某超高層酒店綜合樓熱水系統設計思考

文／楊亞麗 上海思納建筑規劃設計股份有限公司 上海 200000

引言：

隨著經濟的發展，近年來越來越多的地產商考慮與國際知名酒店品牌合作，打造高星級酒店項目。本文介紹的是某超高層麗晶品牌超五星級酒店和同品牌公寓熱水系統的設計分析。

1、項目概述

項目所在地為哈爾濱市，建筑高度170m，地下3層，地上42層。總建筑面積12萬m2，地下室（B3～B1）3.5萬m2，裙房（1～6F）3.4萬m2，塔樓（7～42F）5.3萬m2。其中，B3～B2層為汽車庫、設備機房、人防工程；B1層為酒店后場區（后勤辦公服務、餐飲廚房、洗衣等）、設備機房、獨立對外商業、汽車庫等；1～6層裙房為公寓大堂門廳，電影院，以及酒店公共區域：酒店大堂、宴會廳、特色餐廳、會議、全日餐廳、中餐、酒店辦公、泳池桑拿健身；8～24層為酒店客房、總統套、行政酒廊；25～42層為同品牌旗下酒店式公寓。整棟樓酒店各功能區及公寓均需配置熱水系統。

2、熱源及系統形式

本項目所在地為嚴寒地區省會城市，空氣熱等可再生能源條件較差，且該建筑為裙房塔樓結構，屋頂面積有限，太陽能系統往往需要較大空間，無法滿足；由于該超五星級酒店及同品牌公寓熱水需求量大、系統配置要求舒適穩定、安全可靠，結合暖通專業供暖需求，整個項目熱源考慮采用自建鍋爐供應熱水的方式。由暖通專業在B2層設計油氣兩用鍋爐，提供高溫85℃低溫65℃的熱水作為熱媒。

酒店、公寓分別設置獨立的生活給水系統，在B2層分設生活水泵房；酒店生活給水由市政進水補給原水箱，經過濾吸附等處理后存入凈水箱，再由分區變頻泵加壓至各區；其中，洗衣房給水還需進一步軟化處理；公寓生活給水由市政補給原水箱，經過濾吸附處理后存入凈水箱，通過工頻轉輸泵向30層高區公寓生活泵房接力供水，再由高區公寓變頻泵向上分區供水。

按照常規的設計思路，熱水系統應結合生活給水系統形式而定，為使冷熱水壓力同源，宜采用閉式系統，與生活給水分區一致。結合麗晶酒店管理公司要求，須采用閉式換熱設備，熱水系統應接自同區給水泵；因此，本項目采用閉式系統，各區泵組供應冷水的同時，分單路補給閉式換熱設備，通過容積式換熱器（或板換+閉式水罐）換熱，供給各區用戶。

3、系統分區、設計參數、設備選型

按照麗晶標準，酒店及公寓熱水供水點壓力應控制在0.25MPa～0.55MPa；《建筑給水排水設計標準》GB50015-2019（后簡稱《建規》）規定，分區供水壓力應控制在0.45MPa，設有集中熱水系統時為0.55MPa，且衛生器具處最大靜水壓力不大于0.6MPa；綜合以上標準，將系統分區豎向跨度控制在30m以內，且熱水分區宜盡量少，采用如下方式：

B1～7F為一區，8～13F為二區，14～18F為三區，19～24F為四區；分別由B2層酒店生活泵房各區變頻泵供給冷熱水；25～33F為五區，34～42F為六區，由30層公寓高區生活泵房各區變頻泵供給。一區服務酒店公共區域，涉及洗衣房、后勤、宴會、中餐、全日餐、泳池桑拿等不同功能，且上下高差較大，因此，考慮將一區B1～2F采取變頻泵+減壓閥方式再行分區。B1層酒店洗衣房用水與餐飲等用水差異較大，且水質硬度要求更高；因此，洗衣房給水在凈水基礎上再行軟化處理，單獨設置軟化水箱及變頻泵供給，單獨設置換熱系統。

本項目熱水用水定額按照《建規》及麗晶酒店標準綜合取值：洗衣房：25L/Kg干衣；中餐：15L/人·次；桑拿：80L/人·次；酒店客房：140L/人·天；酒店員工：45L/人·天；公寓：90L/人·天。

根據各區用水單位數量及定額，分別確定設計小時耗熱量，見表1。按照麗晶標準，熱水換熱形式要求采用板換+閉式水罐，由于是水-水換熱，經過幾次溝通，酒管公司也允許采用導流型容積式換熱器。因此，筆者根據實際情況對換熱器形式進行了靈活選用。參照《建規》，高溫熱水作為熱媒時，導流型容積式換熱器儲水容積為40min·Qh，采用板換+水罐的儲水容積同導流型容積式換熱器要求；然而，根據麗晶標準，熱水儲水量為最大時用量的2倍，即120min·Qh。綜合以上考慮，按照麗晶要求設計。每個換熱分區儲熱設備設兩臺，每臺按120min·Qh容積的50%取值。換熱分區及相關設計參數對照見表1：

表1

4、管網布置形式

酒店熱水等候時間是體現系統舒適性的重要方面。結合甲方意見及麗晶標準，熱水出水時間要求≤5s，這對熱水管道布置循環方式有相當高的要求。由于各區用水點分布規律及物管方式差異較大，需逐一考慮解決方案。

B1層洗衣房用水點比較集中，且為獨立的換熱分區，采用熱水管道串聯用水點循環回水的方式，可解決問題。B1～2F、3F～7F各層餐飲廚房、泳池桑拿等用水點，用水峰值集中且分布散亂無規律，無法采用完全對稱的同程布置。此時，可考慮分別將每層用水點串聯，再將不同樓層熱水干管并聯，然后比較長短，調整各層回水管匯合點，使并聯各管路長度盡量相等，并在各回水管路三通處設置流量平衡閥，通過調試達到配水均勻。詳見圖1：

圖1

8～13F、14～24F為酒店客房，用水點分布規律，可采用上行下給支管循環的同程布管方式。在客房衛生間鄰近的管井內設置熱給水及回水兩根立管，衛生間內熱水管布置在吊頂內，且走管盡量經過每個熱水龍頭，最后接至回水立管。每個衛生間布管長度盡量一致，這樣整體上可達到同程布管。詳見圖2：

圖2

25～33F、34～42F為公寓功能，衛生間熱水點分布規律與酒店客房相同。但是，考慮到公寓為出租出售性質，需要分戶計量。若采用客房支管循環方式布管，熱水計量較為復雜。本項目此次采用的是設置兩塊水表，即在各戶熱水進水、回水管上分別設水表，按照兩表讀數差值計量。詳見圖3：

圖3

采用這種計量方式可能會存在一定的誤差。筆者了解到，近幾年工程實例中也有不同的解決方案。例如，熱水循環布管采用干管循環，這樣避免了支管循環帶來的計量問題。各住戶單元衛生間鄰近的管井內僅設置單根熱水立管，衛生間熱水從立管上接出，并設置水表。由于較長支管未參與循環，無法滿足嚴格的熱水等候時間要求。這時，可局部設置電伴熱來維持熱水支管溫度，達到使用舒適度要求。

5、換熱設備選擇

前已述及，麗晶標準要求換熱設備為板換+閉式水罐，后來經溝通，也允許采用導流型容積式換熱器。總體說來，兩種設備存在各自的特點。首先，導流型容積式換熱器是儲水與換熱一體式，內置U型管束，各區冷水接至換熱器，出水即可供至用戶，系統較為簡單；設備穩定性高，供水舒適、安全可靠；但是，由于換熱管束需要不定期除垢清理，在機房布置時，需要充分考慮檢修時抽出管束的空間。對于板換+閉式水罐，板換相當于即熱式水加熱器，體量較小，與儲水罐分開放置，檢修時僅需對板換操作，檢修空間要求較低；板式換熱器相對U型管束來說，換熱效率更高；當然，由于板換是由多層板片拼裝而成，流道狹窄，水損相較更大些；若密封不好容易漏水；維護成本相對高些；該系統尚需在板換和儲水罐之間設置換熱循環泵。總體看來，從空間占用上，并不如導流型換熱器有優勢。近幾年市場上使用較多的是板換熱水機組，即將板換、循環泵、儲水罐集成的一體化設備，相對可減小機房面積。

對比下來，筆者認為換熱設備采用以上兩種形式都可，具體應根據實際情況靈活選用。本項目生活給水一區、二區對應的各換熱分區，換熱設備均集中設置在B1層換熱機房；三區、四區換熱機房設置在16F；以上四區均采用導流型容積式換熱器；公寓給水五區、六區換熱機房設置在30F。由于暖通專業鍋爐高溫熱水壓力僅能供至16層，五、六區換熱只能在16層進行。同時，因16層（避難層）為各專業設備機房層，空間很有限。此時，考慮將高區板換放在16F，儲熱水罐放在30F，通過熱水循環泵及管路連接。板換設備選取工作壓力等級1.6MPa ，作為熱媒供應與高區用戶之間的接力循環換熱裝置。這樣既解決了熱媒壓力不足的問題，又縮減了16層占用空間。該項目熱水系統分區及換熱設備布置如圖4：

圖4

6、設備材質、管材、出水穩定性措施

高級酒店熱水設備、管道所用材質有其特殊性，需要考慮高檔次、經久耐用、防腐蝕、傳熱效率等多方因素。本項目導流型容積式換熱器外殼采用不銹鋼，內襯銅；內部換熱管束材質為紫銅，導熱系數、傳熱效率高，換熱面積可相對減小；高區公寓板換采用不銹鋼板，儲水罐為不銹鋼內襯銅；熱水管道材質目前大多采用不銹鋼管或銅管，本項目結合甲方經濟考慮采用了薄壁不銹鋼管。

對于高星級酒店設計，冷熱水壓力平衡，出水溫度穩定是很重要的一點。目前，很多酒店品牌設計標準要求對末端出水設置電子混水閥，以穩定出水溫度。本項目結合甲方意見，參照萬豪做法，暫考慮設置沃茲或阿姆斯壯電子混水閥，末端溫度設為45℃。根據《建規》要求，末端出水溫度為45℃，這樣可以防止溫度度過低而大量滋生軍團菌，同時也避免了溫度過高而燙傷的安全隱患。

結語：

高星級酒店熱水系統設計有其特殊性，筆者在項目過程中體會較深：除了符合《建規》等國標框架的原則外，還要達到酒店管理公司的設計標準；酒店設計中涉及多個協作單位，例如，除甲方意見外，還有設計顧問的優化建議、酒管公司意見、廚房顧問、洗衣房顧問、泳池廠家的深化要求等等。遇到特殊情況，在沒有設計指引規定時，需要及時與甲方、顧問、酒管及相關方溝通，確定合理的解決方案。當然，本項目僅為個例，不同的酒店品牌及合作方要求均有差異，不能一概而論。總體說來，提供安全可靠、舒適穩定的熱水系統，充分滿足運營方的使用要求，是該類項目的共同點。