广东省某五星级酒店空调系统方案探讨

文／席令 华东建筑设计研究院有限公司 上海 200010

引言：

随着社会的不断发展进步，人们对建筑的要求不止是建筑的空间和表皮，更追求精神需求，而五星级酒店就是人们追求精神需求的体现之一。对于五星级酒店，在人们享受建筑立面和室内装饰带来的视觉盛宴的同时，室内环境的舒适度决定了酒店的室内品质，此时合理的冷热源系统就显得尤为重要，冷热源系统的稳定对酒店的运行起着至关重要的作用。

本文以实际项目为案例，围绕业主、运营管理公司关注的焦点，从冷热源系统的初投资、运行费用、机房面积、系统稳定性等方面进行分析，给予方案建议。

1.项目概述

本项目位于广东省，基地临湖，临湖面为东西向长约472 米、南北宽约122 米，总用地面积为44183 平方米，总建筑面积约44500 平方米，其中地上建筑面积约35500平方米，地下建筑面积约9000 平方米，总建筑高度约60米。地下一层，地上十四层。地下一层的主要功能为停车库、设备用房、酒店后勤区；地上一、二层为裙房，主要功能为大堂、宴会厅、餐厅、健身区、公共休息区和商务办公区等，三至十四层为酒店客房。

2.空调参数及负荷

2.1 空调设计参数

根据舒适性要求，酒店空调区域的夏季室内设计温度为25℃，相对湿度＜60%；冬季室内设计温度为20℃，相对湿度控制在40-45%。根据酒店设计品质要求，客房新风量取50m3/人.h，其余区域新风量均符合规范要求。

2.2 空调负荷及指标

通过对各个空调区负荷进行计算，同时根据广东地区空调室外计算干球温度相近的同类别五星酒店项目冷负荷指标对标，本项目地区的夏季室外计算干球温度为33.6℃，冬季室外计算干球温度为5.2℃冷负荷建筑面积指标为106 W/m2，热负荷建筑面积指标为49W/m2。

依据负荷指标法估算本项目的冷热负荷，该酒店的空调总冷负荷为4757kW，建筑面积冷负荷指标为106W/m2。总热负荷为3415kW，其中空调热负荷为2215kW，生活热水负荷为1200kW，建筑面积空调热负荷指标为49W/m2。

3.空调冷热源系统

本项目周边无可利用的废热或工业余热，因此不考虑采用废热余热作为冷热源，且基地没有市政冷热源接入到本项目，所以不考虑市政冷热源方案。本项目业态为酒店娱乐，结合酒店运营管理公司的需求，选用适合本项目的几种冷热源形式，分别有：电制冷机（常规冷源，运行稳定可靠，维护管理较为简单，可考虑作为项目冷源）、锅炉（效率较高，供热稳定可靠，且项目附近有燃气接入条件，可考虑作为供热热源）、风冷热泵（该项目所处地区位于夏热冬暖地区，风冷热泵较为适用，热泵可以同时制冷制热，可以考虑作为冷热源）。

根据项目所处地区天然气价格5.6 元/立方米以及该地区平均电价0.59 元/kWh，考虑风冷热泵制热COP为3.85，则提供1kWh 的热量对应的费用为0.153 元；而燃气热值为8600Kcal/Nm3，使用燃气提供1kWh 的热量对应的费用为0.56 元，所以依据当地能源政策冬季使用风冷热泵较之锅炉节省运行费用。由于五星级酒店空调采用集中供热且有集中热水的需求，生活热水热源形式考虑常规锅炉以及空气源热泵两种形式，因此本项目将空调热源与生活热水热源结合起来考虑。

基于以上分析，现初步确定适合本项目的有以下三种方案，见表1：

表1 冷热源系统方案表

针对以上三种方案，该项目本文将从系统设置、机房面积及设备选型等三个方面进行比选，最后综合设备初投资成本、运行费用、对土建机房的要求及使用安全可靠性等方面进行比较，给予冷热源系统方案建议。

3.1 方案一：冷水机组+锅炉

基于空调冷负荷估算结果，同时结合酒店运营管理公司设计标准，冷水机组总冷量建议考虑10%备用量，同时需保证当一台冷水机组故障进行检修时，其余冷水机组可以保证70%的总冷负荷。本项目空调冷负荷为4757kW，约1352 冷吨，空调冷源考虑配置3 台500冷吨的离心式冷水机组，每台机组承担35%的总冷负荷，其中两台定频、一台变频，利用变频机组部分负荷率下运行效率高的特性来应对酒店低负荷工况；冷冻水供回水温度按6/12℃，冷却塔设置于宴会厅屋面，冷却水供回水温度按32/37℃，冷冻机房设置于地下一层靠近负荷中心处。

酒店运营管理公司设计标准对锅炉配置的要求，保证当一台锅炉故障检修时，其余锅炉可承担70%的供暖热负荷及100%生活热水负荷，同时考虑0.9 的同时使用系数，建议采用3 台承压热水锅炉作为酒店热源，单台制热量为1350kW，锅炉房设置于地下一层靠近外墙处。

综上所述，方案一的系统配置初投资为773 万元（含生活热水设备投资，设备报价咨询相关厂家得知）。

根据以上设备选取，参考相关厂家的设备尺寸，对方案一进行了初步的机房平面布置。方案一对应的制冷机房设置于地下一层，机房总面积约280 平方米, 冷却塔设置于裙房屋面，即宴会厅的屋面占地约220 平方米，方案一对应锅炉房（含热交换设备间）设置于地下一层，机房总面积约280 平方米，热水机房设置于地下一层，机房面积约260 平方米。

本项目制冷运行时间从每年4月1日至10月31日，共计7 个月；锅炉供热季节按每年11月中旬至次年2月中旬，共计3 个月。则全年运行费用初步估算如表2所示：

表2 方案一全年运行费用估算表

3.2 方案二：风冷热泵+空气源热泵+燃气热水炉

方案二为风冷热泵，依据冷负荷估算结果，选用4 台1320kW 的普通两管制螺杆式风冷热泵，设置于裙房宴会厅屋面，空调冷冻水供回水温度为6/12℃，提供的空调热水供回水温度为45/40℃。

生活热水系统采用集中加热系统，采用半容积式热交换器，并考虑备用设备。锅炉一次侧设计供回水温度为95/70℃，经半容积式换热器后二次侧供回水温度为60/50℃再送至各区。

综上所述，方案二的系统配置初投资为970 万元（含生活热水设备投资，设备报价咨询相关厂家得知）。

该方案考虑把所有设备均放置于裙房屋面及屋顶，根据以上设备选取，参考相关厂家的设备尺寸，对方案二进行了初步的机房平面布置。风冷热泵设置于裙房屋面，占地面积约410 平方米，热水机房设置于屋顶，机房面积约310 平方米，空气源热泵设置于屋顶，机房面积约150 平方米。

本项目制冷运行时间从每年4月1日至10月31日，共计7 个月，锅炉供热季节按每年11月中旬至次年2月中旬，共计3 个月。则全年运行费用估算如表3所示：

表3 方案二全年运行费用估算表

3.3 方案三：冷水机组+风冷热泵+空气源热泵+燃气热水炉

方案三考虑将酒店空调供热热源与生活热水热源分开设计，空调供热热源根据热负荷选型，同时考虑酒店运营管理公司设计标准保证热源70%的备用性要求，选用3 台793kW 螺杆式风冷热泵，设置于裙房宴会厅屋面。由于3 台风冷热泵同时可以提供2382kW 的制冷量用于空调供冷，本项目空调设备选型冷负荷为5233kW，约1500 冷吨，根据酒店运营管理公司设计标准预留10%的备用量以及70%的备用率要求，所以额外配置2 台370冷吨的螺杆式冷水机组作为酒店空调制冷冷源。冷冻水供回水温度按7/12℃，冷却塔设置于宴会厅屋面，冷却水供回水温度按32/37℃，冷冻机房设置于地下一层靠近负荷中心处。

综上所述，方案三的系统配置初投资为828 万元（含生活热水设备投资，设备报价咨询相关厂家得知）。

根据以上设备选取，参考相关厂家的设备尺寸，对方案三进行了初步的机房平面布置。方案三对应制冷机房设置于地下一层，机房总面积约180 平方米，冷却塔设置于裙房屋面即宴会厅屋面，机房面积约150 平方米， 风冷热泵放置裙房屋面，需占用裙房屋面约230 平方米，热水机房设置于屋顶，机房面积约310 平方米，空气源热泵设置于屋顶，面积约150 平方米。

本项目制冷运行时间从每年4月1日至10月31日，共计7 个月，锅炉供热季节按每年11月中旬至次年2月中旬，共计3 个月。则全年运行费用估算如表4所示：

表4 方案三全年运行费用估算表

4.冷热源方案综合比较

通过以上对本项目冷热源系统方案的分析，各空调冷热源方案（结合生活热水热源方案）的技术经济性综合对比如表5：

表5 冷热源方案综合比较

通过以上对本项目冷热源系统的分析比较可以得出以下结论：

从对建筑的影响来看，总的机房面积来看方案二最少，方案一与方案三面积相当，方案二和方案三均需要较大裙房屋面面积。结合本项目建筑造型，裙房屋面设备区面积约1255 平方米，塔楼屋面设备区面积约560 平方米。塔楼屋面面积较小，且考虑设置屋顶花园，故无法作为设备屋面使用。西侧裙房屋面面积为310 平方米，面积不足且离塔楼客房距离近，不作为设备屋面考虑。东侧裙房为层高11 米的单层宴会厅大空间区域，结构柱跨度大，设备如置于宴会厅屋顶，对建筑造型、立面以及结构均产生较大影响，同时设备运行产生的噪声及振动也会影响宴会厅的正常使用，因此东侧裙房宴会厅屋顶暂不考虑作为设备区。除宴会厅大空间屋顶外，裙房屋面可放设备区域为945 平方米，主要设置宴会厅、宴会厅厨房等配套服务用房的空调、通风、消防排烟、冷却塔等设备，屋面设备已布置较满，无法再布置风冷热泵机组、热水系统空气源热泵及热水机组等设备。

从设备初投资来看，方案一冷水机组加锅炉的方案初投资最少，方案三冷水机组+热泵的方案次之，方案二全部使用风冷热泵机组初投资最高。

从全年运行费来看，方案三最少，方案二其次，方案一最多。

结语：

（1）方案二和方案三均采用了风冷热泵机组制热，初投资较高，年运行费用较低，空调和生活热水整体考虑来看相较于方案一投资回收期分别为2.6年和不到1年,可以看出此两方案贡献最大的部分为生活热水的运行费用，意味着就生活热水部分来说使用空气源热泵比用燃气锅炉大大节约运行费用；

（2）仅空调部分运行费用来说方案一和方案二基本持平，但方案一初投资具有优势，且风冷热泵使用稳定性不如锅炉，如果设备设置在裙房屋面，需占据410 平方米的屋面面积。从建筑造型及外立面的角度考虑，宴会厅屋顶暂不考虑作为设备区，经上述分析及布置，本项目不具备实际使用条件；

（3）方案二因风冷热泵机组会对客房产生噪音影响，若增加消声降噪措施，初投资将会大大增加，回收期会相应延长，同时结合以往同类型酒店项目经验，即便风冷热泵设备设置消声降噪措施，噪音控制效果仍不理想，因此不建议采用方案二和方案三；

（4）从使用寿命来看，冷水机组加锅炉的方案寿命约25 ～30年，而本项目位置靠近海边，腐蚀严重，风冷热泵设在室外，设备寿命受到影响，风冷热泵更换代价较高，因此从这个角度考虑也不建议采用方案二和方案三；

（5）方案一冷水机组加锅炉的配置，可靠性较高，满足酒店对冷热源的可靠性要求较高的需求。

综上所述，本项目空调冷热源推荐采用方案一，即冷水机组加锅炉。