安秋香 馬浩然 陳靈杰 周亮 初明陽(yáng)

上海中森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于張家口市崇禮中心城區(qū)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(chē)場(chǎng)等。1 層北區(qū)設(shè)有客房、泳池、健身區(qū)、SPA區(qū)、后勤廚房。1 層南區(qū)設(shè)有餐廳、會(huì)議室、大堂、門(mén)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(xiàng)目，冷源位于9#地塊。

本項(xiàng)目位于嚴(yán)寒地區(qū)，暖通熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。建筑效果圖如圖1。

圖1 9#地塊建筑效果圖

2 熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

1）空調(diào)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目空調(diào)水系統(tǒng)采用四管制?？照{(diào)熱水溫度為60/45 ℃。在該水溫下，風(fēng)機(jī)盤(pán)管的制熱性能需要修正，經(jīng)校核后選型滿足空調(diào)熱負(fù)荷需求。

2）地板輻射采暖系統(tǒng)（55/45 ℃）。客房的衛(wèi)生間及客房玄關(guān)設(shè)置地暖，該系統(tǒng)在初次調(diào)試后不再調(diào)節(jié)。游泳池區(qū)域按5 ℃值班采暖計(jì)算，采用地暖+散熱器形式滿足值班采暖需求。SPA 區(qū)域按5 ℃值班采暖計(jì)算，除設(shè)置地暖外，窗邊還設(shè)置與幕墻結(jié)合的散熱器采暖。

3）幕墻式散熱器系統(tǒng)。大堂、多功能廳、外廊采用幕墻式散熱器系統(tǒng)。按5 ℃值班采暖溫度計(jì)算散熱器承擔(dān)的熱負(fù)荷。

4）地庫(kù)設(shè)備用房值班采暖系統(tǒng)。車(chē)庫(kù)入口及地下天井處設(shè)置貫流式熱水風(fēng)幕，接駁水溫75/50 ℃。地下車(chē)庫(kù)采用散熱器采暖方式，散熱器熱負(fù)荷僅包含地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷，并計(jì)入總熱負(fù)荷用于選擇熱源。另外車(chē)庫(kù)補(bǔ)風(fēng)冬季按照預(yù)熱到5 ℃設(shè)計(jì)，補(bǔ)風(fēng)加熱量不計(jì)入總熱負(fù)荷，此部分熱負(fù)荷只在末端選型時(shí)考慮。設(shè)備房則按5 ℃值班采暖計(jì)算，采用散熱器的形式采暖。

5）廚房預(yù)熱系統(tǒng)。廚房排風(fēng)分為局部排油煙和全面排風(fēng)，為保證室內(nèi)負(fù)壓，新風(fēng)量在排風(fēng)量基礎(chǔ)上減少20%，廚房的局部排油煙風(fēng)量按60 次/h 預(yù)留。全面換氣兼事故通風(fēng)的換氣次數(shù)為12 次/h（按3.0 m 凈高計(jì)算）。廚房冷庫(kù)預(yù)留風(fēng)冷條件，各冷庫(kù)排風(fēng)量最終由廚房顧問(wèn)確定。方案階段，按照每個(gè)冷庫(kù)1000 m3/h 排風(fēng)量預(yù)留。廚房冷庫(kù)壓縮機(jī)采用分體式，將冷庫(kù)壓縮機(jī)冷凝器集中放置，以便于解決風(fēng)冷散熱條件。廚房補(bǔ)風(fēng)采用變頻雙速風(fēng)機(jī)，補(bǔ)風(fēng)量按照排油煙量的80%預(yù)留。廚房補(bǔ)風(fēng)夏季處理至15 ℃，機(jī)器露點(diǎn)送風(fēng)。冬季送風(fēng)處理到15 ℃。忙時(shí)排油煙風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，廚房補(bǔ)風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，全面排風(fēng)機(jī)關(guān)閉。閑時(shí)排油煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉，廚房補(bǔ)風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，全面排風(fēng)機(jī)開(kāi)啟。

6）空調(diào)箱新風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)?？照{(diào)箱設(shè)置預(yù)熱段。當(dāng)加熱盤(pán)管出口氣溫低于10 ℃時(shí)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，新風(fēng)密閉閥關(guān)閉，高溫預(yù)熱水路調(diào)節(jié)閥全部打開(kāi)，加熱盤(pán)管出口空氣溫度回升后，機(jī)組恢復(fù)正常工作。在冬季時(shí)，高溫預(yù)熱回水電動(dòng)閥需保持最小10%開(kāi)度以防凍?？照{(diào)機(jī)組的預(yù)熱段應(yīng)設(shè)置于空調(diào)熱水段之前、熱回收機(jī)組則要設(shè)置在熱回收段之前，保證室外空氣先經(jīng)過(guò)預(yù)熱段預(yù)熱[1]。

3 蓄能系統(tǒng)方案的選擇

根據(jù)當(dāng)?shù)厥虚L(zhǎng)辦公會(huì)議紀(jì)要 [2018]14 號(hào)2018.5.21（全面實(shí)現(xiàn)電采暖）的文件，本項(xiàng)目考慮采用電采暖。根據(jù)峰谷電價(jià)比率，進(jìn)行方案對(duì)比計(jì)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(fù)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(yùn)行，電價(jià)高峰時(shí)段蓄熱水罐供熱優(yōu)先，電價(jià)平段蓄熱鍋爐優(yōu)先運(yùn)行。

方案2：57%蓄熱。蓄熱量：白天總熱負(fù)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(yùn)行，蓄熱鍋爐不運(yùn)行。

方案3：35%蓄熱。蓄熱量：白天總熱負(fù)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(jià)高峰時(shí)段蓄熱水罐供熱優(yōu)先，電價(jià)平段蓄熱鍋爐、基載鍋爐優(yōu)先運(yùn)行。

3.2 空調(diào)供暖天數(shù)

對(duì)中國(guó)建筑熱環(huán)境分析專(zhuān)用氣象數(shù)據(jù)集崇禮地區(qū)（同緯度）統(tǒng)計(jì)分析：

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

2）將逐時(shí)室外溫度與室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度溫差與室外最低溫度與室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度溫差做除法，即可計(jì)算出整個(gè)供暖季熱負(fù)荷分布比例，統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果如下：100%（90%～100%）負(fù)荷日3 天，80%（70%～90%）負(fù)荷日48 天，60%（50%～70%）負(fù)荷日77 天，40%（30%～50%）負(fù)荷日52 天。

3）折合100%設(shè)計(jì)負(fù)荷日空調(diào)供暖天數(shù)：3+48*0.8+77*0.6+52*0.4=108.4 天。

3.3 方案對(duì)比

考慮初投資與運(yùn)行費(fèi)用兩方面計(jì)算投資回收期。技術(shù)方面上，方案1 蓄熱水罐容量最小，機(jī)房面積最省。方案2 白天開(kāi)啟電鍋爐的容量最小，利用夜間低谷電價(jià)最充分。方案3 技術(shù)特點(diǎn)介于前兩個(gè)方案之間。方案1 由于初投資低，機(jī)房面積省，最后優(yōu)選方案1。

4 電鍋爐房的設(shè)計(jì)

4.1 熱源選擇

本項(xiàng)目熱源選用2 臺(tái)1300 kW 承壓蓄熱電鍋爐，1 臺(tái)1700 kW 承壓基載電鍋爐，2 臺(tái)容積175 m3和2臺(tái)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(xiàng)目運(yùn)行模式為晚間蓄熱鍋爐滿載蓄熱，基載鍋爐根據(jù)末端負(fù)荷用熱。日間高峰電價(jià)階段，優(yōu)先采用蓄熱水箱提供項(xiàng)目用熱，不足部分由基載鍋爐補(bǔ)充，在滿足高峰電價(jià)時(shí)間使用的情況下，蓄熱量在日間平價(jià)電價(jià)階段供應(yīng)項(xiàng)目用熱。

電鍋爐機(jī)房的布置，同時(shí)機(jī)房需要貼鄰變電所。

鍋爐房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(lèi)型鍋爐（如電熱鍋爐、導(dǎo)熱油爐、直燃機(jī)爐等）的鍋爐房和城市熱力管道設(shè)計(jì)。

本項(xiàng)目中電熱鍋爐設(shè)備選型為承壓設(shè)備，但鍋爐供熱一次系統(tǒng)為常壓系統(tǒng)運(yùn)行。

設(shè)計(jì)院與業(yè)主已與鍋檢所溝通，同意電鍋爐房不設(shè)置泄爆措施。

4.2 末端換熱器的選擇

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了3 套水-水板式換熱器以滿足各個(gè)系統(tǒng)對(duì)不同水溫的需求，第1 套提供60 ℃/45 ℃的空調(diào)熱水。第2 套提供75 ℃/50 ℃的高溫預(yù)熱水。第3 套提供55 ℃/45 ℃的地板輻射采暖用水。每套設(shè)置2 臺(tái)板換，均承擔(dān)70%的負(fù)荷以互為備用。

4.3 備用熱源的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)置了18 臺(tái)99 kW 的燃?xì)鉄崴髯鳛閼?yīng)急備用熱源，其容量滿足客房及大堂的空調(diào)熱負(fù)荷和客房生活熱水熱負(fù)荷的需求。

燃?xì)鉄崴魈峁?2 ℃/62 ℃熱水，配套的一次泵設(shè)置在電鍋爐房?jī)?nèi)。

5 山地建筑的特殊之處

1）山地建筑結(jié)構(gòu)存在擋土墻，對(duì)管線有影響。地庫(kù)里的設(shè)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(cè)機(jī)房平面圖。

圖2 地下一層擋土墻側(cè)機(jī)房平面圖

2）從圖3 可以看出，建筑順地勢(shì)而上，管綜復(fù)雜。各層的地坪標(biāo)高不同，順勢(shì)上升。

圖3 酒店單體建筑剖面圖

3）設(shè)備夾層的轉(zhuǎn)換方案。由于整個(gè)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(dǎo)致上下相鄰層水暖井和風(fēng)井無(wú)法對(duì)齊，于是在1、2、3F 走廊區(qū)域設(shè)置了三處設(shè)備夾層，風(fēng)管與水管通過(guò)核心筒設(shè)備管井接入設(shè)備夾層分成各路支管，各路支管再接入客房層的水暖井風(fēng)井。

4）爬坡而上的地勢(shì)導(dǎo)致地上靠近擋土墻的區(qū)域也存在無(wú)外窗的房間，給消防帶來(lái)難度。

6 防凍設(shè)計(jì)

設(shè)備房與車(chē)庫(kù)均設(shè)置散熱器做值班采暖，散熱器供熱溫度5 ℃，同時(shí)考慮30%的通風(fēng)負(fù)荷[2-3]。

車(chē)庫(kù)入口及電梯入口均設(shè)置熱水式熱風(fēng)幕。

空調(diào)箱設(shè)置預(yù)熱段，并預(yù)留防凍設(shè)備接口和位置。

游泳池空調(diào)箱設(shè)置預(yù)熱段。

7 客房的暖通設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目客房空調(diào)系統(tǒng)在玄關(guān)和泡池處設(shè)置四管制風(fēng)機(jī)盤(pán)管與冷熱處理后的新風(fēng)。供暖系統(tǒng)在玄關(guān)處和衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)置地暖，并結(jié)合室內(nèi)落地窗效果設(shè)置窗邊散熱器，散熱器接駁至地暖55 ℃/45 ℃供回水管。衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)置機(jī)械排風(fēng)。

根據(jù)房間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表（表1），玄關(guān)處風(fēng)盤(pán)選用FCU600P，衛(wèi)生間泡池處風(fēng)盤(pán)選用FCU200，幕墻散熱器選用兩臺(tái)660 W 散熱量的型號(hào)。

表1 標(biāo)準(zhǔn)客房負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

圖4、5 客房的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)平面圖。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)客房通風(fēng)空調(diào)平面圖

圖5 標(biāo)準(zhǔn)客房采暖管線平面圖

8 小結(jié)

本項(xiàng)目面積不大，但系統(tǒng)非常復(fù)雜。熱源也采用了不常見(jiàn)的電鍋爐蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文對(duì)熱系統(tǒng)部分做了詳細(xì)介紹，供類(lèi)似項(xiàng)目參考。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)已完成，施工正在進(jìn)行中。