超五星级度假酒店暖通设计浅析

陈宇

（同济大学建筑设计研究院集团有限公司，上海 200092）

超五星级度假酒店暖通设计浅析

陈宇

（同济大学建筑设计研究院集团有限公司，上海 200092）

超五星级酒店因其对室内温湿度的高要求，故对于风水系统、冷热源等提出了更严格的要求。通过相关案例分析得到以下结论：合理的使用平衡阀以及水系统设计条件下，将裙房等公共区域相关的风机盘管水环路与空调箱水环路结合成一个环路，不仅可减少接近50%的空调主管线，同时亦方便管理；合理的厨房通风系统设计，可降低厨房新风冷负荷60%～70%；合理的机房、管井布置、百叶位置选择以及管线综合对于度假酒店尤为重要。

度假酒店；水力平衡；厨房通风；除湿热泵；BIM

0 引言

超五星级度假酒店，不言而喻，其特点在于两个方面：超五星级标准及度假酒店特点。超五星级的标准意味着在空调室内设计参数、冷热源选择、空调风水系统设计等各方面要求更高。而度假酒店另外一个特点在于其一般建筑跨度、占地面积较大，比如横向跨度三四百米，或者许多功能分布不同建筑群内，同时度假酒店大部分为仿古类建筑，其对于建筑外立面要求更高，建筑师对于设备的布置要求更严。以上的要求对于暖通相关设计提出了诸多的挑战。本文将从空调水系统、风系统、厨房通风等几个重点方面进行阐述。

1 冷热源选择

由于建筑物内各功能区使用时间以及人员流动情况的不同，造成各功能区出现最大负荷的时间也不尽相同。设计中要求冷负荷计算按非稳定传热，逐时计算，全年分析的方式（寒冷、严寒地区的冷负荷分析从每年的4~11月）。

酒店冷热负荷包括：客房区域、会所区域、裙房（宴会厅、会议室、后勤办公等）区域、厨房通风冷负荷、洗衣房通风冷负荷。

考虑到酒店内有大量的通风热负荷，而这些负荷通常只在一天当中的一段时间内出现，而一天当中室外气温最低的时候是凌晨，此时这些通风热负荷是没有的。所以，需要考虑这一因素的影响，锅炉房的设计容量应为供热系统综合最大热负荷。

估算方法：计算总热负荷=（空调热负荷+供暖热负荷+通风热负荷+空调加湿热负荷）×0.9。

2 空调水系统

合理的空调水系统设计是酒店室内温湿度的基本保障。考虑到五星级酒店的基本要求，空调水系统一般为其主要涉及以下两个方面：

1）根据功能区域合理的分环。

2）水系统的平衡。

针对第一个方面，通用做法是设计以下几个环路：

1）裙房及地下室风机盘管环路。

2）空调箱及新风机组环路。

3）客房区域风机盘管环路。

4）会所区域风机盘管环路。

以上环路做法为通用做法，从而使得对于各个区域的管理较为方便。针对第二个方面，由于度假酒店的特点，有些工程案例，供水管长度接近1 km，各环路之间的不平衡率基本都在15%以上。现阶段一般的解决方案是使用各种平衡阀，例如分集水器处设置静态阀，再在每个支路设置动态压差控制器与静态阀，一般不超过两级，或者每个空调箱配动态平衡电动调节阀，通过上述各类阀门保证水系统在初步调试以及动态运行过程中整个系统平衡性。

结合度假酒店特点，合理的空调水系统设计需要将上述两个方面结合考虑。一方面，由于是四管制系统，环路越多，管线越多，比如分4个环路，则最不利处有16根空调冷热水管。如果考虑地板辐射采暖、泳池换热机房热水管等，则可能接近20根管道，如此多的管道对于相关区域的吊顶标高有重要影响，极大的增加了综合管线的难度；另外一方面如果仅仅通过设置各类平衡阀来解决水力失调问题，则不仅仅大大增加阀门造价，同时对于系统调试以及运行维护管理提出了更高要求。

因此综合考虑而言，针对四管制水系统，可将风机盘管环路、会所风机盘管环路与空调箱环路结合为一个环路，每个风机盘管支路设置压差控制阀与静态阀；客房区域风机盘管环路仍然保持独立环路。上述做法的理由是一方面4个环路简化为2个环路，使管道数量减小为原有的一半；其次客房区域仍旧保证独立环路，以保证其冷热均衡，避免水力失衡对于客房的影响，同时便于管理。

图1 水系统示意图

此方法考虑的前提基于以下考虑：

1）水系统无论是竖向还是水平均为异程。

2）考虑每个空调箱或新风机组配动态平衡电动调节阀，故可不考虑其不平衡率。

3）风机盘管支路因风机盘管的低阻力等特点，易产生不平衡率。现对风机盘管支路的水力平衡进行计算。

风机盘管末端阻力包括回水管支路的截止阀、电动二通阀、过滤器的阻力以及风机盘管本身阻力，现通过表1分析在不同的公共管道比摩阻条件下最有利末端的不平衡率。通过表1可以看到，随着管道比摩阻的增加，不平衡率从11%增加至27%，而这正是造成小温差大流量的原因之一。

根据表1分析，假设按照管道比摩阻100 Pa/m，则进一步分析不同的公共管道长度条件下，系统不平衡率情况。从表1中可以看到在该比摩阻条件下，公共管道长度在80 m（相当于建筑图上4~6跨）左右，则平衡率接近15%，满足规范要求。如需要加长管道，则需要进一步降低管道比摩阻，但是需校核管内流速，需大于0.25 m/s，以满足系统水系统排气要求。

表1 不平衡率比较1

客房区域的水系统较为简单，如客房层数小于6层，则可考虑竖向异程、水平同程；否则竖向与水平均需同程，同时每段公共管路的比摩阻需接近。理论上供水管的开始段比摩阻相对小一些，回水管的开始段比摩阻相对大一些有利于系统平衡运行。

表2 不平衡率比较2

3 空调风系统

酒店大堂、大会议室、红酒吧、全日餐厅、宴会厅、宴会前厅以及部分区域采用全空气系统，对于宴会厅等区域空调季节新风风量根据CO2浓度监测控制。

针对空气质量的高要求，一般配初中效过滤，其中中效过滤器可考虑袋式过滤或者静电过滤装置。针对静电过滤装置，需考虑其二次臭氧污染，对于产品在该方面提出具体要求。

针对客房区域的新风与排风系统，可考虑转轮或板式热交换新风机组，每个房间100 m3/h的新风量，100 m3/h的厕所排风；同时对于部分度假酒店，由于独立设置更衣室等封闭房间，需针对该区域考虑排风，并预留风井等土建条件。针对KTV、餐饮包间则考虑风机盘管加新风系统。

表3 室内设计参数

4 厨房

五星级酒店一般设置特色餐厅、中餐厅、全日餐厅、红酒吧、宴会厅餐厅、员工餐厅相关的厨房以及粗加工间。定位于高端的酒店餐饮服务，合理的设置厨房空调送风、排风、排油烟、冷库水系统等显得尤为重要。

4.1 厨房通风冷热负荷

厨房全面排风的补风来自新风机组，夏季制冷，送风温度为21℃；冬季制热，送风温度为16℃，以岗位送风的形式送入厨房。厨房排油烟补风：

该部分补风来自新风机组，仅在冬季加热后，送风温度为≥5℃，直接补入厨房排油烟罩。

4.2 厨房的送排风系统

现有2种通行做法：a）根据40~60次换气次数（或厨房工艺提资）计算厨房排油烟，根据排油烟风量的80%设置空调排油烟补风空调箱，夏季预冷至21℃，冬季预热至15℃；同时根据6次换气次数设置平时排风风机，并根据平时排风风量的80%设置空调平时补风空调箱，如需要设置排风，则根据12次换气次数进行计算，一般该风机与平时排风风机合用，根据事故排风风量设置双速风机；b）排油烟风机风量计算方法相同，但排油烟补风的风量为排油烟风量的50%，夏季不预冷，冬季预热至5℃，同时平时补风风量为排油烟风量的30%，而平时排风则根据平时补风的1.25倍反推计算得到，如需是排风，则计算方法与上述相同。

图2 排油烟与其补风风管接驳示意图

表4 厨房通风设计参数

不同的计算方法导致厨房通风风机、空调箱、风管尺寸、空调冷热量预留等发生较大差别，例如按照计算方法b）得到的平时排风以及平时补风的风量将大大增加。方法a）是惯用的计算方法，而方法b）的提出主要是基于以下两个原因：1）根据现有厨房运行情况以及厨房工艺顾问提供的信息发现，即排油烟罩的负压只能将50%的风量通过补风风口送入；而其余30%的补风风量来自厨房内部；2）排油烟补风在理论上基本是送出补风风口就直接进入油烟罩排除室外，因为理论上除去冬季需预热至5度，其余情况下只需要不需要进行如何的预冷或者预热；因此两种计算方法一个重要区别之一就是夏季的排油烟补风空调负荷。下一步进行能耗计算，按照200 m2的厨房面积，吊顶3 m高，按照排油烟风量换气次数50次计算，相关计算如表5所示。

表5 厨房通风方案比较

从表5中可以看到方法a）的夏季空调补风负荷是方法b）的3倍，按照COP为4.5，电价每kW·h为1.0元，则在最大负荷条件下每运行1 h增加费用65元，按照每个五星级酒店有5~6个厨房，每年运行节省的费用亦非常可观。但正如上述所说，方法b）的缺点在于平时排风及补风的风量大大增加，如表中所述在3~4倍左右，同时排风风管大大增加，导致厨房内部综合管线更加复杂，管线更难布置。

土建提资方面：中餐厨房、宴会厅厨房等面积大于200 m2的厨房，需要在其周围设置80~100 m2空调机房作为其空调相关补风的机房。如条件合适，可与宴会厅空调机房等合用。

4.3 厨房的冷库工艺及独立冷热源

厨房内部重要的一个设备房为各类高低温冷库，比如粗加工间蔬菜高温冷库、海鲜高低温冷库、肉类高低温冷库、冷冻库、饮料高温库、乳制品冷库，以及推入式急速冷藏库等。冷库的正常运行是保证各种食材新鲜的重要环节，因此冷库相关设备的电源应为一级负荷，同时与备用电源相连，该内容需提资电气专业。

由于冷库分布较为分散，风冷较为困难，在国内大部分区域为水冷。因此一般需要设置一套闭式冷却水循环系统。参考国内各酒店管理公司提资条件，一般设置2台80 m3/h的闭式冷却塔，3台两用一备的循环泵，同时考虑到冷库设备的冷凝器进水温度不能低于一定的温度，需在供回水总管上加电动旁通阀，保证供水温度不低于该温度。如图4所示。

考虑到酒店其他区域，比如泳池除湿热泵在某些条件下需要水冷，垃圾间的冷冻设备也需要水冷，设计师需复合该冷却塔容量是否满足所有设备的冷却需求。

与此同时根据厨房工艺提资，在某些情况下高低温每个冷库库房需要400 m3/h的预留排风量，一般该排风需要单独设置。在施工图阶段预留相关管井空间，假设粗加工间有10个左右各类冷库，需要预留4 000 m3/h左右的冷库排风风量。

图3 粗加工间布置举例

图4 冷库闭式冷却循环系统示意

5 泳池空调

除湿热泵是现有泳池空调的首选，其原理类似直膨式机组，不同点在于其设置2~3个冷凝器，分别作为空气冷冻除湿之后的再热盘管、泳池热水加热盘管以及水冷或风冷冷凝器。其中水冷或者风冷冷凝器的作用在于前述两个盘管无法散除足够热量的情况下消除足够热量，其原理图如图5所示，设计师需要计算复合上述3个盘管的散热量。

作为超五星级酒店，其不同点在于人员的新风量可按照ASHRAE 62.1—2004通风标准要求每立方米（包括泳池与岸边湿度面积）的户外空气不小于8.78 m3/（h·m2）。实践表明，根据该新风标准设计的室内游泳池空调系统，无论在其周边房间内，还是在其他池厅内都闻不到氯的气味，但是新风能耗偏高；在长三角地区以及北方地区可能造成室内相对湿度低于50%方面的问题。泳池的送风量为一般可按照6~8次换气次数计算。

同时对于除湿热泵，需计算冬季空调箱加热量，从而预留空调热水管，接入除湿热泵的辅助加热盘管。针对水冷除湿热泵，需计算夏季冷凝器散热量，从而预留冷却水管，而对于冷却水一方面可提供7/12℃空调水，另外一方面可提供32/37℃闭式冷却塔冷却水。而对于风冷型除湿热泵，需考虑其室外冷凝器的放置位置。对于除湿热泵机房，土建设计阶段，需考虑泳池热回收循环泵的安装空间。

图5 除湿热泵原理图

6 综合管线、土建预留等其他

对于度假酒店，尤其是地下1层区域是管线最为密集的区域，而很多情况下，度假酒店的地下1层局部区域设置中餐包间或者相关的娱乐活动区域，其对于走道、室内的吊顶标高要求极高。复杂的管线与高吊顶要求对于综合管线而言提出了很大的挑战。此时可利用BIM技术对于相关复杂区域先进行三维设计，对于管道交叉密集处进行管线调整、定位，从而满足吊顶标高及减少实际安装过程中的交叉。

图6 BIM管线综合

7 结语

通过相关工程的设计经验，本文得到以下结论：

1）合理的使用平衡阀以及水系统设计条件下，将裙房等公共区域相关的风机盘管水环路与空调箱水环路结合成一个环路，不仅可减少接近50%的空调主管线便于管理，同时亦方便管理。

2）合理的厨房通风系统设计，可降低厨房新风冷负荷60%~70%；厨房冷库闭式冷却水循环需根据冷库提资、除湿热泵等仔细校核设计。

3）泳池的新风量可按照8.78 m3/（h·m2）计算。

4）运用BIM等相关技术，进行综合管线，减少机电安装时的管线碰撞。

TU83

A

1673-1093（2015）05-0083-06

陈宇（1986），男，浙江人，硕士研究生，暖通工程师。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.05.017

2015-01-29；

2015-02-04