目前，太阳能热水系统、空调余热回收利用在有稳定生活热水需求的公共建筑中应用很多，其中在有集中供冷的建筑中，大量的冷凝热直接排放，造成可回收利用的能源浪费。对冷凝热回收为系统能量综合应用节能非常必要。本文针对空调余热回收选用和太阳能选用的经济及技术分析，为酒店生活热水供应设计提供参考。
1 太阳能系统组成分析
常用的太阳能系统由集热器、保温水箱、连接管路、控制中心及其他外部设备（循环泵、增压泵、供水泵和电磁阀等）组成。在公共建筑太阳能热水系统中，采用强制循环方式，在集热器和储水箱间的管路上设置水泵，作为系统中水的循环动力；与此同时，集热器的有用能量收益通过加热水，不断储存在储水箱内。系统运行过程中，循环泵的启动和关闭必须要有控制，否则既浪费电能又损失热能。温差控制通常较为普及，有时还同时应用温差控制和光电控制两种。温差控制是利用集热器出口处水温和贮水箱底部水温之间的温差来控制循环泵的运行。其原理见图1。
图1 太阳能强制循环原理图
2 空调余热回收设备种类分析
空调冷凝热回收常用设备有冷水机组冷凝热回收和风冷热泵冷凝热回收。主要通过在冷凝系统中设置的热回收器进行换热，通过以水为介质将热量送至生活蓄热水箱供生活热水使用。本文主要考虑风冷热泵冷凝热回收设备。其原理见图2。
图2 风冷热泵热回收原理图
3 工程热水系统应用实例分析
以合肥某酒店为例，建筑首层局部架空，建筑之间设置连廊。总建筑面积32000㎡，其中规定计容建筑面积30000㎡。地上塔楼最高15层，地下室共2层，主要功能为客房、餐饮及后勤办公等。
3.1 方案分析
方案一：空调余热回收+空气源热泵热水机组制备生活热水；采用空调余热回收+空气源热泵热水机组制备生活热水供应方案，即在地下室设置空调余热回收+空气源热泵系统，冷水通过板换换热后水温到48℃，再经空气源热泵加热，通过小区内热水管网供给本项目各热水点。
方案二：太阳能+空气源热泵热水机组制备生活热水；屋顶设置太阳能+空气源热泵系统。冷水通过太阳能面板加热后进入储热水箱，空气源热泵作为辅助热源，再供至各用水点。
以上两种方案皆为节能优选方案，具体应根据经济分析及实际需求确定。
3.2 采用空调余热回收+空气源热泵热水机组制备生活热水
设计小时耗热量：采用空调余热回收+空气源热泵热水机组制备生活热水。根据以下公式进行计算。
Qh=Kh mqrC(tr-tl)ρr/T
设计日耗热量：Qd=mqrC(tr-tl)ρr
空气源热泵设计小时供热量：Qg=k1mqrC(tr-tl)ρr/T1
热泵储热水箱容积：Vr=(Qh-Qg)T/kz(ηC(tr-tl)ρr)
经计算：设计日用热水量
=186.6m3/d，设计小时耗热量约Qh=1200kW。
热水系统竖向分成三个区：低区热泵机组设计小时供热量253.8kW；中区设计小时供热量222.3kW；高区设计小时供热量205.4kW；选用水箱分别为23m³、20m³、19m³。
低区：选用空气源热泵共5台，每台热泵的额定制热量80kW/h·台，在严寒季节，最不利工况时制热量约为56kW/h，最不利工况时总制热量56kW×5=280kW＞Qg=253.8kW，可以满足使用要求。储热水箱选用4m3闭式承压储热罐4座。
中区：选用空气源热泵共4台，每台热泵的额定制热量80kW/h·台，在严寒季节，最不利工况时制热量约为95.33kW/h，最不利工况时总制热量56kW×4=667.31kW＞Qg=222.3kW，可以满足使用要求。储热水箱选用5m3闭式承压储热罐4座。
高区：选用空气源热泵共4台，每台热泵的额定制热量80kW/h·台，在严寒季节，最不利工况时制热量约为95.33kW/h，最不利工况时总制热量56kW×4=667.31kW＞Qg=205.4kW，可以满足使用要求。储热水箱选用5m3闭式承压储热罐4座。
采用空调余热回收+空气源热泵制备热水后，通过热水管网供至各热水用水点使用，空气源热泵设置于裙楼屋面，储热罐设置于地下一层热水泵房中。
3.3 采用太阳能+空气源热泵热水机组制备生活热水
热水系统竖向分成三个区：
采用太阳能+空气源热泵制备热水后，通过热水管网供至各热水用水点使用。太阳能设置于裙楼屋顶层，共440块太阳能面板；空气源热泵设置于裙楼屋面，储热罐设置于B1层热水泵房中。选用的设备与方案一基本相同。
太阳能集热器总面积计算公式为：
＝186.6x1000x4.187x0.983x45x0.6/(1.47x10000x0.5x(1-0.2))＝3526.6(m2)
根据项目特点，裙楼屋面顶屋架最大可布置太阳能集热板约为880m2，屋顶可设置的太阳能集热器远不能满足热水耗热量需求，仅为25％。本工程空调采用3台制冷量1600kW且带热回收功能的风冷热泵机组，热回收量830kW/台，共2490kW，空调夏季再热量278kW，热回收余量共2212kW，大于热水耗热量1832.18kW，设置6台半容积式水加热器制备热水（2台BFGL1200-2.5-4.1-1.0/S，4台BFGL1000-1.5-2.5-1.6/S），满足需求。
过渡季节本工程空调夏季再热量小于278kW，热回收余量不小于2212kW，大于热水耗热量1832.18KW，满足需求。
冬季时，此3台风冷热泵机组的制热量为830kW/台，空调最大热负荷1300kW，风冷热泵机组制热量共2490kW，最小供热余量1190kW。
根据以上数据，空调季节、过渡季节空调余热可满足生活热水加热的要求，达到节能效果。冬季空调余热亦可满足大部分生活热水初始加热的要求，不足的温差由市政蒸汽加热，通过半容积式换热器预热后的热水加热，供各用水点使用。
3.4 经济分析
采用方案一初始投资约106万元，采用方案二初始投资约706万元，增量投资约600万元，由于投资差额较大，在合肥地区冬季太阳能日照较差，故选用热泵热回收以带来较大经济效益。
4 结语
通过计算分析可知，项目大部分时间可以利用空调余热加热热水，热量足够，太阳能热水系统功能类似，且作用相当少。为避免重复投资，造成浪费，本项目设置空调余热回收＋空气源系统。在酒店项目中能卫生、安全、经济节能运行，既可以控制投资成本，又能有效降低建筑运行能耗和运行费用，带来健康环境的同时产生经济效益和社会效益。
参考文献
[1]苏旭．太阳能热水系统在民用建筑中的应用与探讨[J]．山东工业技术，2017，（8）．
[2]张小莎．酒店实施节能减排相关技术[J]．资源节约与环保，2017，（1）．
[3]张志宏，王伟．空调冷凝热回收利用技术研究现状[J]．低温建筑技术，2004，（3）．
（作者供职于安徽广播电视台）
