文／席令 華東建筑設計研究院有限公司 上海 200010

引言：

隨著社會的不斷發(fā)展進步，人們對建筑的要求不止是建筑的空間和表皮，更追求精神需求，而五星級酒店就是人們追求精神需求的體現(xiàn)之一。對于五星級酒店，在人們享受建筑立面和室內裝飾帶來的視覺盛宴的同時，室內環(huán)境的舒適度決定了酒店的室內品質，此時合理的冷熱源系統(tǒng)就顯得尤為重要，冷熱源系統(tǒng)的穩(wěn)定對酒店的運行起著至關重要的作用。

本文以實際項目為案例，圍繞業(yè)主、運營管理公司關注的焦點，從冷熱源系統(tǒng)的初投資、運行費用、機房面積、系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面進行分析，給予方案建議。

1.項目概述

本項目位于廣東省，基地臨湖，臨湖面為東西向長約472 米、南北寬約122 米，總用地面積為44183 平方米，總建筑面積約44500 平方米，其中地上建筑面積約35500平方米，地下建筑面積約9000 平方米，總建筑高度約60米。地下一層，地上十四層。地下一層的主要功能為停車庫、設備用房、酒店后勤區(qū)；地上一、二層為裙房，主要功能為大堂、宴會廳、餐廳、健身區(qū)、公共休息區(qū)和商務辦公區(qū)等，三至十四層為酒店客房。

2.空調參數及負荷

2.1 空調設計參數

根據舒適性要求，酒店空調區(qū)域的夏季室內設計溫度為25℃，相對濕度＜60%；冬季室內設計溫度為20℃，相對濕度控制在40-45%。根據酒店設計品質要求，客房新風量取50m3/人.h，其余區(qū)域新風量均符合規(guī)范要求。

2.2 空調負荷及指標

通過對各個空調區(qū)負荷進行計算，同時根據廣東地區(qū)空調室外計算干球溫度相近的同類別五星酒店項目冷負荷指標對標，本項目地區(qū)的夏季室外計算干球溫度為33.6℃，冬季室外計算干球溫度為5.2℃冷負荷建筑面積指標為106 W/m2，熱負荷建筑面積指標為49W/m2。

依據負荷指標法估算本項目的冷熱負荷，該酒店的空調總冷負荷為4757kW，建筑面積冷負荷指標為106W/m2。總熱負荷為3415kW，其中空調熱負荷為2215kW，生活熱水負荷為1200kW，建筑面積空調熱負荷指標為49W/m2。

3.空調冷熱源系統(tǒng)

本項目周邊無可利用的廢熱或工業(yè)余熱，因此不考慮采用廢熱余熱作為冷熱源，且基地沒有市政冷熱源接入到本項目，所以不考慮市政冷熱源方案。本項目業(yè)態(tài)為酒店娛樂，結合酒店運營管理公司的需求，選用適合本項目的幾種冷熱源形式，分別有：電制冷機（常規(guī)冷源，運行穩(wěn)定可靠，維護管理較為簡單，可考慮作為項目冷源）、鍋爐（效率較高，供熱穩(wěn)定可靠，且項目附近有燃氣接入條件，可考慮作為供熱熱源）、風冷熱泵（該項目所處地區(qū)位于夏熱冬暖地區(qū)，風冷熱泵較為適用，熱泵可以同時制冷制熱，可以考慮作為冷熱源）。

根據項目所處地區(qū)天然氣價格5.6 元/立方米以及該地區(qū)平均電價0.59 元/kWh，考慮風冷熱泵制熱COP為3.85，則提供1kWh 的熱量對應的費用為0.153 元；而燃氣熱值為8600Kcal/Nm3，使用燃氣提供1kWh 的熱量對應的費用為0.56 元，所以依據當地能源政策冬季使用風冷熱泵較之鍋爐節(jié)省運行費用。由于五星級酒店空調采用集中供熱且有集中熱水的需求，生活熱水熱源形式考慮常規(guī)鍋爐以及空氣源熱泵兩種形式，因此本項目將空調熱源與生活熱水熱源結合起來考慮。

基于以上分析，現(xiàn)初步確定適合本項目的有以下三種方案，見表1：

表1 冷熱源系統(tǒng)方案表

針對以上三種方案，該項目本文將從系統(tǒng)設置、機房面積及設備選型等三個方面進行比選，最后綜合設備初投資成本、運行費用、對土建機房的要求及使用安全可靠性等方面進行比較，給予冷熱源系統(tǒng)方案建議。

3.1 方案一：冷水機組+鍋爐

基于空調冷負荷估算結果，同時結合酒店運營管理公司設計標準，冷水機組總冷量建議考慮10%備用量，同時需保證當一臺冷水機組故障進行檢修時，其余冷水機組可以保證70%的總冷負荷。本項目空調冷負荷為4757kW，約1352 冷噸，空調冷源考慮配置3 臺500冷噸的離心式冷水機組，每臺機組承擔35%的總冷負荷，其中兩臺定頻、一臺變頻，利用變頻機組部分負荷率下運行效率高的特性來應對酒店低負荷工況；冷凍水供回水溫度按6/12℃，冷卻塔設置于宴會廳屋面，冷卻水供回水溫度按32/37℃，冷凍機房設置于地下一層靠近負荷中心處。

酒店運營管理公司設計標準對鍋爐配置的要求，保證當一臺鍋爐故障檢修時，其余鍋爐可承擔70%的供暖熱負荷及100%生活熱水負荷，同時考慮0.9 的同時使用系數，建議采用3 臺承壓熱水鍋爐作為酒店熱源，單臺制熱量為1350kW，鍋爐房設置于地下一層靠近外墻處。

綜上所述，方案一的系統(tǒng)配置初投資為773 萬元（含生活熱水設備投資，設備報價咨詢相關廠家得知）。

根據以上設備選取，參考相關廠家的設備尺寸，對方案一進行了初步的機房平面布置。方案一對應的制冷機房設置于地下一層，機房總面積約280 平方米, 冷卻塔設置于裙房屋面，即宴會廳的屋面占地約220 平方米，方案一對應鍋爐房（含熱交換設備間）設置于地下一層，機房總面積約280 平方米，熱水機房設置于地下一層，機房面積約260 平方米。

本項目制冷運行時間從每年4月1日至10月31日，共計7 個月；鍋爐供熱季節(jié)按每年11月中旬至次年2月中旬，共計3 個月。則全年運行費用初步估算如表2所示：

表2 方案一全年運行費用估算表

3.2 方案二：風冷熱泵+空氣源熱泵+燃氣熱水爐

方案二為風冷熱泵，依據冷負荷估算結果，選用4 臺1320kW 的普通兩管制螺桿式風冷熱泵，設置于裙房宴會廳屋面，空調冷凍水供回水溫度為6/12℃，提供的空調熱水供回水溫度為45/40℃。

生活熱水系統(tǒng)采用集中加熱系統(tǒng)，采用半容積式熱交換器，并考慮備用設備。鍋爐一次側設計供回水溫度為95/70℃，經半容積式換熱器后二次側供回水溫度為60/50℃再送至各區(qū)。

綜上所述，方案二的系統(tǒng)配置初投資為970 萬元（含生活熱水設備投資，設備報價咨詢相關廠家得知）。

該方案考慮把所有設備均放置于裙房屋面及屋頂，根據以上設備選取，參考相關廠家的設備尺寸，對方案二進行了初步的機房平面布置。風冷熱泵設置于裙房屋面，占地面積約410 平方米，熱水機房設置于屋頂，機房面積約310 平方米，空氣源熱泵設置于屋頂，機房面積約150 平方米。

本項目制冷運行時間從每年4月1日至10月31日，共計7 個月，鍋爐供熱季節(jié)按每年11月中旬至次年2月中旬，共計3 個月。則全年運行費用估算如表3所示：

表3 方案二全年運行費用估算表

3.3 方案三：冷水機組+風冷熱泵+空氣源熱泵+燃氣熱水爐

方案三考慮將酒店空調供熱熱源與生活熱水熱源分開設計，空調供熱熱源根據熱負荷選型，同時考慮酒店運營管理公司設計標準保證熱源70%的備用性要求，選用3 臺793kW 螺桿式風冷熱泵，設置于裙房宴會廳屋面。由于3 臺風冷熱泵同時可以提供2382kW 的制冷量用于空調供冷，本項目空調設備選型冷負荷為5233kW，約1500 冷噸，根據酒店運營管理公司設計標準預留10%的備用量以及70%的備用率要求，所以額外配置2 臺370冷噸的螺桿式冷水機組作為酒店空調制冷冷源。冷凍水供回水溫度按7/12℃，冷卻塔設置于宴會廳屋面，冷卻水供回水溫度按32/37℃，冷凍機房設置于地下一層靠近負荷中心處。

綜上所述，方案三的系統(tǒng)配置初投資為828 萬元（含生活熱水設備投資，設備報價咨詢相關廠家得知）。

根據以上設備選取，參考相關廠家的設備尺寸，對方案三進行了初步的機房平面布置。方案三對應制冷機房設置于地下一層，機房總面積約180 平方米，冷卻塔設置于裙房屋面即宴會廳屋面，機房面積約150 平方米， 風冷熱泵放置裙房屋面，需占用裙房屋面約230 平方米，熱水機房設置于屋頂，機房面積約310 平方米，空氣源熱泵設置于屋頂，面積約150 平方米。

本項目制冷運行時間從每年4月1日至10月31日，共計7 個月，鍋爐供熱季節(jié)按每年11月中旬至次年2月中旬，共計3 個月。則全年運行費用估算如表4所示：

表4 方案三全年運行費用估算表

4.冷熱源方案綜合比較

通過以上對本項目冷熱源系統(tǒng)方案的分析，各空調冷熱源方案（結合生活熱水熱源方案）的技術經濟性綜合對比如表5：

表5 冷熱源方案綜合比較

通過以上對本項目冷熱源系統(tǒng)的分析比較可以得出以下結論：

從對建筑的影響來看，總的機房面積來看方案二最少，方案一與方案三面積相當，方案二和方案三均需要較大裙房屋面面積。結合本項目建筑造型，裙房屋面設備區(qū)面積約1255 平方米，塔樓屋面設備區(qū)面積約560 平方米。塔樓屋面面積較小，且考慮設置屋頂花園，故無法作為設備屋面使用。西側裙房屋面面積為310 平方米，面積不足且離塔樓客房距離近，不作為設備屋面考慮。東側裙房為層高11 米的單層宴會廳大空間區(qū)域，結構柱跨度大，設備如置于宴會廳屋頂，對建筑造型、立面以及結構均產生較大影響，同時設備運行產生的噪聲及振動也會影響宴會廳的正常使用，因此東側裙房宴會廳屋頂暫不考慮作為設備區(qū)。除宴會廳大空間屋頂外，裙房屋面可放設備區(qū)域為945 平方米，主要設置宴會廳、宴會廳廚房等配套服務用房的空調、通風、消防排煙、冷卻塔等設備，屋面設備已布置較滿，無法再布置風冷熱泵機組、熱水系統(tǒng)空氣源熱泵及熱水機組等設備。

從設備初投資來看，方案一冷水機組加鍋爐的方案初投資最少，方案三冷水機組+熱泵的方案次之，方案二全部使用風冷熱泵機組初投資最高。

從全年運行費來看，方案三最少，方案二其次，方案一最多。

結語：

（1）方案二和方案三均采用了風冷熱泵機組制熱，初投資較高，年運行費用較低，空調和生活熱水整體考慮來看相較于方案一投資回收期分別為2.6年和不到1年,可以看出此兩方案貢獻最大的部分為生活熱水的運行費用，意味著就生活熱水部分來說使用空氣源熱泵比用燃氣鍋爐大大節(jié)約運行費用；

（2）僅空調部分運行費用來說方案一和方案二基本持平，但方案一初投資具有優(yōu)勢，且風冷熱泵使用穩(wěn)定性不如鍋爐，如果設備設置在裙房屋面，需占據410 平方米的屋面面積。從建筑造型及外立面的角度考慮，宴會廳屋頂暫不考慮作為設備區(qū)，經上述分析及布置，本項目不具備實際使用條件；

（3）方案二因風冷熱泵機組會對客房產生噪音影響，若增加消聲降噪措施，初投資將會大大增加，回收期會相應延長，同時結合以往同類型酒店項目經驗，即便風冷熱泵設備設置消聲降噪措施，噪音控制效果仍不理想，因此不建議采用方案二和方案三；

（4）從使用壽命來看，冷水機組加鍋爐的方案壽命約25 ～30年，而本項目位置靠近海邊，腐蝕嚴重，風冷熱泵設在室外，設備壽命受到影響，風冷熱泵更換代價較高，因此從這個角度考慮也不建議采用方案二和方案三；

（5）方案一冷水機組加鍋爐的配置，可靠性較高，滿足酒店對冷熱源的可靠性要求較高的需求。

綜上所述，本項目空調冷熱源推薦采用方案一，即冷水機組加鍋爐。