冬奥会国宾山庄酒店项目暖通设计

安秋香 马浩然 陈灵杰 周亮 初明阳

上海中森建筑与工程设计顾问有限公司

1 项目概况

本项目位于张家口市崇礼中心城区东部太子城附近一条蜿蜒山谷中，总用地面积27103 m2，总建筑面积16063.56 m2，其中地上面积9192.55 m2，地下面积6871.01 m2。地下1 层为锅炉房、变配电房、水泵房、酒店后勤办公、员工厨房及餐厅、停车场等。1 层北区设有客房、泳池、健身区、SPA区、后勤厨房。1 层南区设有餐厅、会议室、大堂、门厅。2～3 层为客房层。本地块为7#地块，相邻地块为9#地块。两地块合用冷热源，热源位于本项目，冷源位于9#地块。

本项目位于严寒地区，暖通热系统设计是整个项目的设计重点。建筑效果图如图1。

图1 9#地块建筑效果图

2 热系统设计介绍

1）空调热水系统设计。本项目空调水系统采用四管制。空调热水温度为60/45 ℃。在该水温下，风机盘管的制热性能需要修正，经校核后选型满足空调热负荷需求。

2）地板辐射采暖系统（55/45 ℃）。客房的卫生间及客房玄关设置地暖，该系统在初次调试后不再调节。游泳池区域按5 ℃值班采暖计算，采用地暖+散热器形式满足值班采暖需求。SPA 区域按5 ℃值班采暖计算，除设置地暖外，窗边还设置与幕墙结合的散热器采暖。

3）幕墙式散热器系统。大堂、多功能厅、外廊采用幕墙式散热器系统。按5 ℃值班采暖温度计算散热器承担的热负荷。

4）地库设备用房值班采暖系统。车库入口及地下天井处设置贯流式热水风幕，接驳水温75/50 ℃。地下车库采用散热器采暖方式，散热器热负荷仅包含地下室围护结构热负荷，并计入总热负荷用于选择热源。另外车库补风冬季按照预热到5 ℃设计，补风加热量不计入总热负荷，此部分热负荷只在末端选型时考虑。设备房则按5 ℃值班采暖计算，采用散热器的形式采暖。

5）厨房预热系统。厨房排风分为局部排油烟和全面排风，为保证室内负压，新风量在排风量基础上减少20%，厨房的局部排油烟风量按60 次/h 预留。全面换气兼事故通风的换气次数为12 次/h（按3.0 m 净高计算）。厨房冷库预留风冷条件，各冷库排风量最终由厨房顾问确定。方案阶段，按照每个冷库1000 m3/h 排风量预留。厨房冷库压缩机采用分体式，将冷库压缩机冷凝器集中放置，以便于解决风冷散热条件。厨房补风采用变频双速风机，补风量按照排油烟量的80%预留。厨房补风夏季处理至15 ℃，机器露点送风。冬季送风处理到15 ℃。忙时排油烟风机开启，厨房补风机高速运行，全面排风机关闭。闲时排油烟风机关闭，厨房补风机低速运行，全面排风机开启。

6）空调箱新风预热系统。空调箱设置预热段。当加热盘管出口气温低于10 ℃时风机停止运行，新风密闭阀关闭，高温预热水路调节阀全部打开，加热盘管出口空气温度回升后，机组恢复正常工作。在冬季时，高温预热回水电动阀需保持最小10%开度以防冻。空调机组的预热段应设置于空调热水段之前、热回收机组则要设置在热回收段之前，保证室外空气先经过预热段预热[1]。

3 蓄能系统方案的选择

根据当地市长办公会议纪要 [2018]14 号2018.5.21（全面实现电采暖）的文件，本项目考虑采用电采暖。根据峰谷电价比率，进行方案对比计算选择。

3.1 三种蓄热方案

方案1：20%蓄热。蓄热量：白天总热负荷扣除基载锅炉、蓄热锅炉供热量；夜间：蓄热锅炉蓄热，基载锅炉供热；白天：基载锅炉满载运行，电价高峰时段蓄热水罐供热优先，电价平段蓄热锅炉优先运行。

方案2：57%蓄热。蓄热量：白天总热负荷扣除基载锅炉供热量；夜间：蓄热锅炉蓄热，基载锅炉供热；白天：基载锅炉满载运行，蓄热锅炉不运行。

方案3：35%蓄热。蓄热量：白天总热负荷扣除蓄热锅炉供热量；夜间：蓄热锅炉蓄热，基载锅炉供热；白天：电价高峰时段蓄热水罐供热优先，电价平段蓄热锅炉、基载锅炉优先运行。

3.2 空调供暖天数

对中国建筑热环境分析专用气象数据集崇礼地区（同纬度）统计分析：

1）筛选全年供暖季室外温度低于5 ℃小时数：4412 h，近似计算天数：180 天。

2）将逐时室外温度与室内设计温度温差与室外最低温度与室内设计温度温差做除法，即可计算出整个供暖季热负荷分布比例，统计简化计算结果如下：100%（90%～100%）负荷日3 天，80%（70%～90%）负荷日48 天，60%（50%～70%）负荷日77 天，40%（30%～50%）负荷日52 天。

3）折合100%设计负荷日空调供暖天数：3+48*0.8+77*0.6+52*0.4=108.4 天。

3.3 方案对比

考虑初投资与运行费用两方面计算投资回收期。技术方面上，方案1 蓄热水罐容量最小，机房面积最省。方案2 白天开启电锅炉的容量最小，利用夜间低谷电价最充分。方案3 技术特点介于前两个方案之间。方案1 由于初投资低，机房面积省，最后优选方案1。

4 电锅炉房的设计

4.1 热源选择

本项目热源选用2 台1300 kW 承压蓄热电锅炉，1 台1700 kW 承压基载电锅炉，2 台容积175 m3和2台178 m3的常压碳钢蓄热水箱。电锅炉提供一次热水供回水温为85 ℃/60 ℃，本项目运行模式为晚间蓄热锅炉满载蓄热，基载锅炉根据末端负荷用热。日间高峰电价阶段，优先采用蓄热水箱提供项目用热，不足部分由基载锅炉补充，在满足高峰电价时间使用的情况下，蓄热量在日间平价电价阶段供应项目用热。

电锅炉机房的布置，同时机房需要贴邻变电所。

锅炉房设计标准GB50041-2020 第1.0.3 条不适用余热锅炉、垃圾焚烧锅炉和其他特殊类型锅炉（如电热锅炉、导热油炉、直燃机炉等）的锅炉房和城市热力管道设计。

本项目中电热锅炉设备选型为承压设备，但锅炉供热一次系统为常压系统运行。

设计院与业主已与锅检所沟通，同意电锅炉房不设置泄爆措施。

4.2 末端换热器的选择

本项目设计了3 套水-水板式换热器以满足各个系统对不同水温的需求，第1 套提供60 ℃/45 ℃的空调热水。第2 套提供75 ℃/50 ℃的高温预热水。第3 套提供55 ℃/45 ℃的地板辐射采暖用水。每套设置2 台板换，均承担70%的负荷以互为备用。

4.3 备用热源的设计

本项目设置了18 台99 kW 的燃气热水器作为应急备用热源，其容量满足客房及大堂的空调热负荷和客房生活热水热负荷的需求。

燃气热水器提供82 ℃/62 ℃热水，配套的一次泵设置在电锅炉房内。

5 山地建筑的特殊之处

1）山地建筑结构存在挡土墙，对管线有影响。地库里的设备房被剪力墙隔断，管线只能往同一方向穿越。管线空间被挡土墙占用，只能叠加。图2 为地下一层挡土墙侧机房平面图。

图2 地下一层挡土墙侧机房平面图

2）从图3 可以看出，建筑顺地势而上，管综复杂。各层的地坪标高不同，顺势上升。

图3 酒店单体建筑剖面图

3）设备夹层的转换方案。由于整个建筑顺坡而上，以及上下客房层户型不同（上方客房为两跨一间，下方客房为一跨一间），导致上下相邻层水暖井和风井无法对齐，于是在1、2、3F 走廊区域设置了三处设备夹层，风管与水管通过核心筒设备管井接入设备夹层分成各路支管，各路支管再接入客房层的水暖井风井。

4）爬坡而上的地势导致地上靠近挡土墙的区域也存在无外窗的房间，给消防带来难度。

6 防冻设计

设备房与车库均设置散热器做值班采暖，散热器供热温度5 ℃，同时考虑30%的通风负荷[2-3]。

车库入口及电梯入口均设置热水式热风幕。

空调箱设置预热段，并预留防冻设备接口和位置。

游泳池空调箱设置预热段。

7 客房的暖通设计

本项目客房空调系统在玄关和泡池处设置四管制风机盘管与冷热处理后的新风。供暖系统在玄关处和卫生间内设置地暖，并结合室内落地窗效果设置窗边散热器，散热器接驳至地暖55 ℃/45 ℃供回水管。卫生间内设置机械排风。

根据房间负荷统计表（表1），玄关处风盘选用FCU600P，卫生间泡池处风盘选用FCU200，幕墙散热器选用两台660 W 散热量的型号。

表1 标准客房负荷统计表

图4、5 客房的暖通空调设计平面图。

图4 标准客房通风空调平面图

图5 标准客房采暖管线平面图

8 小结

本项目面积不大，但系统非常复杂。热源也采用了不常见的电锅炉蓄热系统设计。本文对热系统部分做了详细介绍，供类似项目参考。本项目设计已完成，施工正在进行中。