陳宇

（同濟大學建筑設計研究院集團有限公司，上海 200092）

超五星級度假酒店暖通設計淺析

陳宇

（同濟大學建筑設計研究院集團有限公司，上海 200092）

超五星級酒店因其對室內(nèi)溫濕度的高要求，故對于風水系統(tǒng)、冷熱源等提出了更嚴格的要求。通過相關案例分析得到以下結論：合理的使用平衡閥以及水系統(tǒng)設計條件下，將裙房等公共區(qū)域相關的風機盤管水環(huán)路與空調(diào)箱水環(huán)路結合成一個環(huán)路，不僅可減少接近50%的空調(diào)主管線，同時亦方便管理；合理的廚房通風系統(tǒng)設計，可降低廚房新風冷負荷60%～70%；合理的機房、管井布置、百葉位置選擇以及管線綜合對于度假酒店尤為重要。

度假酒店；水力平衡；廚房通風；除濕熱泵；BIM

0 引言

超五星級度假酒店，不言而喻，其特點在于兩個方面：超五星級標準及度假酒店特點。超五星級的標準意味著在空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)、冷熱源選擇、空調(diào)風水系統(tǒng)設計等各方面要求更高。而度假酒店另外一個特點在于其一般建筑跨度、占地面積較大，比如橫向跨度三四百米，或者許多功能分布不同建筑群內(nèi)，同時度假酒店大部分為仿古類建筑，其對于建筑外立面要求更高，建筑師對于設備的布置要求更嚴。以上的要求對于暖通相關設計提出了諸多的挑戰(zhàn)。本文將從空調(diào)水系統(tǒng)、風系統(tǒng)、廚房通風等幾個重點方面進行闡述。

1 冷熱源選擇

由于建筑物內(nèi)各功能區(qū)使用時間以及人員流動情況的不同，造成各功能區(qū)出現(xiàn)最大負荷的時間也不盡相同。設計中要求冷負荷計算按非穩(wěn)定傳熱，逐時計算，全年分析的方式（寒冷、嚴寒地區(qū)的冷負荷分析從每年的4~11月）。

酒店冷熱負荷包括：客房區(qū)域、會所區(qū)域、裙房（宴會廳、會議室、后勤辦公等）區(qū)域、廚房通風冷負荷、洗衣房通風冷負荷。

考慮到酒店內(nèi)有大量的通風熱負荷，而這些負荷通常只在一天當中的一段時間內(nèi)出現(xiàn)，而一天當中室外氣溫最低的時候是凌晨，此時這些通風熱負荷是沒有的。所以，需要考慮這一因素的影響，鍋爐房的設計容量應為供熱系統(tǒng)綜合最大熱負荷。

估算方法：計算總熱負荷=（空調(diào)熱負荷+供暖熱負荷+通風熱負荷+空調(diào)加濕熱負荷）×0.9。

2 空調(diào)水系統(tǒng)

合理的空調(diào)水系統(tǒng)設計是酒店室內(nèi)溫濕度的基本保障。考慮到五星級酒店的基本要求，空調(diào)水系統(tǒng)一般為其主要涉及以下兩個方面：

1）根據(jù)功能區(qū)域合理的分環(huán)。

2）水系統(tǒng)的平衡。

針對第一個方面，通用做法是設計以下幾個環(huán)路：

1）裙房及地下室風機盤管環(huán)路。

2）空調(diào)箱及新風機組環(huán)路。

3）客房區(qū)域風機盤管環(huán)路。

4）會所區(qū)域風機盤管環(huán)路。

以上環(huán)路做法為通用做法，從而使得對于各個區(qū)域的管理較為方便。針對第二個方面，由于度假酒店的特點，有些工程案例，供水管長度接近1 km，各環(huán)路之間的不平衡率基本都在15%以上?，F(xiàn)階段一般的解決方案是使用各種平衡閥，例如分集水器處設置靜態(tài)閥，再在每個支路設置動態(tài)壓差控制器與靜態(tài)閥，一般不超過兩級，或者每個空調(diào)箱配動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥，通過上述各類閥門保證水系統(tǒng)在初步調(diào)試以及動態(tài)運行過程中整個系統(tǒng)平衡性。

結合度假酒店特點，合理的空調(diào)水系統(tǒng)設計需要將上述兩個方面結合考慮。一方面，由于是四管制系統(tǒng)，環(huán)路越多，管線越多，比如分4個環(huán)路，則最不利處有16根空調(diào)冷熱水管。如果考慮地板輻射采暖、泳池換熱機房熱水管等，則可能接近20根管道，如此多的管道對于相關區(qū)域的吊頂標高有重要影響，極大的增加了綜合管線的難度；另外一方面如果僅僅通過設置各類平衡閥來解決水力失調(diào)問題，則不僅僅大大增加閥門造價，同時對于系統(tǒng)調(diào)試以及運行維護管理提出了更高要求。

因此綜合考慮而言，針對四管制水系統(tǒng)，可將風機盤管環(huán)路、會所風機盤管環(huán)路與空調(diào)箱環(huán)路結合為一個環(huán)路，每個風機盤管支路設置壓差控制閥與靜態(tài)閥；客房區(qū)域風機盤管環(huán)路仍然保持獨立環(huán)路。上述做法的理由是一方面4個環(huán)路簡化為2個環(huán)路，使管道數(shù)量減小為原有的一半；其次客房區(qū)域仍舊保證獨立環(huán)路，以保證其冷熱均衡，避免水力失衡對于客房的影響，同時便于管理。

圖1 水系統(tǒng)示意圖

此方法考慮的前提基于以下考慮：

1）水系統(tǒng)無論是豎向還是水平均為異程。

2）考慮每個空調(diào)箱或新風機組配動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥，故可不考慮其不平衡率。

3）風機盤管支路因風機盤管的低阻力等特點，易產(chǎn)生不平衡率。現(xiàn)對風機盤管支路的水力平衡進行計算。

風機盤管末端阻力包括回水管支路的截止閥、電動二通閥、過濾器的阻力以及風機盤管本身阻力，現(xiàn)通過表1分析在不同的公共管道比摩阻條件下最有利末端的不平衡率。通過表1可以看到，隨著管道比摩阻的增加，不平衡率從11%增加至27%，而這正是造成小溫差大流量的原因之一。

根據(jù)表1分析，假設按照管道比摩阻100 Pa/m，則進一步分析不同的公共管道長度條件下，系統(tǒng)不平衡率情況。從表1中可以看到在該比摩阻條件下，公共管道長度在80 m（相當于建筑圖上4~6跨）左右，則平衡率接近15%，滿足規(guī)范要求。如需要加長管道，則需要進一步降低管道比摩阻，但是需校核管內(nèi)流速，需大于0.25 m/s，以滿足系統(tǒng)水系統(tǒng)排氣要求。

表1 不平衡率比較1

客房區(qū)域的水系統(tǒng)較為簡單，如客房層數(shù)小于6層，則可考慮豎向異程、水平同程；否則豎向與水平均需同程，同時每段公共管路的比摩阻需接近。理論上供水管的開始段比摩阻相對小一些，回水管的開始段比摩阻相對大一些有利于系統(tǒng)平衡運行。

表2 不平衡率比較2

3 空調(diào)風系統(tǒng)

酒店大堂、大會議室、紅酒吧、全日餐廳、宴會廳、宴會前廳以及部分區(qū)域采用全空氣系統(tǒng)，對于宴會廳等區(qū)域空調(diào)季節(jié)新風風量根據(jù)CO2濃度監(jiān)測控制。

針對空氣質量的高要求，一般配初中效過濾，其中中效過濾器可考慮袋式過濾或者靜電過濾裝置。針對靜電過濾裝置，需考慮其二次臭氧污染，對于產(chǎn)品在該方面提出具體要求。

針對客房區(qū)域的新風與排風系統(tǒng)，可考慮轉輪或板式熱交換新風機組，每個房間100 m3/h的新風量，100 m3/h的廁所排風；同時對于部分度假酒店，由于獨立設置更衣室等封閉房間，需針對該區(qū)域考慮排風，并預留風井等土建條件。針對KTV、餐飲包間則考慮風機盤管加新風系統(tǒng)。

表3 室內(nèi)設計參數(shù)

4 廚房

五星級酒店一般設置特色餐廳、中餐廳、全日餐廳、紅酒吧、宴會廳餐廳、員工餐廳相關的廚房以及粗加工間。定位于高端的酒店餐飲服務，合理的設置廚房空調(diào)送風、排風、排油煙、冷庫水系統(tǒng)等顯得尤為重要。

4.1 廚房通風冷熱負荷

廚房全面排風的補風來自新風機組，夏季制冷，送風溫度為21℃；冬季制熱，送風溫度為16℃，以崗位送風的形式送入廚房。廚房排油煙補風：

該部分補風來自新風機組，僅在冬季加熱后，送風溫度為≥5℃，直接補入廚房排油煙罩。

4.2 廚房的送排風系統(tǒng)

現(xiàn)有2種通行做法：a）根據(jù)40~60次換氣次數(shù)（或廚房工藝提資）計算廚房排油煙，根據(jù)排油煙風量的80%設置空調(diào)排油煙補風空調(diào)箱，夏季預冷至21℃，冬季預熱至15℃；同時根據(jù)6次換氣次數(shù)設置平時排風風機，并根據(jù)平時排風風量的80%設置空調(diào)平時補風空調(diào)箱，如需要設置排風，則根據(jù)12次換氣次數(shù)進行計算，一般該風機與平時排風風機合用，根據(jù)事故排風風量設置雙速風機；b）排油煙風機風量計算方法相同，但排油煙補風的風量為排油煙風量的50%，夏季不預冷，冬季預熱至5℃，同時平時補風風量為排油煙風量的30%，而平時排風則根據(jù)平時補風的1.25倍反推計算得到，如需是排風，則計算方法與上述相同。

圖2 排油煙與其補風風管接駁示意圖

表4 廚房通風設計參數(shù)

不同的計算方法導致廚房通風風機、空調(diào)箱、風管尺寸、空調(diào)冷熱量預留等發(fā)生較大差別，例如按照計算方法b）得到的平時排風以及平時補風的風量將大大增加。方法a）是慣用的計算方法，而方法b）的提出主要是基于以下兩個原因：1）根據(jù)現(xiàn)有廚房運行情況以及廚房工藝顧問提供的信息發(fā)現(xiàn)，即排油煙罩的負壓只能將50%的風量通過補風風口送入；而其余30%的補風風量來自廚房內(nèi)部；2）排油煙補風在理論上基本是送出補風風口就直接進入油煙罩排除室外，因為理論上除去冬季需預熱至5度，其余情況下只需要不需要進行如何的預冷或者預熱；因此兩種計算方法一個重要區(qū)別之一就是夏季的排油煙補風空調(diào)負荷。下一步進行能耗計算，按照200 m2的廚房面積，吊頂3 m高，按照排油煙風量換氣次數(shù)50次計算，相關計算如表5所示。

表5 廚房通風方案比較

從表5中可以看到方法a）的夏季空調(diào)補風負荷是方法b）的3倍，按照COP為4.5，電價每kW·h為1.0元，則在最大負荷條件下每運行1 h增加費用65元，按照每個五星級酒店有5~6個廚房，每年運行節(jié)省的費用亦非?？捎^。但正如上述所說，方法b）的缺點在于平時排風及補風的風量大大增加，如表中所述在3~4倍左右，同時排風風管大大增加，導致廚房內(nèi)部綜合管線更加復雜，管線更難布置。

土建提資方面：中餐廚房、宴會廳廚房等面積大于200 m2的廚房，需要在其周圍設置80~100 m2空調(diào)機房作為其空調(diào)相關補風的機房。如條件合適，可與宴會廳空調(diào)機房等合用。

4.3 廚房的冷庫工藝及獨立冷熱源

廚房內(nèi)部重要的一個設備房為各類高低溫冷庫，比如粗加工間蔬菜高溫冷庫、海鮮高低溫冷庫、肉類高低溫冷庫、冷凍庫、飲料高溫庫、乳制品冷庫，以及推入式急速冷藏庫等。冷庫的正常運行是保證各種食材新鮮的重要環(huán)節(jié)，因此冷庫相關設備的電源應為一級負荷，同時與備用電源相連，該內(nèi)容需提資電氣專業(yè)。

由于冷庫分布較為分散，風冷較為困難，在國內(nèi)大部分區(qū)域為水冷。因此一般需要設置一套閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。參考國內(nèi)各酒店管理公司提資條件，一般設置2臺80 m3/h的閉式冷卻塔，3臺兩用一備的循環(huán)泵，同時考慮到冷庫設備的冷凝器進水溫度不能低于一定的溫度，需在供回水總管上加電動旁通閥，保證供水溫度不低于該溫度。如圖4所示。

考慮到酒店其他區(qū)域，比如泳池除濕熱泵在某些條件下需要水冷，垃圾間的冷凍設備也需要水冷，設計師需復合該冷卻塔容量是否滿足所有設備的冷卻需求。

與此同時根據(jù)廚房工藝提資，在某些情況下高低溫每個冷庫庫房需要400 m3/h的預留排風量，一般該排風需要單獨設置。在施工圖階段預留相關管井空間，假設粗加工間有10個左右各類冷庫，需要預留4 000 m3/h左右的冷庫排風風量。

圖3 粗加工間布置舉例

圖4 冷庫閉式冷卻循環(huán)系統(tǒng)示意

5 泳池空調(diào)

除濕熱泵是現(xiàn)有泳池空調(diào)的首選，其原理類似直膨式機組，不同點在于其設置2~3個冷凝器，分別作為空氣冷凍除濕之后的再熱盤管、泳池熱水加熱盤管以及水冷或風冷冷凝器。其中水冷或者風冷冷凝器的作用在于前述兩個盤管無法散除足夠熱量的情況下消除足夠熱量，其原理圖如圖5所示，設計師需要計算復合上述3個盤管的散熱量。

作為超五星級酒店，其不同點在于人員的新風量可按照ASHRAE 62.1—2004通風標準要求每立方米（包括泳池與岸邊濕度面積）的戶外空氣不小于8.78 m3/（h·m2）。實踐表明，根據(jù)該新風標準設計的室內(nèi)游泳池空調(diào)系統(tǒng)，無論在其周邊房間內(nèi)，還是在其他池廳內(nèi)都聞不到氯的氣味，但是新風能耗偏高；在長三角地區(qū)以及北方地區(qū)可能造成室內(nèi)相對濕度低于50%方面的問題。泳池的送風量為一般可按照6~8次換氣次數(shù)計算。

同時對于除濕熱泵，需計算冬季空調(diào)箱加熱量，從而預留空調(diào)熱水管，接入除濕熱泵的輔助加熱盤管。針對水冷除濕熱泵，需計算夏季冷凝器散熱量，從而預留冷卻水管，而對于冷卻水一方面可提供7/12℃空調(diào)水，另外一方面可提供32/37℃閉式冷卻塔冷卻水。而對于風冷型除濕熱泵，需考慮其室外冷凝器的放置位置。對于除濕熱泵機房，土建設計階段，需考慮泳池熱回收循環(huán)泵的安裝空間。

圖5 除濕熱泵原理圖

6 綜合管線、土建預留等其他

對于度假酒店，尤其是地下1層區(qū)域是管線最為密集的區(qū)域，而很多情況下，度假酒店的地下1層局部區(qū)域設置中餐包間或者相關的娛樂活動區(qū)域，其對于走道、室內(nèi)的吊頂標高要求極高。復雜的管線與高吊頂要求對于綜合管線而言提出了很大的挑戰(zhàn)。此時可利用BIM技術對于相關復雜區(qū)域先進行三維設計，對于管道交叉密集處進行管線調(diào)整、定位，從而滿足吊頂標高及減少實際安裝過程中的交叉。

圖6 BIM管線綜合

7 結語

通過相關工程的設計經(jīng)驗，本文得到以下結論：

1）合理的使用平衡閥以及水系統(tǒng)設計條件下，將裙房等公共區(qū)域相關的風機盤管水環(huán)路與空調(diào)箱水環(huán)路結合成一個環(huán)路，不僅可減少接近50%的空調(diào)主管線便于管理，同時亦方便管理。

2）合理的廚房通風系統(tǒng)設計，可降低廚房新風冷負荷60%~70%；廚房冷庫閉式冷卻水循環(huán)需根據(jù)冷庫提資、除濕熱泵等仔細校核設計。

3）泳池的新風量可按照8.78 m3/（h·m2）計算。

4）運用BIM等相關技術，進行綜合管線，減少機電安裝時的管線碰撞。

TU83

A

1673-1093（2015）05-0083-06

陳宇（1986），男，浙江人，碩士研究生，暖通工程師。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.05.017

2015-01-29；

2015-02-04