龚宇烈 马伟斌 邓帅

（中国科学院广州能源研究所，510640）

摘要：本文介绍了一种适用于南方宾馆酒店的热泵冷热联供系统，该系统可替代传统锅炉供热方式提供全年生活热水，同时提供空调冷负荷；通过对热泵性能、经济性以及工程应用实例分析，进一步阐述热泵冷热联供系统应用于南方宾馆酒店具有广阔的市场前景。

关键词：热泵、冷热联供、锅炉、生活热水、宾馆酒店

一、引言

夏季空调和全年生活热水是南方地区宾馆酒店用能的主要部分，这两部分所消耗的能量已占宾馆酒店总能耗的60％左右。目前，南方地区宾馆酒店供热系统多采用燃油锅炉，随着燃油价格的上涨，运行费用剧增，给业主带来了很大的经济压力，同时这种方式也给城市大气环境和周围居民居住环境造成了极大的污染。因此，寻求有效的供冷供热途径已成为南方宾馆酒店面临的重要方向。

热泵技术自上世纪90年代以来逐渐在国内得到推广应用，其节能环保特性已得到国内外业内人士普遍认可。热泵是一种热量提升装置，可以将热量从低温提升到高温。在北方大部分城市，地源热泵作为有效的节能环保技术得到了迅速的推广，这种技术不仅可以用于冬季采暖，也可以用于夏季制冷空调和全年提供生活热水，实现一机多用，与常规建筑物“制冷机+锅炉”相比，全年可节约能源40%^[1]。然而在南方地区，由于地质条件的限制以及南方特有的气候特征，地源热泵技术的推广并不顺利，因此必须开发一种更为有效的节能途径来解决宾馆酒店的供热问题。

在对南方地区的宾馆酒店的用能特点调研的基础上，发现南方地区宾馆酒店用能具有两个显著的特点：一是空调时间长，甚至在冬季也需要部分空调；二是全年热水需求大，夏季热水需求约为冬季的一半。基于此，笔者等人^[2]于2003年开始首次提出适用于南方宾馆酒店的一种新型热泵运行模式，即热泵冷热联供系统，并在广东肇庆皇朝酒店和广东外商活动中心建立了两套热泵冷热联供系统，取得了显著的经济社会效益。

二、热泵冷热联供系统原理

通常来说，热泵作为供热设备提供生活热水必须要有低温热源，空气源热泵就是利用低温空气作为热源，而地源热泵则利用低温地热能作为热源。对于宾馆酒店，存在许多低温热源，比如房间、大厅、餐厅等的低温热源。因此，热泵冷热联供的概念就是通过提取宾馆酒店自身存在的低温热源，通过热泵循环提供生活热水，同时低温热源（房间、大厅、餐厅等）通过降温获得冷量，如图1所示。

由于热泵冷热联供系统中冷凝器输出热量Q_h，同时蒸发器输出冷量Q_c，而机组输入功率为P，因此热泵的性能系数为：

    一般来说，热泵性能系数可达6以上，而整个系统性能系数可达5.5。

三、热泵冷热联供系统经济性评价

以每天平均生活热水150吨为例，热泵冷热联供系统与传统的供热方式比较如表1所示。从表中可以看出，相对于其它供热方式，热泵冷热联供方式运行费用最低，燃油、燃气锅炉运行费用相当，电锅炉运行费用最高。从一次性投资来看，热泵冷热联供系统相当于“制冷机＋锅炉”两套系统，对于新建宾馆酒店，初投资与原有系统相当，对于宾馆酒店改造，需要增加热泵系统的投入。

因此，在宾馆酒店中推广热泵冷热联供系统具有显著的社会经济效益，一方面可以较大降低酒店宾馆业的运行成本，促进该行业的良性发展，另一方面可以减少城市大气污染，改善居民的生活环境。

表1  热泵冷热联供系统与其它供热方式经济性比较

四、工程应用实例

1．项目概况

广东省肇庆皇朝酒店是建筑面积为60000平方米的四星级酒店，有370套客房。由于原有溴化锂制冷机组多年运行，制冷量连年下降，运行费用相应增大，同时，大量重油燃烧产生有害气体和烟尘，对周围环境造成很大污染，因此，需要对原制冷和供热系统进行改造。其中客房所需的热水为每天150～200吨，约占酒店用热量的2/3，全年空调时间350天左右，经过分析选用热泵冷热联供系统（考虑到全年非空调时间，本工程中以井水作为辅助低温热源）替代燃油锅炉为酒店提供生活热水，可以减少大量燃油，降低运行成本，减小环境污染。

新系统增加了4台制冷量1200kW的螺杆压缩式制冷机组和1台制热量950kW、制冷量804kW的热泵机组。热泵冷热联供系统主要由热泵机组、热水循环泵、冷冻水泵、热水储罐、抽水井、回灌井及相应辅助设备组成。

2．系统运行方式

热泵供热供冷系统如图2所示。空调季节时，热泵处于制热制冷运行工况，热泵的冷凝器水路与热水储罐相连,蒸发器与空调系统的分水器和集水器相连，从冷凝器产生的热量加热生活热水，而蒸发器的冷量供给室内空调；非空调季节时，将蒸发器进出口与井水循环系统连接，井水作为低温热源，为加热生活热水提供所需的热量。在酒店所需热水满足的情况下，热泵可作为制冷机提供空调需要的冷量，这时热泵的冷凝器进出口与井水循环管相连，蒸发器进出口管与空调系统的分水器和集水器相连。

3．运行测试分析

该系统于2003年3月进行了调试和测试。结果表明，热泵冷热联供系统在同时供冷供热的情况下，制冷系数COP_c≥2.8, 制热系COP_h≥3.5，热泵总性能系数为COP_t≥6.3。热泵能够提供48～52℃的生活热水150～200t/d，同时提供出口温度12～16℃的空调冷冻水。系统运行性能如图3和图4所示。

4．工程小结

肇庆皇朝酒店热泵冷热联供系统一次性初投资约为120万元，系统已运行近4年，每年可节约运行费用80万元，酒店业主已于2004年底收回投资，目前酒店已实现生活热水低成本运营。

五、结语

热泵冷热联供系统替代燃油锅炉已成为南方地区高档宾馆酒店提供生活热水的有效节能途径。肇庆皇朝酒店热泵冷热联供系统近四年的运行表明，与常规系统相比，该系统具有运行可靠，节能效果好，经济效益和社会效益非常显著等独特的优势，特别适合于华南地区空调时间长、生活热水需求量大的高档宾馆酒店。

参考文献：

1        李新国等．地源热泵－供热空调节能技术[J]．节能与环保．2001，（2）：19～21

2        马伟斌等．地源热泵在酒店供冷供热系统中的应用及经济性能分析[J]．制冷．2003，22（4）：45～48