海口朗廷酒店建筑節能分析

上海中環投資開發（集團）有限公司 上海 200070

0 引言

酒店消耗的最主要能源是電力，約占總能耗的60%～80%，達120～200 kW·h/m2，高于發達國家的平均水平25%左右，是國內城市住宅用電的10 倍以上[1,2]。電力消耗的主體是中央空調系統，達年總用電量的50%～60%[3]，照明系統次之，占25%～30%。此外生活熱水的能耗也占總能耗的15%左右。可見空調、照明、生活熱水這三者累加約占酒店總能耗的90%以上，對建筑節能影響巨大， 因此有必要在這3 個方面進行重點優化。

1 項目簡介

朗廷（The Langham）酒店起源于英國，定位為奢華白金五星級酒店，是少數幾個專業從事高端酒店運營的品牌之一。海口朗廷酒店（圖1）位于海口市國貿中心區，是海南省重點項目，建成后將成為海口市標志性建筑。

圖1 海口朗廷酒店外觀

酒店設于超高層辦公商業綜合樓——中環國際廣場內，地上39層，地下3層，1～4層為裙樓，5～39層為主樓，總建筑面積95 363.72 m2，建筑高度153.40 m。其中酒店建筑面積40 199.02 m2，分設于1、4～5及24～39層。

海南省位于夏熱冬暖地區的南區，屬亞熱帶和熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫22～26 °C。獨特的氣候特征使得建筑節能出現了兩難的情況：比如盡管沒有冬季供暖需求，但制冷期卻長達10 個月以上；日照充分，可以利用自然光降低人工照明能耗，但圍護結構遮陽及熱工性能卻要求很高。因此項目在分析地區氣候特點的基礎上，結合酒店建筑的特征，采用了一系列有針對性的建筑節能措施。

2 建筑及維護結構節能

2.1 建筑朝向及平面遮陽控制

海南地區夏熱冬暖，冬季不需要供暖，對建筑體型系數及建筑朝向要求不高。然而該地區日照非常強烈，若朝向及體型系數控制不當，則可能會大大增加空調熱負荷。因而本項目在建筑設計過程中結合周邊道路景觀特征，將建筑平面（塔樓）設計成類似三角形的形狀（圖2），體型系數僅為0.12，北向角度達到54°。在塔樓的平面布局中，電梯井、陽臺、疏散樓梯等一些無空調負荷的空間盡量布置在南側，客房等有空調負荷的南向空間則通過低達0.16的窗墻比來控制日照負荷。東西兩側客房空間則充分利用南立面天然的自遮陽效果，適當提高了窗墻比，以獲得更好的自然采光降低人工照明需求。

2.2 圍護結構節能

圍護結構是自然氣候與室內建筑環境的天然分界線，其保溫隔熱性能直接關系到建筑節能效果的優劣。項目外墻主要為厚200～900 mm不等的鋼筋混凝土墻及厚180 mm蒸壓灰砂磚，通過厚50～100 mm的玻璃巖棉保溫板與之組成復合保溫墻體，最終將外墻平均傳熱系數控制在0.49 W/（m2·K）。項目幕墻及外窗則使用斷橋隔熱型鋁合金框及6中透光Low-E+12空氣+6透明玻璃的構造，傳熱系數為3.2 W/（m2·K），綜合遮陽系數為0.34左右。綠化植被在建筑節能方面也發揮著重要作用，有研究表明覆蓋了植被的建筑頂部表面溫度比瀝青低7 K，比混凝土低4.4 K[1]。項目在地下室頂部設置了一個約3 500 m2的水景花園，有效降低了地下室酒店后勤區的熱負荷；在4 層裙樓頂設置了約2 000 m2屋頂花園，有效降低了4 層酒店空間內的能耗，5 層酒店空間也因喬木和涼亭的遮陽效應而受益良多。地下室及裙樓頂的平均傳熱系數控制在了0.57 W/（m2·K）以內，遠低于規范要求的K≤ 0.9 W/（m2·K）。綜合看來項目圍護結構熱工性能優異，為酒店的節能打下了堅實的基礎。

圖2 客房標準層平面

3 中央空調智能控制節能

項目冷負荷為4 000 kW（103 W/m2），設螺桿式帶熱回收裝置冷水機組3 臺，每臺400 RT。酒店低區由一次泵變頻系統直供，通過集分水器供給不同功能區；高區于23 層避難層設換熱機組分壓，并設二次變頻泵直供。客房、餐廳包房等采用三速風機盤管加預處理新風系統，大堂、宴會廳、多功能廳等采用全空氣系統。項目中央空調節能除了設備本身變頻技術的大量應用外，BAS（建筑設備監控系統）和智能客房控制系統也發揮了重要作用，運行得當甚至可以將中央空調總能耗降低30%以上[4]。

BAS系統（圖3）除了預留冷凍機房設備群控等接口外，最主要任務是通過DDC控制箱控制設備的啟停、目標溫度值的設定及新風量的變化。系統通過各個設備上的傳感器如溫感等將信號反饋至DDC控制箱，控制箱通過總線集中器再將信號反饋至中央處理器，中央處理器對反饋數據進行處理并發出指令，最終通過電動閥等設備進行水速、風速調節，保證系統運行于最佳狀態。各種控制中節能潛力最大的是新風系統，新風負荷有時會占總負荷的40%以上[5]，BAS系統利用中央服務器內嵌的程序及室外探測器反饋的數據，在室外氣溫較高時盡可能減少新風量，在過渡季節則盡可能使用新風甚至全新風來解決室內熱負荷，減少能耗。

圖3 BAS系統原理

智能客房控制系統在中央空調節能方面的應用主要體現在風機盤管上，系統通過智能門鎖及紅外探測器提供的信號綜合判斷客人是否離開，據此將風機盤管調整至合適的狀態，可以很好的解決空調空轉問題，有效降低了能耗。

4 智能照明節能

高星級酒店往往需要布置大量精美的燈具，取得美觀效果的同時也消耗了大量的電力，而合理的控制技術可以大大減少不必要的照明。項目采取了智能控制與傳統就地控制相結合的方式，對公共區域、室外泛光照明、客房等空間采用智能照明系統，對辦公室、設備房、廚房、地下室等缺乏變化且有相關值班人員的區域則采取傳統的就地控制方式。在酒店大堂等公共空間，項目采用了基于總線型的控制系統，通過智能調光模塊、智能控制面板、照度感應器將所有燈具納入系統，并接入BA系統平臺，以預先編程控制方式為主，搭配出多種燈光組合，根據不同空間的特性和不同時間段的照明需求，通過時鐘控制實現區域照明的自動運行。在客房內，項目則采用了智能多線控制方式，通過RCU控制箱中的燈光控制模塊，預先設定溫馨、普通、明亮、關閉這4 個控制組合，對各個燈具進行綜合控制，并仍然保留每個燈具如燈帶、筒燈、吊燈、夜燈、閱讀燈等各自獨立的控制開關，方便客人自主選擇。

5 生活熱水節能

生活熱水的能耗約占酒店總能耗的15%左右，受制于地區間的氣候差異，大多數酒店建筑仍采用燃油或燃氣鍋爐等傳統方式進行熱水供應。然而在海南省生活熱水恰恰是最具節能潛力的一個方面，項目僅使用冷凝水熱回收及太陽能這2 項技術就幾乎覆蓋了生活熱水的能源需求。

5.1 冷凝水熱回收[6-8]

冷水機組通過壓縮機、蒸發器、冷凝器之間不斷的卡諾循環將室內的氣溫降低，同時也將大量的熱量排出，如果不加以利用，不但浪費了這部分熱量，而且也會對冷卻塔的周邊環境造成熱污染。項目利用海南制冷周期長（達10～11個月）的特點，選擇了冷凝水熱回收技術來滿足酒店低區生活熱水的制熱。

酒店B3層～1層、4～5層集中了后勤區及餐廳等空間，這些區域的日用水量為104.94 m3，最大時用水量為13.5 m3，最大時耗熱量為706.4 kW，約占空調總制冷量的17.66%。為減少對冷水機組COP的影響，項目采用了冷凝熱部分回收的系統形式（圖4）。熱水回收溫度為55 °C，直接用于后勤生活熱水系統，回收熱不足時使用熱水鍋爐通過容積式換熱器加熱。同時為避免中央空調在低負荷狀態下冷水機組無法輪換運行，酒店的3 臺冷水機組全部具備了熱回收功能。此外還選用了2 臺12 m3的熱水蓄水罐，為最大時用水量的1.8 倍，能夠儲存足夠的熱水以減少鍋爐的啟動。得益于這些措施，在海口長達10個月以上的制冷期間，酒店幾乎不需要啟動低區熱水鍋爐，大大降低了熱水能耗。

圖4 冷水機組熱回收原理

5.2 太陽能熱水

海口年平均太陽輻照量達到12.912 MJ/（m2·d），全年約260 個晴天，日照條件優異。項目便選擇利用太陽能來解決高區生活熱水需求。酒店24～39層日用水量為110 m3，最大時用水量為13.3 m3，最大時耗熱量為695.25 kW。屋頂可布置太陽能集熱器約450 m2，按市政供水20°C計算，制熱至60°C，每小時可以制熱32 t水，約為最大用水量的2.4 倍。綜合考慮太陽能制熱能力、系統水力平衡及客房全天候的熱水需求，項目將24～39層分成了3 個區——24～28層、29～33層、34～39層，前2 個區以太陽能供熱為主鍋爐為輔，另外1 個區使用全鍋爐供熱。項目選擇了基于真空管集熱器的“集中集熱-集中貯熱太陽能熱水系統”（圖5）。集熱器在屋面集中放置，在設備間配置內置換熱器的貯水罐，通過循環泵不斷將熱媒中的能量輸送至貯水罐進行換熱，當太陽光照不足時，啟用熱水鍋爐輔助加熱，滿足客房24 h使用的需求。

6 結語

海口朗廷酒店的建筑節能充分考慮了海南本地的氣候特征，通過精心設計的建筑朝向平面布局及優異的圍護結構熱工性能，有效降低了日照對空調能耗的影響；采取了冷凝水熱回收與太陽能熱水相結合的方式大大減少了生活熱水能耗；并使用了先進的智能控制技術管理空調及照明系統，有效降低了酒店的電力能耗。從理論上講這些建筑節能技術也許是合理的，然而這些技術往往會導致復雜的控制系統，最終的節能效果尚需實踐來檢驗。