上海某五星級(jí)酒店空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳婷

同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司

0 引言

酒店項(xiàng)目特點(diǎn)：1）夏 季空調(diào)制冷；過 渡季節(jié)制冷為主，通風(fēng)為輔；冬季以供暖為主，局部區(qū)域有制冷情況；生活熱水則一年四季且24 h 需隨時(shí)供應(yīng)。2）酒店有淡季和旺季，要求供冷（熱）系統(tǒng)的部分負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，且部分負(fù)荷下空調(diào)運(yùn)行須保持高效性。3）酒店除了大半為客房外，通常包括餐飲、娛樂、會(huì)議室、桑拿健身等高能耗場(chǎng)所，功能繁多，需根據(jù)業(yè)態(tài)性質(zhì)進(jìn)行合理的系統(tǒng)優(yōu)化[1]。針對(duì)酒店項(xiàng)目的以上特點(diǎn)，本文以上海某五星級(jí)酒店項(xiàng)目為例，探討酒店項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 工程概況

上海地區(qū)夏熱冬溫，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，春秋較短，冬夏較長，其平均氣溫為 16.1 ℃，夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度為34.4 ℃，冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算溫度為-2.2 ℃。本項(xiàng)目位于上海市徐涇鎮(zhèn)中心一星級(jí)酒店。總建筑面積：4 5663 m2，其中：地上建筑面積：29165 m2，地下建筑面積：16498m2，建筑高度為49.4m。地上共12 層，其中5 層及以上為客房層，1 至4 層主要功能為酒店配套、大堂、多功能廳、全日餐廳、中餐廳、宴會(huì)廳、泳池、健身房、SPA、廚房等。地下共2層，局部有夾層，其中地下2 層主要功能為車庫和設(shè)備用房，地下1 層和地下夾層主要功能為酒店后勤、制冷機(jī)房、鍋爐房等。其中，酒店配套由業(yè)主自持，酒店部分由希爾頓公司運(yùn)營，機(jī)電考慮方便運(yùn)營管理的方案。酒店配套和酒店部分分別采用獨(dú)立的冷熱源，本文將主要對(duì)酒店部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行展開分析。

2 空調(diào)冷熱源設(shè)計(jì)

2.1 冷源設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目暖通室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示[2～3]。酒店部分空調(diào)總冷負(fù)荷約3678 kW，其中廚房補(bǔ)風(fēng)冷負(fù)荷為475 kW，客房冷負(fù)荷1218 kW。根據(jù)希爾頓標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)任意一臺(tái)冷機(jī)故障或檢修時(shí)，其他冷機(jī)至少承擔(dān)酒店總冷負(fù)荷的 65%，因此，冷源采用 3 臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組（1278 kW/ 臺(tái)），冷水機(jī)組設(shè)置于地下一層制冷機(jī)房內(nèi)[4]。冷水供回水溫度為6/12 ℃，冷卻塔進(jìn)、出水溫度37/32 ℃，冷卻水系統(tǒng)配置 3 臺(tái)橫流式冷卻塔，三臺(tái)冷卻塔并聯(lián)運(yùn)行，冷卻塔設(shè)置在主樓屋面。對(duì)應(yīng)冷水機(jī)組，冷凍水側(cè)采用一級(jí)泵變流量系統(tǒng)[5]，設(shè)置4 臺(tái)變頻水泵（三用一備）；冷卻水側(cè)設(shè)置4 臺(tái)定頻水泵（三用一備）。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 冷卻塔“免費(fèi)供冷”

根據(jù)文獻(xiàn)指出，過渡季節(jié)或冬季可利用冷卻塔為酒店提供“免費(fèi)供冷”。在地下一層制冷機(jī)房內(nèi)設(shè)置一臺(tái)冷水板式換熱器。由于內(nèi)區(qū)的冷負(fù)荷大多以顯熱負(fù)荷為主，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算，采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)的全日制餐廳、宴會(huì)廳等區(qū)域過渡季節(jié)的新風(fēng)供冷已經(jīng)滿足其室內(nèi)冷負(fù)荷的需求，其他區(qū)域風(fēng)機(jī)盤管干工況下運(yùn)行，盤管所需處理冷量占總內(nèi)區(qū)負(fù)荷的比值最大約為63%[6]，因此設(shè)定板換的換熱量為650 kW。本項(xiàng)目按照供水溫度為9 ℃，板式換熱器的換熱溫差為1 ℃，冷卻塔冷幅為2 ℃來設(shè)計(jì)，根據(jù)冷卻塔排熱與建筑剩余冷負(fù)荷相同，因此一次側(cè)由冷卻塔提供的冷卻水供回水溫度為8/10 ℃，二次側(cè)供應(yīng)末端的冷水供回水溫度為9/12 ℃ [7～8] 。冷源部分原理圖如圖1 所示。

圖1 冷源部分原理圖

2.3 熱源設(shè)計(jì)

酒店部分供熱負(fù)荷總計(jì)3730 kW，其中酒店部分空調(diào)熱負(fù)荷約1620 kW，廚房補(bǔ)風(fēng)熱負(fù)荷為 560 kW，生活熱水熱負(fù)荷為1550 kW。根據(jù)希爾頓標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)任意一臺(tái)鍋爐故障或檢修時(shí)，其他鍋爐至少承擔(dān) 75%的供熱負(fù)荷且對(duì)鍋爐房安全性要求較高，因此，熱源采用輸出功率為1.4 MW 的燃?xì)獬簾崴仩t，共 3 臺(tái)，鍋爐設(shè)置于地下一層靠外墻熱水鍋爐房內(nèi)[4]。熱水鍋爐的供回水溫度為 85/60 ℃，對(duì)應(yīng)鍋爐，設(shè)置 4 臺(tái)定頻泵（三用一備）。

在鍋爐房內(nèi)，設(shè)置3 臺(tái)單臺(tái)換熱量為 900 kW 熱水板式換熱器，提供空調(diào)用熱水，二次側(cè)熱水供回水溫度為60/50 ℃，設(shè)置 4 臺(tái)變頻泵（三用一備）。另外，泳池、SPA、更衣室等區(qū)域設(shè)置地板輻射采暖系統(tǒng)，單獨(dú)設(shè)置1 臺(tái)換熱量為58kW 的熱水板式換熱器，二次側(cè)熱水供回水溫度為45/35 ℃，設(shè)置2 臺(tái)定頻泵（一用一備）。熱源部分原理圖如圖2 所示。

圖2 熱源部分原理圖

2 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空調(diào)末端水系統(tǒng)采用四管制，客房層為豎向、水平全同程式，其他層為異程式。空調(diào)冷凍水側(cè)、熱水一次側(cè)和二次側(cè)均采用閉式隔膜罐定壓補(bǔ)水，熱水一次側(cè)另設(shè)置軟水處理裝置。冷凍水、冷卻水、空調(diào)熱水系統(tǒng)均設(shè)置化學(xué)自動(dòng)加藥系統(tǒng)，冷水機(jī)組冷凝器側(cè)配置端蓋集成式膠球在線清洗裝置，無需外部動(dòng)力，自帶過濾功能，且無需現(xiàn)場(chǎng)安裝，不占用機(jī)組外機(jī)房空間。空調(diào)熱水系統(tǒng)一次側(cè)設(shè)置真空脫氣裝置以排除水中的空氣，以利于提高末端設(shè)備的換熱效率。空調(diào)冷水、熱水系統(tǒng)在地下二層分為4 組立管環(huán)路，其中3 組服務(wù)裙房和地下室后勤、1 組服務(wù)客房層，每組立管的回水主管上分別設(shè)置靜態(tài)平衡閥，服務(wù)地下室和裙房風(fēng)機(jī)盤管的水平管從豎井接出時(shí)，在回水管上安裝動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，同時(shí)在供水管上配套安裝靜態(tài)平衡閥。空調(diào)箱的冷凝水間接排至機(jī)房地漏，風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的冷凝水集中幾處排放，間接排至水井地漏，衛(wèi)生間拖布池或者排水溝內(nèi)。

3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)空調(diào)區(qū)的使用時(shí)間，使用功能，室內(nèi)參數(shù)要求，空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn)及噪聲標(biāo)準(zhǔn)的要求來劃分系統(tǒng)。酒店內(nèi)每個(gè)單獨(dú)的功能分區(qū)均設(shè)置獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)，以保證各功能分區(qū)間的空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立使用，不僅避免能源浪費(fèi)（當(dāng)一個(gè)區(qū)域停止使用時(shí)，即可關(guān)閉為其服務(wù)的空調(diào)系統(tǒng)），而且縮小了當(dāng)某個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)所影響的使用范圍[3]。不同的空調(diào)區(qū)的空調(diào)末端形式及氣流組織如表2 所示。為了保證風(fēng)量平衡，在裙房屋面分別設(shè)置平時(shí)、過渡季排風(fēng)機(jī)。

表2 空調(diào)末端形式及氣流組織

泳池區(qū)域采用全空氣系統(tǒng)，采用泳池專用除濕熱泵機(jī)組（雙風(fēng)機(jī)型），新風(fēng)排風(fēng)保持 1:1.1 的新排風(fēng)比，靠外墻送風(fēng)，通過調(diào)節(jié)熱泵機(jī)組新風(fēng)比，可實(shí)現(xiàn)在冬季最小新風(fēng)量及夏季全新風(fēng)的不同工況下，依靠室外新風(fēng)進(jìn)行有效的泳池除濕及降溫，以達(dá)到節(jié)能的目的。本項(xiàng)目采用空調(diào)送風(fēng)+地板輻射采暖相結(jié)合的供暖方案以避免冬季休息區(qū)巨大的溫差使人體感到不適。由于室內(nèi)泳池室內(nèi)空氣相對(duì)濕度較大，極易在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露，本項(xiàng)目泳池送風(fēng)口沿玻璃幕墻及外墻布置，同時(shí)在玻璃幕墻附近采用地板輻射采暖的方式，從而提高玻璃幕墻內(nèi)側(cè)溫度，防止結(jié)露。

客房區(qū)域設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)空調(diào)箱（帶加濕、帶熱回收）設(shè)置兩臺(tái)放置在屋面。新風(fēng)由屋頂層的新風(fēng)空調(diào)箱集中處理，通過新風(fēng)豎井輸配至每層客房，排風(fēng)經(jīng)衛(wèi)生間及排風(fēng)豎井集中排放，與新風(fēng)熱交換后排出。客房區(qū)的風(fēng)管和水管均采用豎向系統(tǒng)，管道均安裝在管井內(nèi)。

廚房通風(fēng)應(yīng)采用直流式系統(tǒng)。為保證廚房負(fù)壓，廚房補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)為廚房總排風(fēng)量的80%～90%。補(bǔ)風(fēng)采用兩路系統(tǒng)供給，一路直接向灶臺(tái)區(qū)域補(bǔ)充，煙罩補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)由廚房顧問提資。另一路經(jīng)新風(fēng)機(jī)組（變頻）處理后供廚房內(nèi)全面換氣送風(fēng)系統(tǒng)，全面換氣送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)承擔(dān)廚房內(nèi)的冷熱負(fù)荷，使廚房維持要求的室內(nèi)參數(shù)，灶臺(tái)區(qū)補(bǔ)風(fēng)夏季處理到 29 ℃，冬季預(yù)熱至16 ℃后補(bǔ)入排煙罩；崗位補(bǔ)風(fēng)夏季處理到 22 ℃，冬季預(yù)熱到20 ℃。經(jīng)計(jì)算，廚房冷負(fù)荷為 475 kW，熱負(fù)荷為560 kW。整個(gè)廚房風(fēng)量平衡機(jī)運(yùn)行策略應(yīng)符合以下要求：1 ）忙時(shí)：排油煙風(fēng)機(jī)（變頻）運(yùn)行，全面換氣排風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，補(bǔ)風(fēng)由灶臺(tái)區(qū)補(bǔ)風(fēng)、全面換氣補(bǔ)風(fēng)（變頻）及鄰室（餐廳）滲漏補(bǔ)風(fēng)承擔(dān)。2）閑時(shí)：全面換氣排風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，排油煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉，補(bǔ)風(fēng)由全面換氣補(bǔ)風(fēng)（變頻）及鄰室（餐廳）滲漏補(bǔ)風(fēng)承擔(dān)[2]。

4 空調(diào)加濕系統(tǒng)

為滿足酒店客房、SPA 區(qū)、健身等房間的濕度要求，新風(fēng)空調(diào)箱采用高壓微霧加濕，在轉(zhuǎn)換層和屋面各設(shè)一個(gè)高壓微霧主機(jī)，在地下制冷機(jī)房內(nèi)設(shè)置專用軟水器，通過管道泵將處理好的軟化水供給高壓微霧主機(jī)。高壓微霧加濕水管系統(tǒng)圖如圖3 所示。

圖3 高壓微霧加濕水管系統(tǒng)圖

5 設(shè)計(jì)過程中遇到的問題與難點(diǎn)

1）標(biāo)準(zhǔn)層客房區(qū)域?qū)痈?3.5 m，走道內(nèi)梁高600 mm，吊頂下凈高需要滿足 2.5 m，面層 50 mm，吊頂考慮100 mm，機(jī)電管線空間僅剩 250 mm。走道的排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置在屋頂排煙機(jī)房內(nèi)，走道排煙均布置在梁空內(nèi)，由多個(gè)排煙豎井排出室外。客房走道剖面圖如圖4 所示。

圖4 客房走道剖面圖

2）因地下一層和地下夾層后勤區(qū)域建筑層高很低，吊頂上僅給機(jī)電預(yù)留了250 mm 高的管線空間，排煙主管道根本無法在房間和走道內(nèi)穿過，因此，將水平排煙管道設(shè)于地下二層，通過豎井接到每個(gè)需要設(shè)置排煙的房間內(nèi)，讓排煙支管走在梁空內(nèi)，不影響吊頂下凈高。

3）因屋頂設(shè)備和管線較多，服務(wù)客房的新風(fēng)管、排風(fēng)管、排煙管、空調(diào)水管集中于兩側(cè)管井之間穿過，新風(fēng)管敷設(shè)在最下層，其次是排風(fēng)管、排煙管，空調(diào)水管敷設(shè)在最上層，如圖5 所示。

圖5 屋頂層走廊暖通軸測(cè)圖

4）本項(xiàng)目選用的常壓鍋爐，熱水溫度相對(duì)低一點(diǎn)，可將排污管直接排至集水井內(nèi)，同時(shí)加入自來水混合降溫即可，否則需要設(shè)置排污罐降溫處理。鍋爐房通常將泄爆口兼作吊裝口，因此泄爆口不僅需要滿足鍋爐房面積 10%的要求，還要滿足鍋爐吊裝時(shí)的要求（吊裝口四周需比設(shè)備大800 mm 左右）[2]。如圖6 所示，因泄爆口在一層的位置只能是紅色區(qū)域，但結(jié)構(gòu)主梁將泄爆口一分為二，導(dǎo)致設(shè)備吊裝大小無法滿足，于是結(jié)構(gòu)考慮在填充區(qū)域設(shè)置一塊預(yù)制板后封。地下室鍋爐房的泄爆口最好采用輕質(zhì)蓋板，不要兼作取風(fēng)井或排風(fēng)井，否則在一層需要設(shè)置百葉，會(huì)導(dǎo)致泄爆口出地面很高。

圖6 鍋爐房泄爆口示意圖

6 結(jié)語

五星級(jí)酒店業(yè)態(tài)豐富，對(duì)空調(diào)的舒適性要求較高，設(shè)計(jì)過程中不僅要滿足規(guī)范的要求還要滿足業(yè)主內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)，因此在方案階段應(yīng)向業(yè)主及顧問公司提供前期的征詢文件，包括熱冷源選擇，空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，盡可能多的運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，如冷卻塔免費(fèi)供冷、過渡季節(jié)加大新風(fēng)運(yùn)行（最大新風(fēng)比為100%）、冷凍水循環(huán)泵及熱水二次側(cè)循環(huán)泵變頻控制、CO 2 濃度監(jiān)測(cè)等，做到空調(diào)方案合理化、節(jié)能化。酒店內(nèi)部功能復(fù)雜，管線較多，尤其是地下一層，并且大多數(shù)情況下酒店對(duì)走道和房間的凈高要求較高，從而增加了管線綜合的設(shè)計(jì)難度，建議在設(shè)計(jì)初期結(jié)合 BIM技術(shù)，對(duì)管線密集的區(qū)域進(jìn)行管線綜合。

綠建節(jié)能越來越成為主流，各行各業(yè)對(duì)品控的要求越來越高，如何利用先進(jìn)技術(shù)使暖通設(shè)計(jì)合理化、節(jié)能化，如何與建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、室內(nèi)裝修、景觀協(xié)作，打造精品建筑，是每個(gè)暖通設(shè)計(jì)人員應(yīng)該好好思考的問題。