随着建筑市场从高峰发展期向平稳发展期过渡，既有建筑改造会成为新常态，其中，酒店机电系统特别是热水系统的改造是业主比较青睐也容易显现节能效果的改造。本文结合某运营十多年酒店机电系统评估、改造的设计过程，对酒店热水系统节能改造进行分析总结，探讨类似项目的改造方法。
1工程概况
某五星级酒店于2004年7月试营业，2005年1月23日正式开业，集度假、会议、商旅、餐饮于一体，占地面积12.8万m2，建筑面积6.2万m，绿化面积11.2万m，主楼高78m。
2现有能耗及节能改造潜力分析
根据酒店工程部提供的2005～2014年的酒店逐月用电、用气抄表数据及空调系统冷冻泵、冷却泵、冷却塔和空调末端的用电估算数据，对酒店2005～2014逐年能耗分析如图1所示。
将本酒店与本地区近年建设的同等档次酒店上述能耗值进行对比发现，本酒店的能耗属于中等偏上，说明本项目有一定的节能改造潜力。
根据酒店工程部提供的天然气数据对2014年酒店的天然气用量做拆分，结果如图2所示。其中生活热水与采暖锅炉用量占44%，洗衣房锅炉用量占38%，其余为厨房用气。
对酒店而言，生活热水需要全年24h供应，目前本酒店采用燃气热水锅炉来生产全部的生活热水；另一方面，酒店空调系统的用量很大，而且由于公共区域内区的存在，一年四季均存在较大的供冷量。
本次改造热源系统需要投资费用估算见表1。
从表1可知，本次投资预计可在5年内回收成本。为此，本项目建议增设水-水热泵提供生活热水。过度季及冬季回收量不足时，采用洗衣房机房内本次改造前已增设的蒸汽锅炉供应。
3生活热水系统节能改造设计
业主根据我院意见进行综合对比分析，最终确定酒店生活热水系统主要进行以下几项改造：
（2）为更好地节约能源，根据本地区气候特点，在空调机房增设水水热泵作为生活热水第一热源，此机组只作为生活热水热源，空调制冷则保留现有主机不变。
（3）为最大限度利用空调余热，提升能源综合效益，将健康中心生活热水热源也改为由水-水热泵和蒸汽锅炉提供。
3.1耗热量及水-水热泵供热量计算
进行双热源——水-水热泵+蒸汽锅炉设计，水-水热泵供热量是关键，只有合理计算确定其供热量，才能保证热源改造后设备投资运营综合效益最大。参考现行《建筑给水排水设计规范》耗热量及供热量公式计算结果见表2、表3。
注：此计算为冬季时，冷热水温度分别为10℃、60℃；水的比热为4.187kJ/（kg·℃）；水的密度为1kg/L。
3.2水-水热泵+蒸汽双热源二次侧系统设计
热泵+蒸汽两种热源常规设计时，大都是热泵换热对应一组换热器1、蒸汽换热对应另一组换热器2，换热器1与换热器2串联，且只有换热器2的出水温度满足使用水温要求，换热器1主要起到预热作用。系统示意如图3所示。
此系统虽然运行较稳定，控制简单，但经过分析发现：此系统水水热泵只是预热，蒸汽锅炉全年都需要运行，对于节能改造效果有一定影响；其次，两组换热器分别需要按规范计算的热水储量进行储存，总容积较大，增加了初始投资。为了更好地利用空调余热尽量少开启蒸汽锅炉，也为了减少换热器总容积，对上述传统双热源系统进行优化，也参考我院其他一些项目双热源系统，最终采用如图4系统。
从多个项目反馈信息获悉，此系统在初投资、运行能耗和热水水温稳定性等方面都要优于传统系统。
3.3水-水热泵+蒸汽双热源一次侧系统设计
一次侧的系统设计初始，考虑在酒店屋顶热水箱机房和健康中心机房将现有保温热水箱分别更换为容积式换热器，水-水热泵热源供应热水热媒管和蒸汽锅炉供应蒸汽热媒管分别供至此两处，均与容积式换热器进行换热，冷水被加热后储存于容积式换热器中。由酒店换热器和健康中心换热器分别供应各自生活热水。后来，经过对比分析，健康中心耗热量较小，相对于酒店耗热量所占比例很小。为了减小设备投资，考虑将酒店屋顶容积式换热器容积增加少许，冷水经水-水热泵热源和蒸汽锅炉热源加热后储存于酒店容积式换热器中，然后接管供应酒店生活热水和健康中心热水。系统示意见图5。
3.4热水系统运行工况分析
本项目同时采用水水热泵热源和蒸汽锅炉热源，为更好地利用空调余热提高系统能效比，阀门切换控制尤为重要。本项目双热源系统运行工况如下：
（1）容积式换热器既可串联运行也可并联运行；一般串联运行，阀门A1、A3、A6、B3、B5、C3、C5、D2、D5、阀2打开，其余阀门关闭。若需并联运行，阀门A1、A2、A6、A7、B1、B2、B6、C1、C2、C6、D1、D2、D6、阀2打开，其余阀门关闭；且并联运行需保证水箱的均衡性。
（2）当容积式换热器A清洗或出现问题不能使用时阀门A6关闭，A7打开。
（3）通过控制一次侧电动二通阀的开度保证板换二次侧出水温度保持在设定值（如59℃）。
（4）通过调节电动三通阀容积式换热器侧的出水流量，保证三通阀容积式换热器侧出水温度不低于设定值（如56℃）。
4泳池热源改造设计
由于健康中心原有热源均为空气源热泵，其中生活热水用空气源热泵设于地下室机房，采暖用空气源热泵设于屋面。现更换为统一由酒店供应热源后，所有空气源热泵闲置。为了尽量利用现有设备，采用合理的热源，考虑通过修改管道连接，利用这些闲置空气源热泵。
经计算，泳池初次加热所需耗热量为150kW，平时运行耗热量60kW。现有空气源热泵，地下机房为健康中心原有5台27kW/台供生活热水+泳池原有2台60kW/台供泳池热水空气源热泵，屋面为健康中心原有2台180kW/台供采暖用空气源热泵。经对比，两处空气源热泵即使在冬季极端天气提供70%供热量，仍可以满足泳池耗热量需求而不必另外设置电辅助加热。但屋面单台机组供热功率较大，若改为供泳池热水相比地下室效率会低许多，且平时运行维护费用也较高。故最终选择地下室空气源热泵作为泳池热源。
5实际项目运行能耗对比
本项目为正在改造项目，参考之前已运行类似规模两个酒店项目，分别采用两种系统一年运行能耗数据对比见表4所示。
由表4数据可知，一年节约费用约45.6万元，由于前述项目平均年入住率偏低，故这两个项目能耗对比可节省能源费比前述本项目预计每年可节省能源费32万元还要高。这说明此系统实际运行节省的能耗也相当可观，正好验证此系统在节能改造中有广泛的应用前景和空间。
6小结
本项目中双热源系统设计是我院在多个酒店热水设计中和空调专业同事一起研发，在实践中运行较稳定、节能效果最明显的一种系统方式，尤其在南方地区热水系统改造中有很广泛的应用空间。