冬奧會國賓山莊酒店項目暖通設計

安秋香 馬浩然 陳靈杰 周亮 初明陽

上海中森建筑與工程設計顧問有限公司

1 項目概況

本項目位于張家口市崇禮中心城區東部太子城附近一條蜿蜒山谷中，總用地面積27103 m2，總建筑面積16063.56 m2，其中地上面積9192.55 m2，地下面積6871.01 m2。地下1 層為鍋爐房、變配電房、水泵房、酒店后勤辦公、員工廚房及餐廳、停車場等。1 層北區設有客房、泳池、健身區、SPA區、后勤廚房。1 層南區設有餐廳、會議室、大堂、門廳。2～3 層為客房層。本地塊為7#地塊，相鄰地塊為9#地塊。兩地塊合用冷熱源，熱源位于本項目，冷源位于9#地塊。

本項目位于嚴寒地區，暖通熱系統設計是整個項目的設計重點。建筑效果圖如圖1。

圖1 9#地塊建筑效果圖

2 熱系統設計介紹

1）空調熱水系統設計。本項目空調水系統采用四管制。空調熱水溫度為60/45 ℃。在該水溫下，風機盤管的制熱性能需要修正，經校核后選型滿足空調熱負荷需求。

2）地板輻射采暖系統（55/45 ℃）。客房的衛生間及客房玄關設置地暖，該系統在初次調試后不再調節。游泳池區域按5 ℃值班采暖計算，采用地暖+散熱器形式滿足值班采暖需求。SPA 區域按5 ℃值班采暖計算，除設置地暖外，窗邊還設置與幕墻結合的散熱器采暖。

3）幕墻式散熱器系統。大堂、多功能廳、外廊采用幕墻式散熱器系統。按5 ℃值班采暖溫度計算散熱器承擔的熱負荷。

4）地庫設備用房值班采暖系統。車庫入口及地下天井處設置貫流式熱水風幕，接駁水溫75/50 ℃。地下車庫采用散熱器采暖方式，散熱器熱負荷僅包含地下室圍護結構熱負荷，并計入總熱負荷用于選擇熱源。另外車庫補風冬季按照預熱到5 ℃設計，補風加熱量不計入總熱負荷，此部分熱負荷只在末端選型時考慮。設備房則按5 ℃值班采暖計算，采用散熱器的形式采暖。

5）廚房預熱系統。廚房排風分為局部排油煙和全面排風，為保證室內負壓，新風量在排風量基礎上減少20%，廚房的局部排油煙風量按60 次/h 預留。全面換氣兼事故通風的換氣次數為12 次/h（按3.0 m 凈高計算）。廚房冷庫預留風冷條件，各冷庫排風量最終由廚房顧問確定。方案階段，按照每個冷庫1000 m3/h 排風量預留。廚房冷庫壓縮機采用分體式，將冷庫壓縮機冷凝器集中放置，以便于解決風冷散熱條件。廚房補風采用變頻雙速風機，補風量按照排油煙量的80%預留。廚房補風夏季處理至15 ℃，機器露點送風。冬季送風處理到15 ℃。忙時排油煙風機開啟，廚房補風機高速運行，全面排風機關閉。閑時排油煙風機關閉，廚房補風機低速運行，全面排風機開啟。

6）空調箱新風預熱系統。空調箱設置預熱段。當加熱盤管出口氣溫低于10 ℃時風機停止運行，新風密閉閥關閉，高溫預熱水路調節閥全部打開，加熱盤管出口空氣溫度回升后，機組恢復正常工作。在冬季時，高溫預熱回水電動閥需保持最小10%開度以防凍。空調機組的預熱段應設置于空調熱水段之前、熱回收機組則要設置在熱回收段之前，保證室外空氣先經過預熱段預熱[1]。

3 蓄能系統方案的選擇

根據當地市長辦公會議紀要 [2018]14 號2018.5.21（全面實現電采暖）的文件，本項目考慮采用電采暖。根據峰谷電價比率，進行方案對比計算選擇。

3.1 三種蓄熱方案

方案1：20%蓄熱。蓄熱量：白天總熱負荷扣除基載鍋爐、蓄熱鍋爐供熱量；夜間：蓄熱鍋爐蓄熱，基載鍋爐供熱；白天：基載鍋爐滿載運行，電價高峰時段蓄熱水罐供熱優先，電價平段蓄熱鍋爐優先運行。

方案2：57%蓄熱。蓄熱量：白天總熱負荷扣除基載鍋爐供熱量；夜間：蓄熱鍋爐蓄熱，基載鍋爐供熱；白天：基載鍋爐滿載運行，蓄熱鍋爐不運行。

方案3：35%蓄熱。蓄熱量：白天總熱負荷扣除蓄熱鍋爐供熱量；夜間：蓄熱鍋爐蓄熱，基載鍋爐供熱；白天：電價高峰時段蓄熱水罐供熱優先，電價平段蓄熱鍋爐、基載鍋爐優先運行。

3.2 空調供暖天數

對中國建筑熱環境分析專用氣象數據集崇禮地區（同緯度）統計分析：

1）篩選全年供暖季室外溫度低于5 ℃小時數：4412 h，近似計算天數：180 天。

2）將逐時室外溫度與室內設計溫度溫差與室外最低溫度與室內設計溫度溫差做除法，即可計算出整個供暖季熱負荷分布比例，統計簡化計算結果如下：100%（90%～100%）負荷日3 天，80%（70%～90%）負荷日48 天，60%（50%～70%）負荷日77 天，40%（30%～50%）負荷日52 天。

3）折合100%設計負荷日空調供暖天數：3+48*0.8+77*0.6+52*0.4=108.4 天。

3.3 方案對比

考慮初投資與運行費用兩方面計算投資回收期。技術方面上，方案1 蓄熱水罐容量最小，機房面積最省。方案2 白天開啟電鍋爐的容量最小，利用夜間低谷電價最充分。方案3 技術特點介于前兩個方案之間。方案1 由于初投資低，機房面積省，最后優選方案1。

4 電鍋爐房的設計

4.1 熱源選擇

本項目熱源選用2 臺1300 kW 承壓蓄熱電鍋爐，1 臺1700 kW 承壓基載電鍋爐，2 臺容積175 m3和2臺178 m3的常壓碳鋼蓄熱水箱。電鍋爐提供一次熱水供回水溫為85 ℃/60 ℃，本項目運行模式為晚間蓄熱鍋爐滿載蓄熱，基載鍋爐根據末端負荷用熱。日間高峰電價階段，優先采用蓄熱水箱提供項目用熱，不足部分由基載鍋爐補充，在滿足高峰電價時間使用的情況下，蓄熱量在日間平價電價階段供應項目用熱。

電鍋爐機房的布置，同時機房需要貼鄰變電所。

鍋爐房設計標準GB50041-2020 第1.0.3 條不適用余熱鍋爐、垃圾焚燒鍋爐和其他特殊類型鍋爐（如電熱鍋爐、導熱油爐、直燃機爐等）的鍋爐房和城市熱力管道設計。

本項目中電熱鍋爐設備選型為承壓設備，但鍋爐供熱一次系統為常壓系統運行。

設計院與業主已與鍋檢所溝通，同意電鍋爐房不設置泄爆措施。

4.2 末端換熱器的選擇

本項目設計了3 套水-水板式換熱器以滿足各個系統對不同水溫的需求，第1 套提供60 ℃/45 ℃的空調熱水。第2 套提供75 ℃/50 ℃的高溫預熱水。第3 套提供55 ℃/45 ℃的地板輻射采暖用水。每套設置2 臺板換，均承擔70%的負荷以互為備用。

4.3 備用熱源的設計

本項目設置了18 臺99 kW 的燃氣熱水器作為應急備用熱源，其容量滿足客房及大堂的空調熱負荷和客房生活熱水熱負荷的需求。

燃氣熱水器提供82 ℃/62 ℃熱水，配套的一次泵設置在電鍋爐房內。

5 山地建筑的特殊之處

1）山地建筑結構存在擋土墻，對管線有影響。地庫里的設備房被剪力墻隔斷，管線只能往同一方向穿越。管線空間被擋土墻占用，只能疊加。圖2 為地下一層擋土墻側機房平面圖。

圖2 地下一層擋土墻側機房平面圖

2）從圖3 可以看出，建筑順地勢而上，管綜復雜。各層的地坪標高不同，順勢上升。

圖3 酒店單體建筑剖面圖

3）設備夾層的轉換方案。由于整個建筑順坡而上，以及上下客房層戶型不同（上方客房為兩跨一間，下方客房為一跨一間），導致上下相鄰層水暖井和風井無法對齊，于是在1、2、3F 走廊區域設置了三處設備夾層，風管與水管通過核心筒設備管井接入設備夾層分成各路支管，各路支管再接入客房層的水暖井風井。

4）爬坡而上的地勢導致地上靠近擋土墻的區域也存在無外窗的房間，給消防帶來難度。

6 防凍設計

設備房與車庫均設置散熱器做值班采暖，散熱器供熱溫度5 ℃，同時考慮30%的通風負荷[2-3]。

車庫入口及電梯入口均設置熱水式熱風幕。

空調箱設置預熱段，并預留防凍設備接口和位置。

游泳池空調箱設置預熱段。

7 客房的暖通設計

本項目客房空調系統在玄關和泡池處設置四管制風機盤管與冷熱處理后的新風。供暖系統在玄關處和衛生間內設置地暖，并結合室內落地窗效果設置窗邊散熱器，散熱器接駁至地暖55 ℃/45 ℃供回水管。衛生間內設置機械排風。

根據房間負荷統計表（表1），玄關處風盤選用FCU600P，衛生間泡池處風盤選用FCU200，幕墻散熱器選用兩臺660 W 散熱量的型號。

表1 標準客房負荷統計表

圖4、5 客房的暖通空調設計平面圖。

圖4 標準客房通風空調平面圖

圖5 標準客房采暖管線平面圖

8 小結

本項目面積不大，但系統非常復雜。熱源也采用了不常見的電鍋爐蓄熱系統設計。本文對熱系統部分做了詳細介紹，供類似項目參考。本項目設計已完成，施工正在進行中。