悦榕庄度假酒店别墅客房空调系统形式选择研究

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摘要本文介绍了悦榕庄度假酒店别墅客房区域，通过对空调能耗、投资等经济技术指标优劣性的分析，选择适宜的别墅客房空调系统。

关键词中央制冷； 地源热泵 ；水环热泵 ；风冷热泵；VRV 节能

Abstract this paper introduces the Banyan Tree Resort villa area, through the analysis of air conditioning energy consumption, investment and other economic and technical indicators of quality, choice villa room air conditioning system suitable for the.

Keywords central refrigeration; ground-source heat pump; water loop heat pump; heat pump; energy saving VRV

中图分类号：TU831.3+5 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

0引言

杭州悦榕庄酒店位于杭州市紫金港路及天目山路交汇处，属于杭州西溪旅游服务中心项目的一部分，该酒店档次定位为超五星的高档酒店，包括主楼、客房式酒店、酒店别墅客房等，地上建筑面积约10,000m2。酒店别墅客房位于整个悦榕庄酒店地块的西北部，独立别墅形式，西侧紧邻湿地，东侧面向地块内部水景景观，是整个项目中最能为顾客提供高端度假休闲感受的区域。HAP全年空调能耗分析软件模拟，对空调全年空调能耗进行分析。综合研究项目定位、初投资、物业管理、当地能源情况、运行费用等因素，选择一个合理的别墅客房空调系统。

1 空调系统选择主要考虑因素

从项目的实际要求、经济效益、系统性能表现、机房布置和面积要求、建筑设计要求等因素综合考虑，为本项目别墅客房区域空调方案作详尽比较，选择一个高效、可靠和合适的方案提供参考。

针对可作为候选方案的三种不同的空调系统，进行相关的分析和比较。三种不同的空调系统分别为：中央制冷与采暖系统，地源热泵系统，水环热泵系统，风冷热泵系统及变冷媒流量多联式空气源热泵系统（简称VRV系统）。

2 空调系统设计方案概况

别墅客房区域共有12栋联排/独立别墅，总建筑面积约3000m2。

空调负荷模拟软件，采用美国空调制冷工程师协会（ASHRAE）认可的HAP-E20全年空调负荷计算软件。空调系统工作时间表、人员密度、办公人员逐时在室率、设备功率密度、电器设备逐时使用率、照明功率密度、照明开关时间表、人员新风量指标等，相关输入指标均参照文献【1】中的有关要求进行输入。模拟结果显示：别墅客房区域，夏季空调计算制冷负荷约为410kW，冬季空调计算采暖负荷约为280kW。

（1）中央制冷/采暖系统

该系统考虑将别墅客房区域、酒店主楼及客房式酒店作为一个整体进行考虑，以充分考虑各功能区域负荷高峰时间不同，减少装机容量及运行费用。该系统主要由五个部分组成：室外冷却塔散热系统、中央制冷系统、中央采暖系统、冷冻水/采暖水循环系统和室内末端设备空气系统。

（2）地源热泵系统

该系统考虑每栋别墅单独配置一台地源热泵系统，可在冬、夏季节分别作为每栋别墅空调系统的热源和冷源。该系统主要由四个部分组成：室外地下封闭环路埋管系统、室内机房水－水热泵机组系统、冷冻水/采暖水循环系统和室内末端设备空气系统。

（3）VRV系统（变冷媒流量风冷热泵式空调系统）

该系统每套别墅独立配置一台VRV机组，分别满足夏季冷负荷和冬季热负荷。该系统主要由VRV室外机及VRV室内机两部分组成。

3 空调系统方案综合比较

3.1 年运行费用比较

（1）根据计算，中央制冷/采暖系统全年能耗约为375,396元。具体空调系统能耗组成如下表1、表4所示。

表1中央制冷/采暖系统全年空调能耗组成表

（2）根据计算，地源热泵系统全年能耗约为363,819元。具体空调系统能耗组成如下表2、表4所示。

表2地源热泵系统全年空调能耗组成表

（3）根据计算，VRV系统全年能耗约为553,413元。具体空调系统能耗组成如下表3、表4所示。

表3VRV系统全年空调能耗组成表

附表4 全年运行费用比较表

备注：

1.制冷按全年180天，采暖按120天计算。

2.客房按每天空调按24小时运转计算。

（考虑在酒店管理公司设计标准中，在各房间未有租出或客人外出时，设计将考虑利用插匙式控制系统控制风机盘管以低速继续运行及控制冷冻水之开关，以保持客房内温度在合适的范围内）

3.制冷机组铭牌制冷效率COP按5.6，按燃气锅炉效率按90％考虑。

4. 地源热泵机组铭牌制冷效率COP按4.3，铭牌采暖效率COP按3.5考虑。

5.VRV机组铭牌制冷效率COP按3.3，铭牌采暖效率COP按3.1考虑。

4.考虑到风冷热泵及VRV在室外温度高于5℃的时候，没有融霜的不利工况，故考虑在总的采暖费用上乘以0.85。

5. 上述计算中能源价格按平均电价为0.916元/度；天然气价格3.2元/标准立方。

小结：从全年能耗计算分析可以看出，采用地源热泵系统能耗较低，中央制冷/采暖系统稍高，高出约3%，采用VRV系统最高，高约47%。

3.2 初投资费用比较

根据本项目造价估算，上述三个系统中机电主要设备之造价约为：中央制冷/采暖系统初投资约53.29万元，地源热泵系统初投资约121.01万元，VRV系统初投资约114.87万元。以上数据显示，采用中央制冷/采暖系统造价最低，地源热泵系统造价最高，约比中央制冷/采暖系统高227%。

3.3 冷热源系统稳定性比较

中央制冷/采暖系统中央冷热源采用水冷式电制冷机组和燃气锅炉。由于空气中的湿球温度较干球温度波动较小，散热系统工作稳定性较号，故中央冷源站的工作相对稳定性较高。而热源采用燃气热水锅炉，环境温度对锅炉燃烧效率的影响也较低。故中央制冷/采暖系统系统的冷热源工作稳定性较高。

对于地源热泵系统，由于深层土壤温度的稳定性，室外干球温度的波动对系统基本没有影响，制冷/制热可保持较良好的效率。

对于VRV系统而言，其属于风冷系统。杭州处于我国建筑气候分区中的夏热冬冷的【1】区域，夏季室外空调设计温度为35.6℃，湿球温度27.9℃。冬季室外空调设计温度为-2.4℃度，且最冷月月平均室外相对湿度高达76%。如采用VRV系统，在极端气候条件下，系统工作效率衰减较大，稳定性较差。

3.4 机房面积空间比较

中央制冷/采暖系统由于可与主楼中央系统合设使用，故其不须在每套独立别墅内设置主机设备，对别墅区域建筑影响较小。

地源热泵系统须在每栋别墅内设置一个面积约5～7平方米的主机设备机房，对建筑布置稍有影响。

VRV系统需于屋顶或室外通风良好位置设置相关设备用房，面积约2～3平方米。

3.5 吊顶内安装空间比较

三种不同形式的空调系统占用梁下安装高度要求基本相当，约需300~350mm。

3.6 对别墅室外区域噪音影响的比较

中央制冷/采暖系统无须在室外设置机组，对别墅室外区域基本无噪音影响。

地源热泵系统制冷主机设置在封闭的空间内，并经过消声处理后，对邻近区域影响较小。

对于VRV系统，室外机噪音噪音约65～75dBA，影响较大，且噪音不容易控制。本项目地处西溪湿地度假区域，属0类声环境功能区，昼间50dBA（6:00～22:00） ，夜间40dBA（22:00～6:00）。

3.7 系统实施难点

中央制冷/采暖系统本身属成熟常规系统，但对于本项目而言实施最大难点在于别墅客房与主体客房间无地下室建筑，须采用直埋或建造地下机电管廊敷设管道输送集中冷冻/采暖水。

地源热泵系统需要深入了解当地地下岩土情况（约地下60米范围内）是否满足地源热泵系统的设计要求，且室外需要较多面积设置埋管。施工质量非常关键，如果室外埋管出现故障，检查比较困难，维修和更换无法实施。且日后运营中须维护保养之主机量较多。

VRV系统室外机的噪音较高，室外机设置位置要求较多，同时在炎热的夏季和寒冷的冬季效率较差，系统的稳定性较难保证，每年附加的维修保养工作量较多。

4 结语

中央制冷/采暖系统、地源热泵系统和VRV系统，从单个系统来说，均属于技术成熟与可靠的空调系统。每个系统各有优、劣之处，主要是视其应用在什么用途和形式的建筑之内。本项目，业主根据项目定位、运行费用、舒适度要求、机房布置和面积要求、建筑外观设计影响等因素综合分析后，确定采用中央制冷/采暖系统作为该别墅客房区域的中央冷热源系统，建造地下通行机电管廊敷设机电管道，实施后效果良好。

参考文献

[1] GB 50189-2005，公共建筑节能设计标准.中国建筑工业出版社，2005

作者简介：李岩，女，1978年3月生，硕士研究生。