某酒店空調系統改造分析

劉偉 李梅

中國建筑設計院有限公司

1 工程概況

該酒店位于北京市，建成于2008年并于當年投入使用。建筑面積48364 m2，其中：地上建筑面積34151 m2，地下建筑面積14231 m2，建筑高度99.95 m；建筑層數為地上27層，地下2層。主要功能：地下2層為車庫，地下1層為員工餐廳、泳池、SPA及酒店配套用房，1層為大堂、早餐廳和茶吧，1～4層為酒店會議及餐廳，5～27層為客房（層高3.3 m），設備夾層位于4層與5層之間，建筑高度僅為2.2 m。

酒店于2016年停業，并將被改造成5A辦公樓，服務于高端商務人士，因此酒店功能將作如下調整：地下1層為員工餐廳、健身房及物業服務用房、1層為大堂及餐飲、2～27層為辦公。

2 空調系統及冷熱源現狀

2.1 酒店空調系統

酒店客房、會議、餐廳、SPA等空調系統為四管制風機盤管+新風系統，其中客房層、3～4層新風機組設置在設備夾層，其余各層新風機組分別設置在地下一層及地下二層空調機房；大堂、泳池空調系統為全空氣系統并設置地板輻射采暖系統，空調機組設置在地下一層空調機房。空調水系統為豎向/水平異程系統。

2.2 酒店冷熱源

冷源采用三臺電制冷螺桿機組（總制冷量：5250 kW）+一次泵變流量系統，熱源采用市政換熱（總制熱量：4200 kW）+一次泵變流量系統；酒店熱源另外配備了兩臺電熱鍋爐（總制熱量：kW），以備過渡季使用。考慮到現有設備僅適用8年且常年處于低負荷運行以及投資成本問題，擬將制冷機組、鍋爐、換熱器、水泵等及其附屬設備保留，因此將以上設備交由第三方檢測單位進行性能檢測，檢測結果見表1、表2（以制冷機組和冷凍水循環泵為例）。

表1 冷水機組性能檢測表

表2 冷凍水循環泵性能檢測表

經檢測，冷水機組和水泵運行狀態良好，建議在進行維護保養后繼續使用。

3 空調系統改造方案

根據改造后的各層使用功能及招租情況，空調系統改造方案如下：

1）5～2 7層標準辦公層空調系統采用兩管制風機盤管+新風系統，新風機組采用熱回收型，風機變頻運行，以滿足節能要求。

2）2～4 層辦公層，空調系統采用兩管制風機盤管+新風系統。

3）1層大堂空調系統采用定風量一次回風全空氣系統，過渡季全新風運行；對外出租的餐飲部分，采用VRV空調系統。

4）地下1層員工餐廳空調系統采用兩管制風機盤管+新風系統；健身房采用VRV空調系統。

5）經負荷計算復核后，設計冷負荷5172 kW、熱負荷4285 kW，原空調熱源系統滿足改造后設計工況要求，保留原系統。

6）經負荷計算復核后，將采用VRV區域的冷負荷從集中冷水系統中去除，因此更換3#冷水機組（更換為螺桿式變頻冷水機組，制冷量1231 kW）及3#冷凍水循環泵（更改為變頻泵）。

7）取消泳池地板輻射采暖系統，保留原地板輻射采暖系統換熱機組供1層大堂地板輻射采暖使用。

4 改造技術難點分析

在原有機電系統拆除后，經現場勘查發現改造難度很大，主要集中在以下幾個方面：

1）客房水暖豎井較為分散，無法作為辦公區新排風及排煙豎井統一利用，如圖1所示。

圖1 標準層土建原始條件

2）標準層層高僅為3.3 m，實際凈高僅為2.7 m，在確保辦公使用面積和凈高的前提下，管道排布方式難度大，尤其是機電綜合管線排布。

3）核心筒內部墻體均為一次澆筑成型無法拆除，導致管井（水）中空調立管施工難度大。

4）設備層位于4層與5層之前，層高2.2 m，凈高僅有1.4 m，設備更換難度大。

5）為租戶預留24小時冷卻水系統，因閉式冷卻塔重量大于樓面單位面積荷載而無法實現。

5 解決方案

1）結合建筑平面、空調系統以及排煙系統方案，減少空調送排風管道以及消防排煙管道長度，將空調及排煙豎井調整到核心筒上下兩側集中設置，其中設置4個排煙豎井以滿足排煙距離要求，豎井設置如圖2所示。

2）標準層風機盤管采用側送，經計算距外圍護結構末端風速滿足設計要求；空調水系統采用沿核心筒水平同程式布置，空調送回風管主管沿核心筒走道布置，送風口同樣采用側送方式以避免風管進入辦公區，每層送排風管道主管設置電動定風量閥，保證每層送排風量滿足設計要求，又能關閉不使用層送排風，以達到節能運行的目的。

圖2 標準層改造后空調及排煙豎井

為降低機電管線對辦公空間的影響，采用BIM軟件對機電管線進行綜合設計，通過反復勘查現場，將現場尺寸實際反映在BIM模型中，在滿足機電技術要求的同時，將機電管線進行集中優化布置，準確的體現出機電管線在實際空間中間的位置，如圖3所示。

圖3 機電管線BIM綜合模型

圖4 空調供回水立管現狀示意

3）經現場反復勘查且與施工單位深入探討后發現，核心筒內空調供回水管無法整根更換施工，若進行更換需將鋼管裁成2米左右長度在管井內進行焊接施工，將增大施工難度且無法保證施工質量。在對現有空調供回水立管進行檢測后，確認管道仍可進行使用，因此，最終確定仍使用現有管道，對管道規格滿足或大于設計要求的管段不進行更換，僅對局部不能滿足設計要求的管段進行更換，如圖4、圖5所示。

圖5 改造后空調立管示意

4）通過使用BIM技術在有限的高度內充分利用設備層布置設備，首先根據空調管井的位置及設備層現狀合理的確定空調通風設備位置，利用BIM技術在保證正常檢修維護的基礎上合理布置風管、水管、消防噴淋管道，如圖6所示。考慮到設備運輸的難度，在樓板新增設備運輸板洞并協助施工單位合理組織施工工序，最終實現設備層的有效施工安裝。

圖6 設備層BIM模型

5）綜合5A級的辦公定位和樓面荷載無法承受24小時冷卻水閉式冷卻塔重量的因素，最終確定采用VRV系統作為辦公層微型數據機房冷源，且供10層用戶使用，VRV室外機分散布置，以避免集中荷載。

6 結語

酒店建筑與辦公建筑在建筑結構形式、空調通風系統、排煙系統設置上有很大的不同，因此，在酒店建筑改造為辦公建筑是，應著重考慮以下幾個方面：

1）對運行時段不同的業態，宜采用多種冷熱源并存的方式，以減小管理難度降低物業收費標準。

2）酒店客房層高度普遍低于辦公層，風機盤管+新風系統能較好的改善辦公的空間，提高利用率。

3）空調通風及排煙豎井布置宜分成多個布置，避免出現規格較大風管道。

4）充分利用現有空調通風等豎井，減少新開豎井的數量。

5）24小時冷卻水系統無法實現時，宜采用VRV空調系統進行替代。

6）利用BIM技術對現場土建條件進行建模，對機電管線進行綜合設計。