合实际项目，介绍了直燃型溴化锂空调系统在该种情况下的应用，通过对各区域人员在室率的分析，测算出典型设计日的空调负荷。通过制冷季的负荷占比，选出可与之相适应的主机搭配。同时，与传统风冷热泵方案进行造价和运行费用的对比，得出盈亏平衡点。此外，针对系统调试过程中出现的水温问题，通过流量测试、曲线比对、温差及散热计算等手段进行系统性排查与解决。

关键词：酒店式公寓；溴化锂；主机搭配；在室率

引言

以即有物业为基础进行的翻新改造，在国内酒店业中盛行，而存量建筑条件各有不同，对后续暖通系统的设计和施工有着较大影响。本文旨在针对电力配置不足的项目，提供中央空调冷热源参考方案，并依据酒店空调负荷的特性曲线，进行主机的选型搭配，避免主机容量配置上的冗余，节约建造成本。通过初投资及运行费用的估算比对，判断直燃机系统在当地运用的经济性。此外，针对项目调试过程中出现的一些问题，进行系统性的排查，找到症结所在，积累经验，为类似的项目设计提供技术参考。

1 项目概况

本项目为桔子水晶上海陆家嘴东方明珠酒店，位于上海浦东潍坊路与源深路交叉口处，该建筑地上6层，地下1层，为多层建筑结构；酒店承租范围建筑面积约9100m2，外租区域面积约1500m2，大楼总建筑面积约10600m2。1层为大堂及早餐厅，2至6层为客房，环形内走廊，中庭2～6层为挑空设计，本次改造将中庭调整为会议室及酒吧，原建筑性质为酒店式公寓，约160户，一户一表设置。冷热源初始设计方案为风冷模块式热泵主机，末端为风机盘管加新风的系统；因电力容量再分配未能达成，经测算比较后，最终调整为直燃型溴化锂系统。

2 暖通设计与施工中的难题解决

2.1 技术难点分析

公寓一户一电表设计，房间内分配了较多的用电量，公共部分用电紧缺。空调系统规划时，主机用电不能满足。此时，若采用溴化锂空调系统，需对项目初投资及后续运行费用进行比较测算，分析该替代方案的经济性。若进行电力系统的增容改造，需当地国家电网行政主管部门允许，同样需评估改造增容费用的经济性。

2.2 直燃型溴化锂空调系统采用

2.2.1 负荷计算与主机搭配策略

负荷计算前，先对酒店的各功能区域及其对应的使用时段进行梳理，详见表1。

客房人员在室率对于酒店空调总负荷影响较大。本项目依据外挂式智能电表，可适时感知人员在室情况。数据采集并绘图如图1所示，曲线走向与国家节能规范基本相当。由下图可知，日间工作时段，酒店客人在室率较低；晚间18：00开始增长，并于凌晨3：00达到最高。

负荷计算时，参照该项目维护结构的特性，并结合上海的外气参数，采用冷负荷系数法，进行逐时负荷的计算。客房人员在室率详见表2，日间9：00～19：00时段，新风机组低速运行，按50%风量供给。

由上表可知，各区域空调总冷负荷出现的时刻不同，酒店总冷负荷并非各区域峰值简单叠加。其中客房空调冷负荷峰值出现在20：00时，且因权重较大，致酒店空调总冷负荷峰值同样出现在20：00时；此外，新风负荷在总负荷中的占比较大，由于日间（9：00～19：00）客房新风量减半供应，上午9：00时客房空调冷负荷出现了明显的下降趋势，该削峰措施有益于降低酒店的空调能耗，合理的配置主机设备。

酒店中央空调计算总冷负荷为825KW，外租区域预留冷负荷150KW，二者相加，本项目空调总冷负荷为975KW。鉴于夏热冬冷地区酒店空调冷负荷指标一般均高于热负荷指标，本项目热负荷计算从略。

参照《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015的相关要求，集中空调系统的冷水（热泵）机组台数选择，应能适应负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求。机组不宜少于两台，且同类型机组不宜超过4台，参照夏热冬冷地区项目部分负荷分布的规律，鉴于本项目空调总冷负荷为975KW，当采用直燃型溴化锂主机时，宜设置两台，考虑到主机制冷量调节范围较大，可在20%～100%的负荷内进行冷量的无级调节。故主机搭配时，仅需对其附属设备的功耗进行比较即可。经测算，当两台主机容量均等设置时，系统稳定性最佳，且任一台主机故障时，系统保障率最高；当一大一小搭配，40%+60%分配时，系统可应对的负荷段最佳，运行费用最低，但大主机故障时，系统保障率较低。综合比较后，在快速报修反应机制的保障下，选用制冷量分别为422KW和528KW各一台，搭配组合的方案。

2.2.2 方案选择与效率评估

（1）初投资比较。

采用直燃型溴化锂主机时，主要设备投资详见表3。项目直燃机系统主要设备投资为137.8万元，总装机电负荷74.5KW。风冷热泵系统主要设备投资为83.2万元，总装机电负荷350KW。

（2）运行能耗比较。

全年供冷能耗估算如下[1]：W=（100%a+75%b+50%c+25%d）×QH/；CFF=100%a+75%b+50%c+25%d。全年供冷能耗，kWh；Q--设计冷负荷，kW；H--空调系统全年运行时间，h；a、b、c、d--100%、75%、50%、25%负荷阶段对应的运行时间占全年空调运行时间的百分比，%。本项目设计冷负荷Q=975KW，运行时间H=152×24=3648h，供冷能耗系数取全国平均值CCF=52.6%，直燃机制冷工况下的COP=1.3KW/KW。直燃机的总燃烧效率为80%，天然气热值为8400Kcal/m3。本地燃气单价3.65元/Nm3，用电单价1.1元/KWh，综上，可以得出供冷消耗的天然气为：W=0.526×975×3648×3600/（1.3×0.8×4.186×8400×10000）=18.42万m3。循环泵及冷却塔等附属设备的年供冷耗能为：WF=CCF×N×H=0.526×74.5×3648/1000=142.95MWh。

全年供热能耗估算如下[2]：供热计算热负荷682KW，供热期108d，室内设计温度22℃，空调室外计算干球温度-2.2℃，采暖期室外平均温度4.1℃；得度日数为：HDD=（）·D=（22-4.1）×108=1933K·d。式中：HDD--度日数，K·d；供暖期室内平均温度，K；供暖期室外平均温度，K；D--供暖期天数，d。则年供热能耗为：×24=（682/24.2）×1933×24×3600/（4.186×0.85×8400×10000）=15.75万m3 天然气。式中：W`--年供热能耗，KWh；Q`--供暖设计热负荷，KW；tn--供暖室内设计温度，K；tw--供暖室外设计温度，K。供热附属设备额定功率N`=22kW，假定匹配主机的百分比，供热附属设备全年能耗如下：×24=（22/24.2）×1933×24/1000=42.17MWh。

对上述结果进行汇总可得，直燃机供冷年运行费用为：（18.42×10000×3.65+142.95×1000×1.1）/10000=82.96万元；直燃机供热年运行费用为：（15.75×10000×3.65+42.17×1000×1.1）/10000=62.13万元；直燃机年度运行总费用为：145.09万元。同理可得出风冷热泵方案供冷能耗：W=0.526×975×3648/（3.2×1000）=584.6MWh。其附属水泵设备的年耗能为：WF=CCF×N×H=0.526×30×3648/1000=57.56MWh。风冷热泵方案供热能耗：W’=（682/24.2）×1933×24/（3.2×1000）=408.56MWh。其附属水泵设备的年耗能为：×24=（15/24.2）×1933×24/1000=28.76MWh。

对上述结果进行汇总可得，风冷热泵供冷年运行费用为：（584.6+57.56）×1000×1.1=70.64万元。风冷热泵供热年运行费用为：（408.56+28.76）×1000×1.1=48.11万元；风冷热泵年度运行总费用为：118.75万元。相比于风冷模块式热泵主机，直燃机系统初投资高出54.6万元；基于本案燃气单价3.65元/Nm3，电价1.1元/KWh的基础推算，直燃机年运行费用高出风冷热泵系统26.34万元。由此推算出，当项目所在地燃气与电价的比值不大于2.5时，二者运行费用相当，且该比值进一步缩小时，直燃机系统才有收回初投资的可能。

3 调试过程中的问题排查解决

该项目在系统调试阶段，开启单套冷冻泵、冷却泵、冷却塔及其对应的直燃机，两个客房层空调开启，设备正常运转1h后，发现冷却塔出水水温37℃，进水水温41.5℃，居高不下。同时直燃机的冷冻水出水温17℃，冷冻水进水温20.2℃也一并居高异常，房间空调效果差，此刻外气干球温度34.2℃，相对湿度68%。

与同行的直燃机厂家技术员检查主机控制屏，未见相关报警，意味着主机本体无碍，仅运行状态不佳。当前外气湿球温度在设计值范围内，而冷却水温度居高不下，说明系统冷却侧散热不佳。依据热量公式Q=CM△t分析，当温差为定值时，影响主机热释放量大小的因素为M（流量），此时应首先排查冷却泵参数[3]。众所周知，水泵进出口压差值即为当前扬程大小，依据水泵流量-扬程性能曲线（附图2）推测，当前冷却泵吸入端与出口端压差为0.18MPa，稍小于设计额定值，意味着泵组当前工作状态点为“1”，流量稍大于额定流量。与相关操作人员沟通，对冷却水泵进行短暂的闭门测试（吸入口阀门全开，仅关闭出口水阀），此时泵组流量为零，工作状态点为“3”，发现闭口压力值与水泵资料显示的性能曲线吻合，水泵流量可满足要求，参数没有问题；打开水泵出口阀门，使进出口压差值接近并稍高于设计值，此时泵组工作状态点为“2”，接近额定工况，阀位标记并锁定；冷却侧散热问题，在排除冷却泵嫌疑后，最大的可能就是冷却塔。填料的不足，风扇风量的不达标均可能导致该问题。为快速排查故障，采用一对二运行策略，即单台主机、单组冷却泵配两组冷却塔运行。启动后，冷却水水温下降明显，并于30min后趋于正常；与此同时，主机冷冻侧出水温度也逐渐下降并趋于正常，初步判定为单台水塔能力不足。

晚间，当外气干球下降至30℃时，择机重新开启单套设备，并于水塔集水池中投放一定量冰块，系统运转正常，最终判定为水塔能力不足，与现有的主机不匹配。经排查，水塔未按图纸标定的温差采购，造成该次事故。鉴于当前水塔选型偏小约20%，若重新采购且并联使用的话，水槽水位很难平衡，有溢水的隐患，且控制上有较多不便，场地面积也无法排布。鉴于此，责令承包方拆除换新，调整后重新开机，一切正常，问题解决。

4 结论

本文以桔子水晶上海陆家嘴东方明珠酒店为例，介绍了直燃型溴化锂空调系统作为缺电项目替代方案的可行性，从负荷计算到设备选型搭配提出了意见和看法。对比风冷热泵方案，做了初投资及运行费用的比较。通过以上工作，得出结论如下：一般情况下，电制冷方案在初投资及后期运行费用方面，均优于直燃机系统；当项目所在燃气价格与电价比值不大于2.5时，二者运行费用接近；酒店空调在50%负荷率下运行的时间数占年总运转时长约百分之六十；主机选型时，建议最低设置两台，并参照一定的比例搭配运算；当冷却塔容量配置不足时，随着外气湿球温度的升高，设备会散热不及，导致冷却水出水温度上升，同时会对冷冻水出水温度造成影响，主机性能及效率随之下降。

参考文献

[1]宋孝春.公共建筑冷热源方案设计指南[M].北京： 中国建筑工业出版社，2020.

[2]中华人民共和国国家标准.公共建筑节能设计标准GB50189-2015[S].北京： 中国建筑工业出版社，2015.

[3]聂斌霞.绿色理念在建筑暖通空调系统节能设计中的应用[J]. 中国建筑装饰装修，2024，（04）：87-89.

作者简介：郝同保，男，汉族，1981.05-，江苏南京人，本科，工程师，研究方向：暖通设计。