廖明洁珠海市某酒店余热设计以及经济性分析.docx

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计 珠海市某酒店余热回收系统设计及经济性分析珠海市酒店余热设计以及经济性分析摘 要随着社会的高速发展，人员流动越来越大，各大城市纷纷建立起不同类型的酒店酒店规模的扩大、功能的复杂化，造成能源极大消耗，不仅给能源带来巨大的压力，也降低了酒店的经营者的盈利本文针对酒店建筑进行排风热回收系统设计，利用软件TRNSYS16对酒店某层进行热回收模拟分别对显热、全热以及热泵回收三种不同的方案进行模拟分析，模拟结果可得三种排风回收方式的空调负荷和能耗，并结合三种方案的初投资、运行费用进行了经济性分析关键词：排风热回收；TRNSYS16；显热全热回收；热泵回收；经济性分析Waste heat design and economic analysis of Zhuhai HotelAbstractWith the rapid development of society, the flow of people is increasing, and different types of hotels have been set up in cities. The expansion of the hotel scale and the complexity of its functions cause great energy consumption， which not only brings great pressure on energy， but also reduces the profitability of the hotel operators. This paper designs the exhaust heat recovery system for hotel buildings. It uses software T16 to simulate the heat recovery of a certain floor of the hotel， including sensible heat recovery， total heat recovery and heat pump recovery. Through the control of all aspects of the exhaust heat recovery system and the output and input， it can simulate three exhaust heat recovery modes to compare the load and energy consumption of the original air conditioning. Thus， more energy can be recovered in that way， and then the economic analysis of three kinds of exhaust heat recovery is made from the initial investment， operation cost and saved cost.Keywords: fuel utilization; cogeneration; district heating; boiler目 录1 绪论 11.1本设计课题的研究背景 11.1.1酒店类建筑的能耗以及余热情况 11.1.2建筑余热回收的可行性 11.1.3余热回收的意义 22.1酒店类建筑可利用余热以及其利用方式 32.1.1冷凝热 32.1.2排风热 92.1.3设备散热量 132.2本章小结 143排风热回收系统运行的控制与模拟 153.1软件TRNSYS16的介绍 153.3排风热回收系统模拟 163.3.1排风热回收系统运行的控制原则 163.3.2模型建立及参数设置 173.3.3模拟的结果及讨论 213.4排风热回收系统对空调系统的影响 283.5本章小结 294 热回收技术经济性分析 304.1各种热回收方案技术经济比较 304.1.1生命（寿命周期成本费用） 304.1.2投资回收期 314.2本章小结 315 总结 321 绪论1.1本设计课题的研究背景1.1.1酒店类建筑的能耗以及余热情况在当今社会，多数建筑存在着耗能严重的问题，很大一部分是来源于建筑本身设计导致的，这部分建筑能耗高我们没法很好的去解决只能在今后的建筑上推行绿色建筑的法定法规。

还有一部分是能源利用率不高导致的，在宾馆类建筑里能耗占比比最大的是空调能耗，其次是照明能耗和设备能耗作为一名准暖通人员，以往的空调设计重点在如何提高制冷量，降低耗功量上，很少有人会注意到回收余热这一方面在空调设计中冷凝热，排风余热和机组余热都是很好的回收对象在2000年商业建筑的能耗调查统计中，可以看到商业建筑为提供热水所消耗的能源占建筑总能耗的10%~40%，在酒店类建筑中甚至能达到总能耗的31%而在空调系统中冷凝热的排气温度很大，而且是主要的建筑余热宾馆类建筑的热水需求很大，建筑余热中的冷凝热有很大潜力利用自身的余热去制备热水在回收方面由于建筑的余热温度较低，属于低品位热源，再加上热源有些分散回收有一定的难度本文利用软件TRNSYS16，对建筑内的排风余热回收进行探讨模拟合理的利用余热，不仅大大减少建筑的能耗还能提高室内的空气质量，还能减少对环境的伤害1.1.2建筑余热回收的可行性在排风余热回收中，由于室内室外具有温差，新排风上一个是我们室内在空调环境下处理过的空气，一个是室外未处理的空气我们通常的做法是排风直接通过风机排出室外，新风通过新风机组处理后送入室外这里就产生个问题新风从室外送入室内需要处理是因为在夏季室外的温度会高于室内，室外的空气含适量也高于室内，而在冬季室外的温度和空气含湿量都有低于室内温度。

这导致了我们需要而外的耗能去处理这方面的差值而余热回收恰好是利用了排风也就是原本的室内空气去预处理送入室内的新风虽然说不能处理后的新风完全满足室内要求的新风，但可以减少了一部分空调承担的负荷在国外例如美国，加拿大排风热回收技术已经相对很成熟了，已经有十几年的研究时间，排风热回收等产品在市场也有着不错的推广目前国内也在换热器领域有不错的成果，但仍然有很大的潜力在节能方面1.1.3余热回收的意义酒店类建筑的余热有很多种，其中占比较大的有空调系统中的冷凝热，排风热以及设备房散热等等1）节能与经济的需要国民经济在高速发展，人们的节奏变快，越来越多人因为工作或者旅行去往不同的地方，而由此酒店的数量也越来越多随着酒店数量的增大，也越多人注意到宾馆类建筑耗能巨大在我国建筑的能耗中空调能耗和新排风能耗占全国总能耗的20%左右，高级民用建筑的空调耗能甚至可以达到建筑总耗能的30%-60%[1]随着我国住宅业的快速发展及空调普及率的大幅度提高，势必造成空调用电和能耗的迅速增加[2]在空调能耗中新风能耗能占到30%甚至更多[3]再加上酒店空调的使用时间具有集中性，基本是全天开启，其需要的消耗的能源巨大同理其所浪费的余热也数量巨大，排风余热回收，不仅可以将利用起来浪费的能源，减少空调的负荷，降低空调选型的型号，还可以减少对环境的破坏，提高空调系统的经济性。

2）室内空气品质的保证随着社会的进步，人们对空气质量的要求也慢慢提高了经过了20世纪70年代的能源危机人们开始认识到了节能的重要性建筑物开始向节能方向发展，制定了绿色建筑的标准，其中就有为了减少建筑的热损失，建筑围护结构变得紧密，这一举动的改变使得门窗缝隙进风量减少，这不利于室内外进行换气也导致了室内空气质量降低20世纪以后人们在室内活动的时间变长，特别是老人和小孩们，有些人甚至可以达到一天90%的时间在室内室内空气品质如果不好容易导致病态建筑综合症(SBS)，这种病症也容易影响人们的心身健康为保证室内的空气品质有足够多的新风量，1999年及2001年先后颁布了第四、第五个版本该标准最新一版是《ASHRAE标准62.1-2004》，新的标准适用于商业建筑、公共建筑和高层建筑在一些人群密集的场所对空气质量的要求更高，如商城，办公室，医院等等场所这样一来新风的需求就更大了，需要对新风处理的耗能就更大因此排风的余热回收很有必要，不仅节约能源还能改善空气品质，对维护人们健康也有很大的帮助2工程概况该酒店为珠海某酒店（如图2.1所示），楼层共有12层，酒店总共有247个客房，其占地面积为1255m2，酒店朝向为北偏西8.3°，三到四十层为统一户型。

本毕业设计以三到十层中的一层为例做排风余热回收设计，一层有22个客房其中18个为普通客房，4个为高级客房，客房的面积为585m2，每间客房住两人，也就是说一层假设有44人，按照标准该层的新风量为44x30=1320m3/h，空调的设计温度为24°C原系统为独立新风系统，具有新风机组，本文余热回收设计，在减少了新风机组的情况下添加了排风系统，热交换器和热泵，通过TRNSYS 16软件模拟出三种排风热回收的节能效果，比较他们之间经济性2.1酒店类建筑可利用余热以及其利用方式宾馆建筑中存在着大量的可回收的余热，如空调系统中冷凝热，排风热，以及一些高温高湿空间（洗衣室，配电房）的余热等接下来重点来介绍下面几种余热情况2.1.1冷凝热（1）冷凝热制备热水的意义在制冷循环中，制冷剂通过压缩机做功在蒸发器中吸收了低温热源的热量，然后在冷凝器中向高温热源释放热量，其释放的冷凝热是为冷水机组制冷量和压缩机做功的总和一般来说冷凝热不能够直接排放，需要通过冷却塔或者风冷冷凝器排放到大气中，排热必然要消耗能量反观之前的研究，人们的研究的重点一直放在如何提高制冷系数，降低压缩机的耗工量，从而忽略了冷凝热的潜能浪费的冷凝热还会对环境造成一定的污染，加剧城市的热岛效应。

另一方面来看，随着城市的热岛效应室外温度的升高，这会恶化了风冷冷凝器的工作环境，导致系统的cop降低，增大空调机组的能耗这也就是说节能是很有必要的利用空调中的冷凝热可以用来制备热水，很大程度可以减缓或者说取代锅炉，锅炉的减少能减少对环境的破坏另一方面来说利用了空调的冷凝热还可以减少冷却塔的规模或者是运行时间，省电6图2.1 珠海某酒店三到十层平面图（2）冷凝热的计算以及分析在《空调用制冷技术》中介绍到冷凝热的计算方法为：开启式压缩机的制冷机组，冷凝热越等于制冷量和压缩机指示功率的总和：Φk=Φo+Pi=ψΦp （式2.1） 制冷剂种类有关对于全封闭式制冷机组的冷凝热，其冷凝热计算方式根据苏联B.B.雅柯勃松的试验数据，整理成为与其制冷量比值的形式:式中：tk 是冷凝温度，°C；以常见的R22为例，其系数A为0.86，系数B为0.0042图2.2为蒸汽压缩式制冷理论循环的压焓图，图中可以看出冷凝热是图中2~3过程，其中的散热一部分是来自于温度较高的过热蒸汽变成饱和蒸汽的显热部分(2~2′)，另一部分是来自制冷剂两相相变热量潜热(2′~3′)和过冷部分(3′~3)。

实验表明，温度较高的显热部分热量在冷凝热中的占比较小，而相变热量在40到50度部分的热量占冷凝热比例较大但这部分热量不足以满足我们日常用水需求，所以需要不断的循环加热图2.2 蒸汽压缩式制冷理论循环(3)。