本文分析了星級(jí)酒店使用空氣源熱泵熱水器過(guò)程中的主要問(wèn)題；從本單位的節(jié)能實(shí)踐出發(fā)，提出了分析優(yōu)劣、揚(yáng)長(zhǎng)避短；取長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)化組合；攻克難點(diǎn)、穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)措施，較好地實(shí)現(xiàn)了星級(jí)酒店使用空氣源熱泵熱水器配合燃?xì)忮仩t和太陽(yáng)能供應(yīng)熱水的節(jié)能效益。

空氣源熱泵熱水器以其良好節(jié)能效果已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)型快捷酒店得到了比較普遍的廣泛運(yùn)用，但是其在星級(jí)酒店的運(yùn)用卻遭到了極大的冷遇。

　　細(xì)究原因，主要有三：一是叫不應(yīng)；星級(jí)酒店一般規(guī)模比較大，客房數(shù)量多、熱水使用量大，空氣源熱泵熱水器雖然配有保溫水箱，但是有時(shí)仍然不能確保賓客在用水高峰時(shí)的有效需求；二是不穩(wěn)定；星級(jí)酒店的熱水使用除了量大外，還有時(shí)段集中的特點(diǎn)，尤其是在三餐前后廚房用水和晚上賓客洗浴的時(shí)段，熱水使用比較集中，形成用水高峰，而其它時(shí)段的熱水用量不大。峰高谷底的用水狀況，往往容易引起熱水系統(tǒng)的水溫和水質(zhì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。三是不保險(xiǎn)；在冬季嚴(yán)寒的特殊惡劣天氣環(huán)境下，空氣源熱泵熱水器的工況條件變差，使得其生產(chǎn)熱水的產(chǎn)能急劇下降，而冷天又正是賓客耗用熱水量最大之時(shí)，卻反而得不到正常的熱水供應(yīng)。

　　叫不應(yīng)、不穩(wěn)定、不保險(xiǎn)的“三不問(wèn)題”成了制約空氣源熱泵熱水器在星級(jí)酒店推廣運(yùn)用的瓶頸。

　　為了充分發(fā)揮空氣源熱泵熱水器的節(jié)能成效，就必須解決星級(jí)酒店使用空氣源熱泵熱水器過(guò)程中的上述叫不應(yīng)、不穩(wěn)定、不保險(xiǎn)等“三不問(wèn)題”。為此，我們從自身的實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行了使用空氣源熱泵熱水器配合燃汽鍋爐和太陽(yáng)能供應(yīng)熱水的節(jié)能實(shí)踐，較好地解決了空氣源熱泵在星級(jí)酒店使用中的“三不問(wèn)題”，并取得了較好的節(jié)能效果。

　　這些做法可供星級(jí)酒店的同行們?cè)谡撟C使用空氣源熱泵熱水器時(shí)參考和借鑒。

　　一、 分析優(yōu)劣，發(fā)揮出空氣源熱泵的節(jié)能優(yōu)長(zhǎng)。

　　本文列舉的一個(gè)實(shí)例是一家星級(jí)酒店，擁有155間各類客房。酒店原有兩臺(tái)二噸鍋爐（型號(hào)為AYS/600/150），通過(guò)天燃?xì)廪D(zhuǎn)換成蒸汽，再由蒸汽輸送通過(guò)熱交換器轉(zhuǎn)換成熱水，保障酒店正常運(yùn)營(yíng)所需的生活熱水和冬季熱空調(diào)熱媒水的供應(yīng)。近年來(lái)，隨著天然氣價(jià)格不斷上漲和使用清潔能源的要求，我們先后分2期安裝使用了太陽(yáng)能熱水設(shè)備，使得鍋爐運(yùn)行的天然氣消耗量明顯減少，年耗天然氣約40萬(wàn)立方。但是由于太陽(yáng)能熱水器在安裝面積方面的限制，以及僅能夠在溫?zé)峒竟?jié)、光照充裕的晴天提供熱水的局限性，對(duì)酒店經(jīng)營(yíng)所需熱水的供應(yīng)和保障能量顯得不足。

　　為此我們考慮選用市場(chǎng)已經(jīng)普遍采用，技術(shù)比較成熟的節(jié)能產(chǎn)品——空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低天然氣能耗的目的。

　　首先，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)參數(shù)得知，空氣源熱泵熱水系統(tǒng)能耗費(fèi)用僅為天然氣鍋爐能耗費(fèi)用的1/4，節(jié)能的潛力較大（見(jiàn)表1）。

　　每噸熱水成本比較：以15度水加熱至55度，所需40000大卡的熱量為例（水泵運(yùn)行成本均未計(jì)入）

　　其次，分析了空氣源熱泵熱水器、天然氣鍋爐和太陽(yáng)能熱水器各自在保障能力、適用季節(jié)、運(yùn)營(yíng)成本等方面的優(yōu)劣比較，用滿意度標(biāo)準(zhǔn)，而非最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，確定了使用空氣源熱泵熱水器為最適合的節(jié)能滿意度選擇。（見(jiàn)表2）

　　然后，根據(jù)不同季節(jié)的氣候環(huán)境，明確了使用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)配合天然氣鍋爐和太陽(yáng)能提供熱水保障的兩種基本模式，即在冬季采用空氣源熱泵產(chǎn)熱水與天然氣鍋爐產(chǎn)熱水的配合模式，在其它季節(jié)采用空氣源熱泵產(chǎn)熱水與太陽(yáng)能產(chǎn)熱水的配合模式，以便充分發(fā)揮空氣源熱泵熱水器的節(jié)能優(yōu)長(zhǎng)（見(jiàn)表3）。

　　二、取長(zhǎng)補(bǔ)短，綜合不同熱水設(shè)備的優(yōu)化組合。

　　鑒于空氣源熱泵熱水系統(tǒng)在節(jié)約能源和供應(yīng)熱水兩方面的優(yōu)劣特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有酒店熱水設(shè)備使用的實(shí)際情況，為發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，克服其劣勢(shì)，我們特采用以空氣源熱泵產(chǎn)熱水為基礎(chǔ)，太陽(yáng)能供應(yīng)熱水為輔助，天然氣鍋爐產(chǎn)熱水作保障的供熱水節(jié)能方案。

　　此方案的核心是利用空氣源熱能通過(guò)電能轉(zhuǎn)換替代天然氣生產(chǎn)熱水，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的?；舅悸肥菍?duì)不同的熱水設(shè)備取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)最佳的節(jié)能效益。主要內(nèi)容有三部分：

　　一是優(yōu)化組合；即對(duì)酒店原有的天然氣鍋爐、太陽(yáng)能熱水設(shè)備與新增加的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，根據(jù)季節(jié)和氣候變化，在充分發(fā)揮各自運(yùn)行特點(diǎn)的同時(shí)，實(shí)行節(jié)能優(yōu)化組合。具體優(yōu)化組合方式如下：

　　1、在夏天（晴天）充分利用太陽(yáng)能熱水設(shè)備直接供應(yīng)熱水。當(dāng)供熱水量或者熱水水溫不足時(shí)，由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。

　　2、在春秋（陰天）時(shí)節(jié)，主要由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)提供熱水供應(yīng)，太陽(yáng)能熱水設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充（主要是提高進(jìn)水的初始水溫）。

　　3、在冬天主要由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)提供熱水供應(yīng)，由天然氣鍋爐保障熱空調(diào)熱媒水和用熱水高峰時(shí)段或特殊情況熱水供應(yīng)不夠時(shí)的補(bǔ)充。此時(shí)鍋爐房?jī)?nèi)空間的熱源能可為空氣源熱泵熱水器提供了良好的工況。

　　二是部分替代；即由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)替代天然氣鍋爐的功能。具體來(lái)說(shuō)，在春夏秋三個(gè)季節(jié)，用空氣源熱泵系統(tǒng)替代原來(lái)由天然氣鍋爐對(duì)太陽(yáng)能熱水器供應(yīng)熱水不足部分進(jìn)行的補(bǔ)充，以保障酒店正常運(yùn)營(yíng)的生活熱水。同時(shí)保留天然氣鍋爐在冬季嚴(yán)寒環(huán)境氣候條件下保障酒店生活熱水和熱空調(diào)熱媒水的供應(yīng)。

　　千萬(wàn)不要小看這9個(gè)月利用空氣源熱能通過(guò)電能轉(zhuǎn)換替代天然氣生產(chǎn)熱水的節(jié)能效益，這是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最核心部分。根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)算，酒店歷年熱水使用的低谷夏季（5、6、7月）平均月耗用熱水815噸（不含熱空調(diào)熱媒水），其中太陽(yáng)能供應(yīng)熱水186噸，缺口部分由天然氣鍋爐補(bǔ)充，月消耗天然氣約8103立方。（注：酒店2011年消耗生活熱水12050噸，月平均1004噸。為保留節(jié)能余地和統(tǒng)一計(jì)算口徑，本文月平均耗用熱水采用夏季815噸的數(shù)據(jù)）

　實(shí)行空氣源熱泵供熱水器后，實(shí)際節(jié)約的能耗折算為金額共256836元，具體含2塊節(jié)能內(nèi)容。

　　第一塊是天燃?xì)廪D(zhuǎn)換成蒸汽，再由蒸汽輸送通過(guò)熱交換器轉(zhuǎn)換成熱水時(shí)的低效率多重轉(zhuǎn)換和浪費(fèi)部分，其折算為金額約178488元。參照理論數(shù)據(jù)，約5立方天然氣產(chǎn)生1噸熱水（詳見(jiàn)附表4），生產(chǎn)815噸熱水需要4075立方天然氣，再除去太陽(yáng)能供熱186噸，僅需 3145 立方天然氣。而實(shí)際酒店消耗天然氣是8103立方 ，即使不除去太陽(yáng)能提供的熱水186噸，天然氣的實(shí)際消耗量也比理論數(shù)據(jù)大了將近1倍多。

　　計(jì)算公式1：

　　噸熱水實(shí)際耗氣量8103立方 - 噸熱水理論耗氣量3145立方 = 可節(jié)約耗氣量4958立方

　　計(jì)算公式2：

　　天然氣量4958立方×天然氣單價(jià)4元/立方=19832元

　　19832元×9（月）= 178488元

　　附表4：理論數(shù)據(jù)：天然氣熱水鍋爐的效率計(jì)算

　　理論條件是：天然氣熱值按8400大卡/立方，熱水鍋爐效率80%計(jì)算

　　計(jì)算公式：

　　熱水鍋爐將一噸20度（平均溫度）的水加熱到50度所需要的天然氣為： （50-20）×1000÷8400÷80%=4.46立方

　　第二塊是由空氣源熱泵替代天然氣鍋爐供熱的能源節(jié)約部分。折算為金額約78348元。由前表1：《天然氣鍋爐和空氣源熱泵熱水器的效能和費(fèi)用分析比較》可知，理論上生產(chǎn)每噸熱水可節(jié)約13.84元，月平均可節(jié)約8705元，9個(gè)月為78348元。

　　計(jì)算公式1：

　　每噸熱水的天然氣價(jià)格23.81元 — 每噸熱水的電力價(jià)格9.97元=13.84元；

　　計(jì)算公式2：

　　月平均用熱水815噸—月太陽(yáng)能提供用水186噸=629噸；

　　629噸×13.84元=8705元/月

　　8705元/月×9（月）=78348元

　　三是應(yīng)急備份；即保留酒店原有的天然氣鍋爐供熱系統(tǒng)，在春夏秋三個(gè)季節(jié)大約10個(gè)月時(shí)間里的正常情況下，主要由空氣源熱泵保障生活熱水供應(yīng)，天然氣鍋爐不需要啟用。只有在冬季保障熱空調(diào)熱媒水供應(yīng)時(shí)才需要開(kāi)啟天然氣鍋爐。

　　此外在應(yīng)付突然出現(xiàn)的極端嚴(yán)寒氣候條件下，或者是空氣源熱泵熱水器出現(xiàn)故障，不能保障熱水正常供應(yīng)時(shí)，可應(yīng)急啟用天然氣鍋爐予以熱水供應(yīng)保障，起到備份的作用。

　　三、攻克難點(diǎn)，保持熱水供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　我們對(duì)使用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的狀況進(jìn)行了SWOT分析，認(rèn)為優(yōu)勢(shì)在于能夠比較顯著地節(jié)約能源；機(jī)會(huì)在于三種供熱設(shè)備的最優(yōu)化組合取得最佳效益；劣勢(shì)在于三個(gè)系統(tǒng)的組合控制比較復(fù)雜；風(fēng)險(xiǎn)在于對(duì)原有供熱系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞。

　　根據(jù)分析的結(jié)果，并為了解決星級(jí)酒店使用空氣源熱泵過(guò)程中叫不應(yīng)、不穩(wěn)定、不保險(xiǎn)的“三不問(wèn)題”，我們首先在供熱設(shè)備組合上保留原有的天然氣鍋爐供熱系統(tǒng)，作為應(yīng)急備份設(shè)備，解決了空氣源熱泵使用過(guò)程中的“不保險(xiǎn)”問(wèn)題。而后又采用多重組合、循環(huán)聯(lián)控的技術(shù)攻關(guān)，逐一解決了“叫不應(yīng)”和“不穩(wěn)定”的難點(diǎn)，從而確保了星級(jí)酒店使用空氣源熱泵供應(yīng)熱水系統(tǒng)穩(wěn)定有效地運(yùn)行。

　　一是充足配置；根據(jù)酒店每日使用熱水在30—50噸用量的情況，酒店選用了2臺(tái)800型空氣源熱泵熱水器，正常情況下每天只要工作15小時(shí)就能夠供應(yīng)50噸熱水。這樣充足的選型配置，不僅保證了充足的熱水生產(chǎn)能力，還能夠維持空氣源熱泵主機(jī)的輪休和檢修。

　　二是積集熱能；考慮到空氣源熱泵熱水器生產(chǎn)熱水較慢的特點(diǎn)，我們新增了一只20噸容量的保溫水箱，并與原有的兩只容積式熱交換器（每只8噸）配合，共積集了約36噸熱水能量，能夠基本保證正常經(jīng)營(yíng)的熱水供應(yīng)。上述兩項(xiàng)技術(shù)措施的使用，基本解決熱水供應(yīng)“叫不應(yīng)”的問(wèn)題。

　　三是穩(wěn)定水壓。為了保證原有熱水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們?cè)诒厮湎驘峤还?yīng)熱水的過(guò)程中采用了增壓泵和穩(wěn)壓罐設(shè)備，并在回水管路加裝了穩(wěn)壓閥，盡力確保供熱水系統(tǒng)的水壓穩(wěn)定，較好地解決了熱水供應(yīng)系統(tǒng)“不穩(wěn)定”的問(wèn)題。

　　通過(guò)以上技術(shù)措施，使得酒店的熱水供應(yīng)形成了兩種模式（即冬季寒冷模式和夏季常溫模式）、三個(gè)循環(huán)（即空氣源熱泵與保溫水箱的循環(huán)、保溫水箱與容積式熱交的循環(huán)、容積式熱交與使用端口的循環(huán)）、四點(diǎn)溫控（既太陽(yáng)能的出水溫控、空氣源熱泵的出水溫控、保溫水箱的出水溫控、容積式熱交的出水溫控）的運(yùn)行系統(tǒng)，能夠確保熱水供應(yīng)系統(tǒng)在各種復(fù)雜情況下叫得應(yīng)、又穩(wěn)定、又保險(xiǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。（見(jiàn)圖1）

　　小結(jié)

　　我們采用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)配合燃?xì)忮仩t和太陽(yáng)能供應(yīng)熱水的節(jié)能時(shí)間不到一年，已經(jīng)初步取得了良好的效益，預(yù)計(jì)一年半可收回投資。然而利用熱泵技術(shù)在酒店熱水或暖通系統(tǒng)中的節(jié)能潛力還很大，比如空氣源熱泵產(chǎn)生冷氣的回收利用。特別是在配合燃?xì)忮仩t和太陽(yáng)能供應(yīng)熱水的節(jié)能綜合效益方面，還有許多工作要繼續(xù)深入，比如根據(jù)環(huán)境溫度和熱水用量的不同，如何科學(xué)地控制熱泵主機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)點(diǎn)和時(shí)間，如何合理地調(diào)整各個(gè)熱水設(shè)備的出水溫度，如何有效地調(diào)節(jié)保溫水箱的水位等等。從應(yīng)用新技術(shù)的角度考慮，一旦條件允許也可采用地源熱泵，使節(jié)能工況更穩(wěn)定，節(jié)能效益更顯著。這些都有待進(jìn)一步研究，并形成相應(yīng)的管控技術(shù)和運(yùn)行規(guī)范。