吴燕国，霍韶波，李淼
（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州510010）
【摘要】为解决空气源热泵出水温度不高、无法满足实际工程中五星级酒店对热水供应温度要求(60~65℃)的矛盾，本文以深圳市前海某品牌五星级酒店项目热水系统为例，对空气源热泵热水系统相应技术辅助措施进行研究，提出设置热水灭菌消毒、电辅助加热等解决措施，以期为相关工程热水系统设计提供参考。 【关键词】空气源热泵；集中热水供应系统；五星级酒店；辅助措施
【中图分类号】TU822.1【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2021）03-0102-03
1项目概况
本工程位于深圳市前海深港现代服务业合作区，用地性
质为综合发展用地。酒店总建筑面积79044.53m2，其中地上
建筑面积46883.41m2，地下建筑面积32161.12m2。建筑总
高99.70m，地上23层，地下4层。1~7层为裙房，7层夹层为
设备管线转换层，8~23层为客房，设计为拥有316个钥匙间
的五星级商务酒店。裙房配套设置中餐厅、全日制餐厅、特
餐厅、宴会厅、会议室、游泳池、健身房等功能用房。地下室主
要功能为后勤用房、设备机房、车库等。
2热水系统设计
本工程设置集中热水供应系统。为确保冷、热水系统压力
平衡，各分区冷、热水均采用同源供水，供水方式为低位生活
水箱+变频水泵组（配置气压罐）联合加压供水。冷、热水分区
完全相同，地下室及裙房共分为两个区，塔楼客房分为三个
区。各分区冷、热水采用同一组变频水泵供水，热水由闭式承
压热水罐+板式换热器制备，间接加热方式。根据深圳市相关
要求[1]，2017年起宾馆酒店行业全面推广使用空气能热水器
等高效能源利用设施，不得使用锅炉供应热水。本工程集中热
水系统主热源采用空气源热泵、太阳能集热板，辅助热源为电
加热器。生活热水用水量计算见表1。
根据规范[2]本工程设计小时耗热量按式（1）计算：
Q h=K h×m×q r×C×（t r-t l）×ρr/T（1）
式中：Q h-设计小时耗热量，kJ/h；m-用水计算单位数，人数或
床位数；q r-热水用水定额，L/人·d；C-水的比热，C=4.187（kJ/ kg·℃）；t r-热水温度，t r=60℃；t l-冷水温度，t l=15℃；ρr-热水密度，kg/L；T-每日使用时间，h；K h-小时变化系数。
酒店各功能区设计小时耗热量计算结果见表2，各供水分区设计小时耗热量计算结果见表3。3空气源热泵性能及运行特点
空气源热泵热水机是根据逆卡诺循环原理设计开发的一种热源设备，机组以少量电能为驱动力，以制冷剂为载体，源用水部位
用水定额
（60℃计）使用
数量
小时变
化系数
用水
时间
最大时
用水量
最高日
用水量楼层功能热水单位m3/h m3/d B1员工餐厅15L/（人·次）443 1.5120.83 6.65更衣室100L/（人·次）54210 1.08 5.4 L1中餐厅15L/（人·次）591 1.510 1.338.87后勤办公室5L/（人·班）10 1.5100.010.05 L2中餐厅15L/（人·次）555 1.510 1.258.33特餐厅15L/（人·次）618 1.510 1.399.27
L3
宴会厅15L/（人·次）2265 1.510 5.1033.98
新娘房3L/（人·次）7 1.5100.000.02
贵宾室3L/（人·次）14 1.5100.010.04
后勤办公室5L/（人·班）34 1.5100.030.17
茶歇区3L/（人·次）12 1.5100.010.04 L4会议室3L/（人·次）58 1.5100.030.17茶歇区3L/（人·次）1
4 1.5100.010.04 L5全日餐厅15L/（人·次）1292 1.510 2.9119.38大堂吧8L/（人·次）569 1.580.85 4.55 L6行政办公室5L/（人·班）29 1.5100.020.15
L7
健身50L/（人·次）51 1.580.48 2.55
SPA100L/（人·次）502120.83 5.00
更衣室100L/（人·次）243210 4.8624.30
后勤办公室5L/（人·班）11 1.5100.010.06 L8~L23客房160L/（人·d）70432413.20105.60酒店员工50L/（人·d）352324 1.7614.08
小计36.00248.70未预见水量按总水量的10%计算 3.6024.87
总水量39.60273.57
表1生活热水量计算
102
源不断地吸收空气中难以利用的低品位热能，转化为可用的高品位热能，实现低温热能向高温热能的转移。其能效比高（COP值可达4.0~4.6），运行费用低，环境适应范围广（-10~ 45℃），是一种环保、高效的加热设备。如按照全年每日制取1t55℃热水，温升40℃计算，空气源热泵与传统热水设备运
行费用对比见表4[3]。
通过表4可以直观看出，在制备同等体量和温升热水的情况下，空气源热泵运行费用大大降低，约为电热水锅炉运行费用的19.6%，约为燃气锅炉运行费用的27.4%。另外空气源热泵还具有环境适应性强、运行安全可靠、模块化便于安装、使用寿命长、运行环保无污染等特征，因此近十几年来在我国南方地区得到了大量的工程应用。
空气源热泵的使用也符合绿建筑设计的要求，在最新的绿建筑评价标准[4]中，以条文解释的方式明确对于夏热冬冷、夏热冬暖、温和地区存在稳定热水需求的住宅建筑或公共建筑，若采用高效的空气源热泵提供生活热水，满足国家标准《公共建筑节能设计标准（GB50189—2015）》中第5.3.3条的要求，可按可再生能源得分。
4存在的不足及相应辅助解决措施
空气源热泵虽具有上述诸多优点，但其也有自身的不足之处。实际工程运用中遇到的最大问题是其出水温度与使用要求之间的矛盾。经调研市场上各大品牌的空气源热泵在高效运行工况下出水温度普遍在50~55℃之间，虽有厂家标注产品最高出水温度可达58~60℃，但随着出水温度的升高，设备运行的COP值也大幅下降，且对设备使用寿命造成一定影响，并非理想运行工况。新版《建筑给水排水设计标准》[5]第6.2.6条规定，集中热水供应系统不设灭菌消毒设施时，医院、疗养所等建筑的水加热设备出水温度应为60~65℃，其他建
筑水加热设备出水温度应为55~60℃；系统设灭菌消毒设施时水加热设备出水温度均宜降低5℃。国际品牌星级酒店供水温度普遍要求在60~65℃之间（如希尔顿酒店要求60℃，洲际酒店要求65℃）。
实际工程案例中解决上述矛盾的措施有如下两种：4.1设置灭菌消毒设施
集中生活热水供应系统可采用紫外光催化二氧化钛（AOT）、银离子、高温或二氧化氯等灭菌措施。
4.1.1紫外线催化二氧化钛(AOT)装置
AOT灭菌设备采用光催化高级氧化技术，利用特定光源产生具有强氧化特性的羟基自由基，将水中的细菌、病毒、微生物、有机物等迅速分解成CO2和H2O，使微生物失去复活、繁殖的物质基础，从而达到彻底分解水中细菌、病毒、微生物、有机物等的目的。
4.1.2银离子消毒器
其主要原理为由银离子发生器的银电极释放一定浓度的银离子，来消灭水及管道、容器、附件等内壁范围的细菌，尤其军团菌，达到给二次生活热水系统消毒的目的。
4.1.3高温灭菌措施
采用系统或阀件对热水系统中的热水定期升温至60~ 70℃，可在2~3min内杀死系统内的致病菌。常用有以下三种方式：①热水正常供水温度为50℃时，采用夜间升温至60℃，持续30min灭菌；②热水正常供水温度为55℃，采用升温至65℃，持续8h灭菌，一般在系统刚运行或维修后进行；③热水正常供水温度为50~55℃，采用一周一次升温至70℃持续2min灭菌。
4.1.4应急灭菌处理
当集中生活热水供应系统中爆发军团菌等致病菌污染事故时，应进行应急灭菌处理，主要有氯、二氧化氯消毒、热冲击灭菌[6]。
4.2设置电辅助加热
采用太阳能、空气能等作为主供热热源，电能作为辅助加热，设计出水温度为60℃。
本项目未设置灭菌消毒设施，采用电辅助加热，热媒侧空气源热泵设定出水温度为55℃，经板式换热器对生活热水进行初次换热。换热后的生活热水进入储热水罐，并由电辅助加热器二次加热至60℃。初次换热及二次加热原理详见图1。
热水系统控制原理如下：
（1）板式换热器循环泵：当第一级储热水罐温包采集点处水温≤48℃时循环泵开，至温度≥50℃时停止；
（2）空气源热泵及其循环泵：板式换热器循环泵启动后，空气源热泵及其循环泵连锁启动，至第一级储热水罐温度≥50℃时停止；
功能分区
设计小时耗热量/kW
一次加热
（设15℃加热至50℃）
二次加热
（设50℃加热至60℃）
客房区域528.38150.96客房员工70.4520.13裙楼840.29240.08泳池维持恒温138
泳池初次加热220
表2各功能区设计小时耗热量计算
供水分区
设计小时耗热量kW
一次加热
（设15℃加热至50℃）
二次加热
（设50℃加热至60℃）
裙楼低区（B2~3F）440.72125.92
裙楼高区（4F~7MF）400114.16
客房低区（8F~12F）187.1353.46
客房中区（13F~18F）224.5564.16
客房高区（19F~23F）187.1353.46
表3各供水分区设计小时耗热量计算
机型使用能源热量需求/kcal能源热值年平均热效率/%每日总耗能能源单价（广州）年运行费用（360d计）/元
电热水锅炉电能40000860kcal/度9051.68度0.80元/度14868
燃气锅炉液化气4000010800kcal/m370 5.29m3 5.6元/m310656
柴油锅炉轻柴油4000010200kcal/kg70 5.60kg 4.9元/kg9900
太阳能热水器太阳能+电能40000860kcal/度27017.23度0.80元/度4956
空气源热泵空气能+电能40000860kcal/度46010.10度0.80元/度2916
表4各类热水设备制取热水运行费用
103
的滑坡地质灾害防治工作打下良好的基础。
参考文献
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文海家，麻超超.基于多源数据的蔡家坝特大型滑坡成因机制研究及稳定性评价[J].岩石力学与工程学报，2018，37
（9）：2048-2063.
收稿日期:2020-12-23
作者简介：章东顺
（1988—），男，汉族，云南禄丰人，工程师，本科，主要从事水工环地质工作。
徐文杰（1988—），男，汉族，云南宣威人，工程师，本科，
主要从事水工环地质工作。
参考文献
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收稿日期:2020-05-05
作者简介：易光伟
（1987—），男，汉族，河南信阳人，工程师，硕士研究生，主要从事岩土工程勘察设计及机场规划
设计相关工作。
罗俊（1990—），男，汉族，广东广州人，工程师，硕士研究生，主要从事机场规划设计相关工作。
（上接第99页）
（3）电辅助加热器：当第二级储热水罐温包采集点处水
温≤58℃时开启，至温度≥60℃时停止；（4）热水系统供水管网回水循环泵：受回水管网末端温度控制，当回水点温度≤57℃时开，至温度≥60℃时停止。
本项目2018年竣工并投入使用，到目前为止热水系统各设备运行正常，热水供应水温、水压稳定，满足该五星级酒店对热水系统的各项指标要求。
5结语
集中生活热水供应系统采用空气源热泵具有运行效率
高、稳定可靠、安装维护方便、产业链完备等优点，且有较好的经济和环境效益。但空气源热泵出水温度普遍在55℃以下，极限情况下可达到60℃，但同时导致COP 值大幅下降，设备使用寿命降低。
为了满足国家相关规范及特定项目对热水系统供水温度的要求，需采用相应辅助解决措施。当项目本身对
热水系统供水温度无特定要求时，可采用设置灭菌消毒设施的技术措施，供水温度可按规范相应降低5℃；当项目对热水
系统供水温度提出明确要求时（如国际品牌酒店有相关参数要求），可采用设置电辅助加热器的措施，对空气源热泵制备的热水进行二次定温加热，确保既满足项目要求，又最大限度利用空气源热泵，达到节能目的。
参考文献
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[4]绿建筑评价标准：GB/T 50378—2019[S].北京：
中国建筑工业出版社，2019.[5]建筑给水排水设计标准：GB 50015—2019[S].北京：中国计划出版社，2020.
[6]建筑给水排水设计手册（第三版）[M].北京：
中国建筑工业出版社，2018.收稿日期:2020-12-30
作者简介：吴燕国
（1982—），男，汉族，山东郓城人，高级工程师，硕士研究生，研究方向为建筑给水排水设计、市政给水排水设计
。
图1电辅助加热原理
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