城市綜合體酒店客房空調(diào)新風設計探討

朱崢彧

南京江北新區(qū)建設工程設計施工圖審查中心

0 引言

隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，一幢幢超高層的城市綜合體不斷崛起，空調(diào)能耗已經(jīng)成為建筑的能耗大戶，而新風能耗在空調(diào)系統(tǒng)能耗中占有較大的比例，因此空調(diào)新風節(jié)能設計在大型建筑的空調(diào)系統(tǒng)設計中顯得尤為重要。

由于酒店客房空調(diào)系統(tǒng)全年每天24 小時不間斷運行，新風和排風可集中處理并回收利用，因此如何更好地結(jié)合工程實際情況選擇合理的熱回收設備是酒店客房節(jié)能設計的關鍵。筆者有幸參與了兩個超高層的城市綜合體項目空調(diào)的設計，塔樓部分的酒店客房新風系統(tǒng)形式先后進行了幾輪的修改，目前已建成，運行效果良好。

1 城市綜合體1

建筑概況：地下四層，功能為汽車庫、設備用房、商業(yè)用房、酒店配套用房等。地上為裙房和兩座塔樓，北塔樓68 層，高284.55 m。南塔樓48 層，高169.05 m。地上一至九層為商業(yè)用房和酒店用房，高47.85 m。南塔為住宅，北塔自上至下依次為酒店（43 至68 層）、酒店式公寓（27 至41 層）和辦公（11 至25 層），于10、26、42、45、61 層設避難層（最終出圖版）。本工程總建筑面積31.5 萬m2。

1）初步設計及施工圖階段（2009 年～2010 年）

酒店客房（48 至64 層）采用干工況風機盤管加新風空調(diào)系統(tǒng)。熱泵式溶液調(diào)濕新風處理機組，設置于47 和63 層避難層（施工圖版），每個避難層各設兩臺10000 m3/h 風量的機組，通過豎向布置的新風支管和排風支管，分別從酒店客房的下部和上部送、排風。按照滿足《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50019-2003）[1]中規(guī)定的酒店客房人員所需最小新風量和衛(wèi)生要求的最大值計算得出所需的新風量，在選擇時考慮同時使用系數(shù)0.8。

熱泵式溶液調(diào)濕新風處理機組是集冷熱源、全熱回收加濕、除濕處理段、過濾段、風機段為一體的新風處理設備，具備對空氣冷卻、除濕、加熱、加濕、凈化等多種功能，獨立運行可滿足全年新風處理要求。全熱回收具有較高的熱回收效率，而且利用具有吸濕性能的鹽溶液作為媒介的溶液全熱回收裝置，不僅能夠避免新風和客房衛(wèi)生間排風的交叉污染，鹽溶液還具有殺菌和除塵功能，提高空氣品質(zhì)。室內(nèi)的溫度和濕度獨立控制調(diào)節(jié)；干工況風機盤管的表冷器沒有凝結(jié)水產(chǎn)生，避免霉菌滋生，保證了酒店客房新風的高品質(zhì)。系統(tǒng)布置如圖1 所示。

圖1 新風系統(tǒng)布置圖

2）施工圖修改階段（2011 年～2013 年）

考慮到本工程在地下室設有足夠的冷熱源系統(tǒng)，干工況風機盤管加新風空調(diào)系統(tǒng)造價較高，甲方簽約的酒店管理公司的客房標準上沒有這種做法，另外還擔心溶液分子通過新風系統(tǒng)傳播，腐蝕室內(nèi)物品，因此本次修改將新風系統(tǒng)變更為顯熱新風回收機組加風機盤管系統(tǒng)。

在避難層45、61 層（此次出圖調(diào)整了避難層的設置層數(shù)）分別設置一臺風量為24000 m3/h 的熱回收新風機組（客房平面調(diào)整，新風量總量隨之改變），夏季供回水溫度為6 ℃、12 ℃，冬季供回水溫度為60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加濕，送風段和回風段風機外余壓均為250 Pa。

在選擇熱回收機組的形式時，考慮到轉(zhuǎn)輪式回收機組可能會有新風和排風之間的部分滲漏，不可避免交叉污染，故首先淘汰了這種形式。板式熱回收機組初投資較低，不需傳動設備，運行安全、可靠，經(jīng)過經(jīng)濟及技術分析比較，本工程選用了板翅式顯熱回收機組。該機組熱交換效率較高，盡管設備體積偏大，接管位置固定，缺乏靈活性，但是由于45、61 層層高均為4.2 m，高度較高，板翅式顯熱新風熱回收機組的接管及檢修均可以滿足設計要求。

顯熱回收機組只能夠進行熱量交換，屬于溫差交換，而全熱交換器既可交換熱量，也能夠交換濕度，屬于焓差交換。二者的唯一差異在于熱交換芯，顯熱用的是鋁芯，全熱用的是紙芯。顯熱的鋁芯防腐蝕，易清洗，而且運用壽命較長。而全熱的紙芯經(jīng)過空氣中的水份和塵土腐蝕后，堵塞通風口且不能清洗，導致通風能力差，排濕沒作用，最簡略的處理辦法就是定期更換紙芯。綜合考慮本工程的實際情況，故選擇顯熱回收機組。

在此次修改設計中，將新風和排風立管上下連通，立管按風速3～3.5 m/s 設計管徑尺寸（風量為接入垂直風管的總風量），這樣45、61 層的兩臺機組可以互為備用，間歇運行，在設備發(fā)生故障需要維修時，仍能維持一半的風量。

后期調(diào)試發(fā)現(xiàn)，末端風管因避讓水管、電管且配合裝潢，局部阻力增大了很多，且在僅開啟一臺全熱新風回收機組時，風管的沿程阻力也比原設計的大了很多。因此訂貨時將送風機和排風機的機外余壓均調(diào)整為350 Pa。系統(tǒng)布置如圖2 所示。

圖2 新風系統(tǒng)布置圖

2 城市綜合體2

建筑概況：地下4 層，東塔樓地上74 層，高313.8 m。西塔樓地上59 層，高207.6 m。裙房地上7 層，高38.4 m。地下為汽車庫、商業(yè)用房，酒店用房。地上1～7層為商業(yè)用房，酒店公共用房。東塔樓9～23 層為辦公，25～39 層及41～44 層為蘇豪辦公（SOHO），45～55層為酒店式公寓，57 層為酒店大堂，58～69 層為酒店客房，70～71 層為行政客房，73～74 為餐飲，其中8 層、24層、40 層、56 層、72 層為避難層。總建筑面積394973 m2。

1）初步設計及施工圖階段

酒店客房（58 至69 層、70～71 層）設計為新風熱回收機組加風機盤管系統(tǒng)。在避難層56、72 層分別設置一臺風量為22590 m3/h 的板翅式顯熱回收新風機組，夏季供回水溫度為6 ℃、12 ℃，冬季供回水溫度為60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加濕，送風段和回風段風機外余壓均為350 Pa。

新風系統(tǒng)采用為上下對送，供應新風的同時負責排風。新風機組的送風機和排風機采用變頻控制，新風支管和排風支管豎向布置。水平支管均設定風量閥，立管壓力波動時也不影響風量。定風量閥也可加裝電動裝置，與回風二氧化碳濃度探測器聯(lián)合，用于風量的再調(diào)整。系統(tǒng)布置如圖3 所示。

圖3 新風系統(tǒng)布置圖

2）施工圖修改設計階段

熱回收新風機組設在56 層，而酒店客房設置在59 層以上，新風和排風總管需要通過57，58 層，進入到58 層夾層再分配到各個垂直豎管內(nèi)，新風、排風總風管尺寸均為1250 mm×800 mm，占用平面面積較大，影響了57，58 層酒店大堂空間的使用，甲方要求將新風熱回收機組上移至58 層夾層，可是58 層夾層作為轉(zhuǎn)換層，高度不高，僅為2.4 m，板翅式熱回收新風機組不能滿足安裝要求，因此在修改設計階段，經(jīng)甲方、機電顧問和設計院三方多次協(xié)商，確定酒店新風系統(tǒng)采用三維熱管式能量回收機組。

三維熱管熱回收機組結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的傳熱面積大，熱交換效率高，空氣阻力低，且無運動部件，運行安全可靠，使用壽命長，每根熱管自成換熱體系，便于更換。新、排風間不會產(chǎn)生交叉污染，但缺點是只能回收顯熱。

根據(jù)現(xiàn)場條件，選用了水平式安裝，保持新風入口與排風出口在同一側(cè)，使冷熱流為逆流流向，在新風和排風入口處設置空氣過濾器。結(jié)合現(xiàn)場條件，熱回收段與空氣處理段分開設置，這樣每一段機組尺寸較小，便于在夾層避開大梁和豎井，方便安裝接管。此次修改設計，根據(jù)平面調(diào)整，在58 層夾層設置兩臺風量為10000 m3/h 的三維熱管式能量回收機組，能量回收段送風余壓為100 Pa，回風余壓為350 Pa。空氣處理段設于回收機組壓出端，夏季供回水溫度為6 ℃、12 ℃，冬季供回水溫度為60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加濕，送風余壓為350 Pa。機組平面布置如圖4 所示。72 層避難層層高為4.8 m，設置兩臺風量為17500 m3/h 的三維熱管式能量回收機組，能量回收段送風余壓為100 Pa，回風余壓為400～500 Pa 變頻控制，空氣處理段設于回收機組壓出端，送風余壓為400～500 Pa，變頻控制。機組平面布置如圖5 所示。

圖4 機組平面布置圖

圖5 機組平面布置圖

3 結(jié)論

對城市綜合體這樣體量較大的建筑物來說，設計周期較長，空調(diào)方案會多次變更，以適應用戶的需求。酒店客房的新風和排風循環(huán)熱回收是很好的節(jié)能措施，因此設計人員需要根據(jù)工程特點，考慮各種有利、不利因素，結(jié)合現(xiàn)場各種各樣的條件和變化，合理確定新風熱回收形式。