廣州某酒店暖通系統(tǒng)設(shè)計主要技術(shù)分析

朱培熙

（廣州市設(shè)計院集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510620）

1 工程概況

本項目位于廣州市番禺區(qū)，總建筑面積125882.4m2，酒店地上建筑面積94445.7m2；酒店地下室一層建筑面積31436.7m2，人防面積14370.0m2。地下1層，地上裙樓2層，酒店塔樓3—13層為客房，共1400間?？偢叨葹?9.95m。整棟建筑由五段高低錯落的塔樓與裙樓組成，沿場地以折型展開，建筑總長度約300m。

2 室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)

2.1 室外氣象設(shè)計計算參數(shù)

表1為室外氣象設(shè)計計算參數(shù)[1]。

表1 室外氣象設(shè)計計算參數(shù)

2.2 室內(nèi)環(huán)境設(shè)計計算參數(shù)

本項目是一個四星級的酒店。根據(jù)本項目工程特點，按夏季供冷，冬季供暖，不設(shè)加濕系統(tǒng)酒店舒適性空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。其中主要房間室內(nèi)環(huán)境設(shè)計計算參數(shù)[2]，如表2所示。

表2 主要房間室內(nèi)環(huán)境設(shè)計計算參數(shù)

3 空調(diào)系統(tǒng)冷熱計算負(fù)荷

空調(diào)系統(tǒng)冷熱計算負(fù)荷如下：空調(diào)冷負(fù)荷8920kW，空調(diào)熱負(fù)荷3290kW。

4 暖通空調(diào)系統(tǒng)主要技術(shù)分析

4.1 高效制冷機房系統(tǒng)技術(shù)分析

4.1.1 制冷主機優(yōu)化

項目酒店主要以餐廳、客房等功能房間為主，不同的季節(jié)或者不同時間段，甚至受到外界不可控的因素影響（比如新型冠狀病毒肺炎疫情影響），使用率差異較大。為了避免運行故障，又可以讓制冷主機不同工況下均運行于高效區(qū)間，本項目空調(diào)冷源選用兩臺制冷量Q=2812kW（800RT）水冷離心式冷水機組（其中一臺變頻）、兩臺制冷量Q=1406kW（400RT）的離心式冷水機組（其中一臺變頻）。通過采用兩大兩小離心式冷水機組搭配及臺數(shù)控制，并使用合理的自動控制措施，可實現(xiàn)酒店在不同負(fù)荷率下，單臺主機荷載率大部分時間處于70%以上（主機高效區(qū)），從而保證冷源系統(tǒng)高效運行，確保系統(tǒng)運行的靈活性和運行的可靠性，使制冷主機全年保持高效運行。冷凍水供/回水溫度為7℃/12℃，冷卻水供/回水溫度為32℃/37℃。

4.1.2 變流量空調(diào)冷水系統(tǒng)

本項目選用六臺冷卻水泵（三臺水泵流量為640m3/h（其中1臺備用）和三臺水泵流量為320m3/h（其中1臺備用）、六臺冷凍水泵（三臺水泵流量為532m3/h（其中1臺備用）和三臺水泵流量為266m3/h（其中1臺備用）組成?？照{(diào)水系統(tǒng)在低負(fù)荷工況下通過變頻技術(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，大幅降低水泵的輸送能耗。冷凍水泵轉(zhuǎn)速根據(jù)管網(wǎng)最不利環(huán)路末端壓差和冷水機組最小允許流量確定；冷卻水泵水泵轉(zhuǎn)速根據(jù)主機出水溫度與室外濕球溫度的差值和冷水機組最小允許流量確定。

4.1.3 變流量空調(diào)熱水系統(tǒng)

本項目空調(diào)供暖熱源由熱水鍋爐提供，采暖熱水輸送系統(tǒng)由兩臺換熱量Q=2500kW的“水-水”板式熱交換器和三臺空調(diào)采暖水泵（流量為156m3/h（其中1臺備用）組成?？照{(diào)水系統(tǒng)在低負(fù)荷工況下通過變頻技術(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，大幅降低水泵的輸送能耗。供暖熱水泵轉(zhuǎn)速根據(jù)管網(wǎng)最不利環(huán)路末端壓差確定。高溫側(cè)供/回水溫度：85℃/60℃，低溫側(cè)供/回水溫度：55℃/45℃。

4.1.4 冷卻塔風(fēng)機變頻控制

本項目選用六臺L=400m3/h低噪聲方型橫流式冷卻塔。冷卻塔采用變頻控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速的冷卻塔，變頻器根據(jù)室外空氣濕球溫度與冷卻水出水溫度的差值的變化調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，始終保證冷卻水的出水溫度處在合理的最低值，可節(jié)省冷卻塔風(fēng)機的運行能耗。

4.1.5 完善的空調(diào)監(jiān)控與節(jié)能控制系統(tǒng)

對空調(diào)系統(tǒng)運行的能耗與能效進(jìn)行全面監(jiān)測與管理。

通過采用以上高效制冷機房系統(tǒng)的技術(shù)，可提高制冷機房系統(tǒng)能效，降低空調(diào)系統(tǒng)的運行費用。經(jīng)綜合計算，制冷機房系統(tǒng)能效達(dá)到4.26，滿足《集中空調(diào)制冷機房系統(tǒng)能效監(jiān)測及評價標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ/T 15-129—2017）[3]中二級系統(tǒng)能效標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 高效水水熱泵熱回收生活熱水技術(shù)分析

本系統(tǒng)主要由兩臺螺桿式雙效水-水高溫?zé)岜脽崴畽C組（制熱量Q=800kW制冷量Q≥580kW）、三臺流量為L=110m3/h冷凍水泵（其中1臺備用）、三臺流量為L=160m3/h一級熱回收水泵（其中1臺備用）和三臺流量為L=160m3/h二級熱回收水泵（其中1臺備用）以及兩個有效容積50m3不銹鋼蓄熱水箱組成。主要為生活熱水提供熱源，同時生產(chǎn)冷凍水供酒店空調(diào)系統(tǒng)使用。熱水進(jìn)出水溫度55℃/60℃，冷水供/回水溫度7℃/12℃。既可以節(jié)約鍋爐房能耗，又可以為空調(diào)系統(tǒng)提供免費冷量。熱水系統(tǒng)通過設(shè)置了兩個串聯(lián)的儲熱水箱，保證一定的生活熱水儲量，滿足生活熱水系統(tǒng)的需求。由于華南地區(qū)的酒店常年有供冷需求，僅在冬季極端天氣時需要通過鍋爐補充提供生活熱水。

該技術(shù)降低了生活熱水熱源的運行費用，又將原本需要冷卻塔排出室外的余熱，轉(zhuǎn)移至生活熱水部分，減少余熱排放，降低對環(huán)境的影響。

4.3 高效空調(diào)末端技術(shù)分析

4.3.1 客房新排風(fēng)分區(qū)控制技術(shù)

客房區(qū)域的新風(fēng)、排風(fēng)分區(qū)設(shè)計及控制，可根據(jù)酒店運營需要分區(qū)開啟，避免能源浪費。

4.3.2 新風(fēng)機組變新風(fēng)量運行

溫控器根據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定值的差值比較自動調(diào)節(jié)比例積分電動二通閥的開度，從而實現(xiàn)對新風(fēng)溫度控制。CO2濃度傳感器分別設(shè)于各空調(diào)區(qū)內(nèi)，CO2濃度控制器根據(jù)空調(diào)區(qū)內(nèi)CO2濃度與設(shè)定值的差值比較自動調(diào)節(jié)風(fēng)機的運行頻率，實現(xiàn)新風(fēng)需求化供應(yīng)。過渡季節(jié)CO2濃度控制器停止工作，風(fēng)機工頻運行，其余部件運行策略與平時一致。

4.3.3 空調(diào)機組優(yōu)先變風(fēng)量控制技術(shù)

大堂等大空間區(qū)域采用變風(fēng)量全空氣式空調(diào)系統(tǒng)。溫控器根據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定值的差值比較自動調(diào)節(jié)比例積分電動二通閥的開度，從而實現(xiàn)對送風(fēng)溫度控制；變頻控制器根據(jù)回風(fēng)溫度與設(shè)定值的差值比較自動調(diào)節(jié)風(fēng)機的運行頻率；從而實現(xiàn)對房間溫度控制。CO2濃度傳感器設(shè)于回風(fēng)百葉處，CO2濃度控制器根據(jù)回風(fēng)CO2濃度與設(shè)定值的差值比較自動調(diào)節(jié)新風(fēng)電動對開式多葉調(diào)節(jié)閥的開度，實現(xiàn)新風(fēng)需求化供應(yīng)。過渡季節(jié)，當(dāng)室外空氣焓值遠(yuǎn)低于室內(nèi)空氣焓值時，新風(fēng)閥全開并關(guān)閉回風(fēng)閥（電動或手動），打開相應(yīng)的過渡季節(jié)排風(fēng)機（或外門、外窗），系統(tǒng)全新風(fēng)運行，此時比例積分電動二通閥、CO2濃度控制器停止工作，由回風(fēng)百葉處的溫度傳感器控制相應(yīng)送（排）風(fēng)機變頻運行，保持室內(nèi)舒適度。

4.3.4 末端水力平衡優(yōu)化

本項目建筑體型不規(guī)則并且狹長（東西走向長300余米），客房遠(yuǎn)近距離相差較大，重點需要解決各客房遠(yuǎn)近之間水阻盡量平衡，否則可能引起遠(yuǎn)端客房供冷不足。

冷熱水輸送系統(tǒng)根據(jù)不同的功能區(qū)域劃分為多個獨立的水環(huán)路，采用分區(qū)兩管制，空調(diào)冷熱水由設(shè)置在空調(diào)主機房內(nèi)的分集水器通過地下負(fù)一層的水管網(wǎng)輸送至設(shè)備夾層，同程敷設(shè)后再通過水管立井到達(dá)每個客房區(qū)域，盡量減少每個環(huán)路之間的回路的不平衡率。

每個環(huán)路之間的水力平衡通過設(shè)置靜態(tài)平衡閥來調(diào)節(jié)。因每個區(qū)域的水管環(huán)路都是獨立的，所以可以通過對分集水器各供回水環(huán)路上閥門的切換，實現(xiàn)同時對不同區(qū)間進(jìn)行供冷或供熱。

4.4 建筑信息模型（Building Information Modeling）輔助設(shè)計分析

本項目應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計管理。BIM的價值意義主要體現(xiàn)在通過三維設(shè)計，充分反映設(shè)計意圖，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，如管線之間是否碰撞、立管是否與梁碰撞、管底凈高是否滿足凈高目標(biāo)要求，收集工程不同階段的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，提前作出預(yù)判，大大減少返工時間以及返工成本，為工程增值服務(wù)。

4.5 氣流組織優(yōu)化設(shè)計分析

（1）酒店大堂面積約2450m2，高度15m，局部11m。南北為玻璃幕墻，屋頂局部有一個面積約130m2的天窗。大堂體積較大，維護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷占比較高（維護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷占總冷負(fù)荷比例37.2%），如采用全面送風(fēng)方式，能耗較高。

（2）酒店大堂東西兩側(cè)（前臺）約在5.0m標(biāo)高處采用低位側(cè)送側(cè)回的空調(diào)方式，南北側(cè)外窗較多采用頂送下回的空調(diào)方式，以降低外圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷對室內(nèi)的影響；頂部天窗周圍設(shè)機械通風(fēng)方式，將頂部積聚的熱量迅速排至室外。送風(fēng)口采用熱敏式可調(diào)角度圓形噴口，避免室內(nèi)冷熱波動，既節(jié)省能耗同時提高室內(nèi)熱舒適感[4]。

4.6 冷卻塔安裝技術(shù)問題分析

空調(diào)冷卻塔由于體積較大，高度較高，且有噪音，漂水等對環(huán)境不太友好的因素存在，在處理冷卻塔擺放位置為本項目的一個難點。考慮對四周環(huán)境影響盡量少，經(jīng)充分論證，將空調(diào)冷卻塔設(shè)置于正立面的屋面之內(nèi)，由于屋面立面造型較高，對空調(diào)冷卻塔有較好的遮擋。同時，為保證冷卻塔的正常運行，需處理兩個技術(shù)問題，即減震和散熱。

為避免冷卻塔直接落在客房之上，首先將冷卻塔安裝的平臺抬高，在此基礎(chǔ)上，在冷卻塔安裝的范圍內(nèi)設(shè)置浮動地臺，冷卻塔安裝如圖1所示，將冷卻塔振動對客房的影響降到最低。實踐證明，經(jīng)減震處理后的冷卻塔對下層客房影響極小。

圖1 冷卻塔安裝

由于屋面造型較高，對冷卻塔進(jìn)風(fēng)面遮擋較為嚴(yán)重，冷卻塔頂部排出的熱室空氣容易回流至進(jìn)風(fēng)面，影響冷卻塔散熱。故采用以下措施以獲得較好的散熱效果：盡量抬高冷卻塔的安裝高度，將基礎(chǔ)高度調(diào)整至2m高和在墻體底部開通風(fēng)孔，保證進(jìn)風(fēng)量[5]。有效通風(fēng)面積保證為100m2以上。

通過以上措施，本項目空調(diào)冷卻塔自項目投入運營以來一直運行良好。

5 結(jié)語

實踐證明，通過采用以上相關(guān)節(jié)能措施，可以有效減少運行費用以及降低設(shè)備對客房的振動和噪音的影響。經(jīng)統(tǒng)計，項目年消耗電力386.61萬kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為475.2tce；項目年消耗水15.10萬t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為12.95tce。單位面積電耗為30kWh/（m2·a），單位面積綜合能源消耗為7.34kgce/m2，均符合廣東省能耗指標(biāo)限額要求。贏得業(yè)主和相關(guān)單位一致認(rèn)可，希望本文可以為類似的項目提供一定的參考價值。

另外，本項目施工周期非常短，大概花了1年多時間，就已經(jīng)竣工投入運營使用。這對我們設(shè)計的容錯率有了極大的考驗。我們在設(shè)計過程中，一直利用BIM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計配合，通過對三維模型的直觀體現(xiàn)，及時對不滿足凈高區(qū)域的管線及時優(yōu)化以及對各專業(yè)之間有管線碰撞的地方進(jìn)行修正。為施工過程中帶來極大的便利和節(jié)省施工時間。最終在大家的共同努力下，按時完成了施工進(jìn)度，投入運營使用。