符竹舟

中國建筑設(shè)計研究院有限公司

1 工程概況

本項目為北京市某五星級酒店工程，總建筑面積約為45000 m2。其中主要功能區(qū)域包括酒店客房，公共區(qū)域（包含宴會廳、室內(nèi)游泳池、室內(nèi)溫泉會所等），后勤服務(wù)及廚房餐飲等。

項目總設(shè)計冷負(fù)荷為6800 kW，設(shè)計空調(diào)熱負(fù)荷為4200 kW。其中集中冷源采用水冷冷水機組，設(shè)置3臺650 RT 變頻式離心冷水機組，冷源供回水溫度設(shè)計值為7/12 ℃。該方案滿足冷源設(shè)備配置冗余需求，一臺冷水機組故障或者檢修時，另外兩臺冷水機組可承擔(dān)酒店總冷負(fù)荷的65%，同時滿足單臺30%負(fù)載時負(fù)擔(dān)酒店10%部分負(fù)荷運行需求。冷卻水系統(tǒng)設(shè)置3 臺480 m3/h 低噪聲橫流開式冷卻塔，冷卻塔供回水溫度設(shè)計值為32/37 ℃。冬季和過渡季節(jié)設(shè)置板式換熱器利用免費冷間接供冷。系統(tǒng)圖如圖1 所示。

圖1 冷凍機房制冷系統(tǒng)原理圖

熱源采用自建鍋爐房，提供空調(diào)供熱，生活用熱水，泳池及溫泉水用熱?？偀嶝?fù)荷為7800 kW，擬采用3 臺2800 kW 燃（油）氣承壓熱水鍋爐，一次水設(shè)計供回水溫度為95/70 ℃。換熱站內(nèi)設(shè)置兩套換熱系統(tǒng)，分別為空調(diào)熱水換熱系統(tǒng)和地板輻射采暖換熱系統(tǒng)。空調(diào)二次水供回水溫度設(shè)計值為60/45 ℃，地板輻射采暖系統(tǒng)供回水溫度為50/40 ℃。

其中室內(nèi)游泳池及室內(nèi)溫泉區(qū)域采用風(fēng)冷式除濕熱泵機組，內(nèi)置輔助冷、熱水盤管。同時為了提高足部的舒適感，在溫泉地面區(qū)域設(shè)置地板輻射采暖系統(tǒng)，冬季時循環(huán)熱水以提高地面溫度及熱舒適性。本文主要介紹室內(nèi)溫泉區(qū)域的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。

2 室內(nèi)溫泉區(qū)設(shè)計參數(shù)

2.1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)溫泉區(qū)域因為空間的特殊性，室內(nèi)設(shè)有泡池，其散濕量較大。同時考慮室內(nèi)溫泉實際使用的熱舒適性，其室內(nèi)空氣溫濕度設(shè)計值不用于普通空調(diào)房間[1]。該區(qū)域設(shè)計參數(shù)詳見表1 所示。

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

表1 中，ASHRAE 泳池新風(fēng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)建議值為：新風(fēng)量與室內(nèi)濕區(qū)面積比值為2.4 L/(s·m2)或以上。本項目參考ASHRAE 泳池新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，溫泉區(qū)域新風(fēng)計算值大于根據(jù)人員衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)計算出的新風(fēng)量，因此取大值，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)取9 m3/(h·m2)。

2.2 室內(nèi)溫泉工藝條件

該項目室內(nèi)溫泉區(qū)域面積約250 m2，層高6 m。包含6 個室內(nèi)泡池水域面積及人員活動區(qū)域。溫泉泡池表面和潮濕地面向室內(nèi)不斷地蒸發(fā)水分，因此，室內(nèi)有較大的的濕負(fù)荷。由于水域面積及水溫等參數(shù)對室內(nèi)濕負(fù)荷的影響較大，直接影響空調(diào)設(shè)備的選型及末端風(fēng)口布置。設(shè)計階段需要工藝配合提資，使設(shè)計更好的服務(wù)于后期實際運行。其中室內(nèi)泡池水域面積及水溫等參數(shù)如表2 所示。

表2 室內(nèi)泡池水域參數(shù)表

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.1 負(fù)荷計算

該室內(nèi)溫泉位于地下一層，面積為250 m2，其中一面外墻貼臨下沉庭院，其余圍護結(jié)構(gòu)周邊均為空調(diào)房間。負(fù)荷主要由外圍護結(jié)構(gòu)、臨室傳熱、人員、照明、設(shè)備及蒸發(fā)水面組成。負(fù)荷計算結(jié)果如表3 所示：

表3 室內(nèi)溫泉區(qū)負(fù)荷計算統(tǒng)計結(jié)果

室內(nèi)溫泉區(qū)由于藥浴池、按摩池、熱水池等泡池水溫較高，大量較高溫度的水蒸氣揮發(fā)到室內(nèi)，產(chǎn)生較大的濕負(fù)荷，室內(nèi)熱濕比線ε=3655。

室內(nèi)溫泉區(qū)域夏季濕負(fù)荷主要由以下幾方面組成：1）人體的散濕量（考慮泡池外人員數(shù)量的散濕）。2）滲入空氣帶入的濕量。室外空氣滲入帶入的濕量，通過房間窗縫滲入的空氣量須記入。由于房間負(fù)壓，周邊空調(diào)房間滲入的空氣量，這部分為有利于除濕的空氣，因此這部分作為設(shè)計裕量不計入。3）各種潮濕表面、液面或液流的散濕量，包括：池面散濕量，周邊地面散濕量[2]。

3.2 采用全空氣系統(tǒng)

室內(nèi)溫泉區(qū)域由于其功能區(qū)的特殊性，要求保持較大的換氣次數(shù)，總送風(fēng)量較大，參考ASHRAE 對游泳館建筑的換氣次數(shù)推薦值，設(shè)計擬采用6～10 次換氣次數(shù)。根據(jù)空調(diào)負(fù)荷計算結(jié)果，若采用酒店現(xiàn)有冷熱源提供的7/12 ℃冷凍水及60/45 ℃空調(diào)熱水，則全空氣空調(diào)箱選型如表4 所示。

其中工況一，采用7/12 ℃冷凍水溫度，若需要提供11.8 ℃冷凍除濕后空氣溫度，則所需盤管面積較大，且再熱后送風(fēng)溫度低于室內(nèi)露點溫度20.8 ℃，不予采用。建議送風(fēng)溫度高于露點溫度1 ℃，以防止風(fēng)口結(jié)露或風(fēng)口周圍形成白霧，因此工況二、三不予采用。擬采用工況四。

表4 空調(diào)箱選型工況統(tǒng)計

3.3 采用除濕熱泵機組+內(nèi)置輔助冷、熱水盤管

由于冷凍除濕+再熱存在冷熱抵消，運行能耗較大，因此考慮采用除濕熱泵機組，可以將池水表面的蒸發(fā)熱回收，并轉(zhuǎn)移進入池水或室內(nèi)空氣中，補償池水和空氣的熱損失。夏季空及處理過程室內(nèi)的濕熱空氣，流經(jīng)蒸發(fā)器，溫度下降，析出冷凝水達到干燥空氣的目的?？諝饫鋮s過程釋放出的熱量被制冷劑吸收后，熱量經(jīng)熱交換器后給池水加熱或給冷卻后的空氣再熱。

根據(jù)所需除濕量進行除濕熱泵選型，除濕量100 kg/h 對應(yīng)風(fēng)量為20000 m3/h，風(fēng)管尺寸較大且換氣次數(shù)偏大。根據(jù)分析比對，采用設(shè)計風(fēng)量為12000 m3/h的除濕熱泵機組，并補充設(shè)置輔助冷盤管以滿足供冷及除濕的需求。同時，熱泵所產(chǎn)生的熱能不足以加熱空氣，因此該項目設(shè)置輔助熱源提供熱量，以保證室內(nèi)溫濕度及熱舒適需求。

此外，若采用除濕熱泵機組，需與建筑專業(yè)配合室外機布置位置，保證室外機周圍良好的空氣通路。

3.4 防結(jié)露計算

外墻經(jīng)防結(jié)露驗算不會結(jié)露[3]，如表5 所示。

表5 外墻防結(jié)露驗算

外窗經(jīng)計算會產(chǎn)生結(jié)露，擬沿窗邊設(shè)置條縫送風(fēng)口送風(fēng)。

4 結(jié)論

1）室內(nèi)溫泉區(qū)域由于其負(fù)荷的特殊性，室內(nèi)濕負(fù)荷較大，若采用泳池常用的除濕熱泵機組，依據(jù)除濕負(fù)荷選型的設(shè)備，對室內(nèi)的溫度控制較差，除濕熱泵機組運行時回收的冷凝熱可能不能滿足空調(diào)房間降溫除濕后的再熱需求，送風(fēng)溫度低于設(shè)計值，影響室內(nèi)熱舒適。對于酒店等有全年冷熱水供給條件的建筑，建議設(shè)置輔助冷熱水盤管，以滿足全年溫濕度控制的需求。

2）考慮室內(nèi)溫泉房間的熱舒適性，室內(nèi)空氣溫濕度設(shè)計值高于普通空調(diào)房間。防止室內(nèi)溫泉區(qū)域的高溫高濕空氣逸散到周圍空調(diào)區(qū)域，應(yīng)控制房間的新風(fēng)及排風(fēng)量，保證室內(nèi)負(fù)壓?？紤]房間周圍使用空間相對關(guān)系，形成走廊到更衣室、更衣室到室內(nèi)溫泉區(qū)域的補風(fēng)通路。建議參考ASHRAE 對泳池的負(fù)壓控制建議值，新風(fēng)及排風(fēng)量設(shè)計值按保持房間1.3～3.8 mmH2O（約13～38 Pa）負(fù)壓考慮，建議排風(fēng)設(shè)計值為新風(fēng)的110%。

3）依據(jù)室內(nèi)溫泉的負(fù)荷特點，送風(fēng)量設(shè)計值較大，送風(fēng)溫度高于室內(nèi)露點溫度，風(fēng)口一般不會結(jié)露，可不采用防結(jié)露風(fēng)口。應(yīng)配合室內(nèi)精裝需求及溫泉工藝，合理的布置送回風(fēng)口，保證合理的氣流組織。回風(fēng)風(fēng)口設(shè)置于濕負(fù)荷較大的溫泉池區(qū)上方，送風(fēng)口避開人員長期停留區(qū)域，防止吹風(fēng)感造成的不舒適。