大江戶溫泉物語暖通設計中熱源系統及浴區通風系統的應用探討

黃健民

（上海千碩建筑設備技術有限公司， 上海 200080）

1 項目概況

該項目位于上海寶山區，為一單體建筑，地上2 層，地下一層?？偨ㄖ娣e9600m2，地上9000m2，地下600m2。整個項目為一個純日式風格的人工溫泉館，該項目為含結構改造的裝修項目。館內一樓設有為接待大廳、鞋柜區、收銀大廳、浴服發放回收區、兒童游戲區、美容區、售賣區及男女浴區和后勤辦公區域。二樓設有休息大廳、汗蒸巖盤區、榻榻米休息區、廚房、日式烤肉、輕食簡餐一條街、按摩SPA 區、客房區、麻將娛樂區、水吧等。

2 空調負荷設計

2.1 空調負荷設計

本項目夏季空調設計冷負荷為1550KW，冬季設計熱負荷1000KW，地暖采暖熱負荷440KW。

2.2 空調系統設計

由于項目是上海租賃項目，租賃成本極高，并且館內功能較多，在經營的時間點有很大的區別，全年的冬季和夏季在客流上有很大的差異，故采用靈活調配性極強的VRV 變頻多聯機加新風系統。冬季部分面積采用地暖采暖，故按夏季冷負荷計算VRV 變頻多聯機系統容量。VRV 變頻多聯機135KW一臺，130KW 三臺，112KW 四臺，96KW 四臺，78.5KW 三臺。館內室內機多采用便于后期維護的四方向嵌入機，一些有特殊造型及高挑空區域則采用隱藏式天花機及高靜壓機型。

附表一 本項目室外參數設計（上海市）

附表二 本項目室內參數設計

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3 熱源系統設計

全部熱源系統有真空熱水機組系統、生活熱水系統、換熱系統、二氧化碳冷媒空氣源熱泵熱水機系統4 個系統組合而成。（見附圖二）

附圖二 熱源系統圖

3.1 真空熱水機組系統

整個場館選用3 臺90 萬kcal/h(1050KW) 超低氮真空熱水爐，圖中編號10，采用并聯方式連接，2 用1 備，也可3 臺同時啟動。每臺爐子都有2 路100%不銹鋼換熱盤管，一路是專供生活熱水及浴區的熱水供應，另一路是專供地暖及浴池保溫用換熱，這樣的100%換熱盤管的配置最大限度的利用了真空熱水爐的換熱量。

在冬季地暖及洗浴都是高峰值的時候，通過提前開啟地暖換熱系統，100%的熱量供給地暖來提升房間溫度。地暖系統處于穩定工作狀態后，在進入客流高峰后，又可以100%把熱量提供給淋浴用等生活熱水。

既節約了了前期的初投資，也節省了投入2 套（生活熱水及換熱設備）設備的機房占用面積，而且由于選用的是超低氮真空熱水爐，負壓安全，且采用不銹鋼管道爐膛內直接熱傳導，無需經過二次換熱，換熱系數高，環保安全，符合城市節能環保要求。

3.2 生活熱水系統

由一次側熱水循環泵、二次側熱水回水循環泵、8 噸承壓熱水儲水罐等設備組成生活熱水循環系統，由該系統來提供全館所有熱水供應。根據滿負荷運行選定一次側選定閉式不銹鋼水罐和真空熱水爐之間連接的換熱用循環熱水泵，根據每小時客流100 人計算出閉式熱水罐容積8 噸，熱水回水循環泵選定2 臺，一備一用。熱水儲水罐出水溫度設定在60 度，當罐體溫度達到60 度時，控制真空爐的啟停。系統可以根據客流大小即開即用，無需貯備過多熱水，浪費能耗，并且熱損失也很少，對運營成本開支有很好的幫助。

3.3 換熱系統

換熱系統由2 部分組成，一路是地暖換熱，一路是浴池保溫用循環換熱，設備編號4、5、6、7、8、9。和真空熱水爐一次側循環泵流量根據地暖板換換熱量和浴池保溫換熱量的流量計算得出，二用一備，也可以三臺同時工作。2 路控制都是根據2 次側回水溫度來調整一次側進水比例型電動三通閥的開啟度。本項目由于浴池換熱系統的板換及三通電動閥不在本次設計范圍內，故系統圖中未有列出該部分內容。

3.4 CO2冷媒空氣源熱泵熱水機

該項目在真空熱水爐的系統運行一年后又增加了2 臺二氧化碳冷媒空氣源熱水機，該系統作為生活熱水系統的補充。選用2 臺30KW～480KW 制熱量的設備和一個過渡輔助閉式熱水罐4 噸。該系統是通過壓縮壓縮二氧化碳，轉變成高溫二氧化碳，在和水進行換熱產生熱水，由于制造熱水的主角是空氣，電力變成輔助的配角，極大地降低了能耗。而且在外界溫度低于-20℃的情況下，也能正常出80℃的熱水，但由于目前該設備還沒有大功率機型，只能作為輔助設施進行設計使用。

考慮上海地區的大型溫泉館有冬季旺夏季淡的現象，所以該設備在冬季高負荷運行的情況下，小功率設備并不能體現出它節能的優勢。但是在夏季客流只有冬季三分之一的情況下，這2 臺設備可以在晚間谷時段客流很少時，把8 噸和4 噸的儲水罐的水加熱至60 度以上水溫，同時段和使用燃氣相比，成本相對可以減少三分之一的量，對于夏季營業額減少，運行成本并沒有大幅度降低的一萬平米的大型溫泉館來說，意義是巨大的。

2019年夏季7月和8月安裝該系統和2018年7月和8月未裝該系統的同期數據對比，在客流基本差不多的情況下，燃氣費合計減少4.9 萬元，電費增加了2.0 萬元，實際節約的2.9 萬元（見附表三）。從表中可以看出在人數稍有增加的情況下，實際費用是在下降的，按照這個數據，可以推算出投資成本在2年半左右可以全部回收。

附表三 本項目2018年7月8月與2019年7月8月運營成本對比

4 浴區新排風設計

4.1 新風設計

大型浴場的新排風效果會直接影響浴區客人的體驗感，新風不建議直接送入浴區，不能有直接吹風感。特別是冬季，送風口很容易結露滴水，而且浴區直接導入新風，由于新風出風溫度不會太高，很容易產生霧氣。如果再進行一次預熱，運營成本又會過高。該工程在屬于南方地區，于是先通過把新風送到浴區外更衣室及大廳，在通過旁通接入浴區，開啟浴區單獨排風后，形成負壓，通過旁通補入更衣室及大廳和室溫差不多的風，這樣既解決了直接吹風感，也基本解決了新風溫度過低而產生的結露問題。

4.2 排風設計

該項目的浴區排風量根據浴區實際容量計算，結合國內和日本的規范以及實際的運營經驗，給出了7 次/h 的換氣量。浴場的冬季和夏季的實際換氣需求是不一樣的。在冬季需要加大循環量，而夏季則可以適當減少一些循環量。在風機設備的選型上采用的6 比4 的比例選用了一臺主風機（60%的風量），4 臺壁式排風扇（40%的風量），來靈活調節浴區在不同季節的開啟比例。

附表二 本項目通風換氣次數

5 結論

該項目地處上海市中心地帶，有大量的城市客源，淡旺兩季有明顯的季節差異，所以在系統選型和使用功能上要充分考慮到這兩點。該項目啟動后，經過多方論證選用目前的VRV 多聯機系統加新風系統，以及真空熱水機組系統，輔助配套二氧化碳冷媒空氣源熱水機。該系統在經過3年的實際運作后，也驗證了當初選用該系統的正確性，目前客戶的反饋基本良好。該系統前期投資可能略高，但在3 至5年的使用過程中，通過可靈活調配的方式，所產生的節能效果是顯而易見的。對于長時間的租期的客戶，提供一套即節能又可以長期達到環保要求的產品是務實的。