超五星級(jí)度假酒店暖通設(shè)計(jì)淺析

陳宇

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，上海 200092）

超五星級(jí)度假酒店暖通設(shè)計(jì)淺析

陳宇

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，上海 200092）

超五星級(jí)酒店因其對室內(nèi)溫濕度的高要求，故對于風(fēng)水系統(tǒng)、冷熱源等提出了更嚴(yán)格的要求。通過相關(guān)案例分析得到以下結(jié)論：合理的使用平衡閥以及水系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件下，將裙房等公共區(qū)域相關(guān)的風(fēng)機(jī)盤管水環(huán)路與空調(diào)箱水環(huán)路結(jié)合成一個(gè)環(huán)路，不僅可減少接近50%的空調(diào)主管線，同時(shí)亦方便管理；合理的廚房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可降低廚房新風(fēng)冷負(fù)荷60%～70%；合理的機(jī)房、管井布置、百葉位置選擇以及管線綜合對于度假酒店尤為重要。

度假酒店；水力平衡；廚房通風(fēng)；除濕熱泵；BIM

0 引言

超五星級(jí)度假酒店，不言而喻，其特點(diǎn)在于兩個(gè)方面：超五星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及度假酒店特點(diǎn)。超五星級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)意味著在空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、冷熱源選擇、空調(diào)風(fēng)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等各方面要求更高。而度假酒店另外一個(gè)特點(diǎn)在于其一般建筑跨度、占地面積較大，比如橫向跨度三四百米，或者許多功能分布不同建筑群內(nèi)，同時(shí)度假酒店大部分為仿古類建筑，其對于建筑外立面要求更高，建筑師對于設(shè)備的布置要求更嚴(yán)。以上的要求對于暖通相關(guān)設(shè)計(jì)提出了諸多的挑戰(zhàn)。本文將從空調(diào)水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、廚房通風(fēng)等幾個(gè)重點(diǎn)方面進(jìn)行闡述。

1 冷熱源選擇

由于建筑物內(nèi)各功能區(qū)使用時(shí)間以及人員流動(dòng)情況的不同，造成各功能區(qū)出現(xiàn)最大負(fù)荷的時(shí)間也不盡相同。設(shè)計(jì)中要求冷負(fù)荷計(jì)算按非穩(wěn)定傳熱，逐時(shí)計(jì)算，全年分析的方式（寒冷、嚴(yán)寒地區(qū)的冷負(fù)荷分析從每年的4~11月）。

酒店冷熱負(fù)荷包括：客房區(qū)域、會(huì)所區(qū)域、裙房（宴會(huì)廳、會(huì)議室、后勤辦公等）區(qū)域、廚房通風(fēng)冷負(fù)荷、洗衣房通風(fēng)冷負(fù)荷。

考慮到酒店內(nèi)有大量的通風(fēng)熱負(fù)荷，而這些負(fù)荷通常只在一天當(dāng)中的一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，而一天當(dāng)中室外氣溫最低的時(shí)候是凌晨，此時(shí)這些通風(fēng)熱負(fù)荷是沒有的。所以，需要考慮這一因素的影響，鍋爐房的設(shè)計(jì)容量應(yīng)為供熱系統(tǒng)綜合最大熱負(fù)荷。

估算方法：計(jì)算總熱負(fù)荷=（空調(diào)熱負(fù)荷+供暖熱負(fù)荷+通風(fēng)熱負(fù)荷+空調(diào)加濕熱負(fù)荷）×0.9。

2 空調(diào)水系統(tǒng)

合理的空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是酒店室內(nèi)溫濕度的基本保障?？紤]到五星級(jí)酒店的基本要求，空調(diào)水系統(tǒng)一般為其主要涉及以下兩個(gè)方面：

1）根據(jù)功能區(qū)域合理的分環(huán)。

2）水系統(tǒng)的平衡。

針對第一個(gè)方面，通用做法是設(shè)計(jì)以下幾個(gè)環(huán)路：

1）裙房及地下室風(fēng)機(jī)盤管環(huán)路。

2）空調(diào)箱及新風(fēng)機(jī)組環(huán)路。

3）客房區(qū)域風(fēng)機(jī)盤管環(huán)路。

4）會(huì)所區(qū)域風(fēng)機(jī)盤管環(huán)路。

以上環(huán)路做法為通用做法，從而使得對于各個(gè)區(qū)域的管理較為方便。針對第二個(gè)方面，由于度假酒店的特點(diǎn)，有些工程案例，供水管長度接近1 km，各環(huán)路之間的不平衡率基本都在15%以上?，F(xiàn)階段一般的解決方案是使用各種平衡閥，例如分集水器處設(shè)置靜態(tài)閥，再在每個(gè)支路設(shè)置動(dòng)態(tài)壓差控制器與靜態(tài)閥，一般不超過兩級(jí)，或者每個(gè)空調(diào)箱配動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過上述各類閥門保證水系統(tǒng)在初步調(diào)試以及動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中整個(gè)系統(tǒng)平衡性。

結(jié)合度假酒店特點(diǎn)，合理的空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要將上述兩個(gè)方面結(jié)合考慮。一方面，由于是四管制系統(tǒng)，環(huán)路越多，管線越多，比如分4個(gè)環(huán)路，則最不利處有16根空調(diào)冷熱水管。如果考慮地板輻射采暖、泳池?fù)Q熱機(jī)房熱水管等，則可能接近20根管道，如此多的管道對于相關(guān)區(qū)域的吊頂標(biāo)高有重要影響，極大的增加了綜合管線的難度；另外一方面如果僅僅通過設(shè)置各類平衡閥來解決水力失調(diào)問題，則不僅僅大大增加閥門造價(jià)，同時(shí)對于系統(tǒng)調(diào)試以及運(yùn)行維護(hù)管理提出了更高要求。

因此綜合考慮而言，針對四管制水系統(tǒng)，可將風(fēng)機(jī)盤管環(huán)路、會(huì)所風(fēng)機(jī)盤管環(huán)路與空調(diào)箱環(huán)路結(jié)合為一個(gè)環(huán)路，每個(gè)風(fēng)機(jī)盤管支路設(shè)置壓差控制閥與靜態(tài)閥；客房區(qū)域風(fēng)機(jī)盤管環(huán)路仍然保持獨(dú)立環(huán)路。上述做法的理由是一方面4個(gè)環(huán)路簡化為2個(gè)環(huán)路，使管道數(shù)量減小為原有的一半；其次客房區(qū)域仍舊保證獨(dú)立環(huán)路，以保證其冷熱均衡，避免水力失衡對于客房的影響，同時(shí)便于管理。

圖1 水系統(tǒng)示意圖

此方法考慮的前提基于以下考慮：

1）水系統(tǒng)無論是豎向還是水平均為異程。

2）考慮每個(gè)空調(diào)箱或新風(fēng)機(jī)組配動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，故可不考慮其不平衡率。

3）風(fēng)機(jī)盤管支路因風(fēng)機(jī)盤管的低阻力等特點(diǎn)，易產(chǎn)生不平衡率。現(xiàn)對風(fēng)機(jī)盤管支路的水力平衡進(jìn)行計(jì)算。

風(fēng)機(jī)盤管末端阻力包括回水管支路的截止閥、電動(dòng)二通閥、過濾器的阻力以及風(fēng)機(jī)盤管本身阻力，現(xiàn)通過表1分析在不同的公共管道比摩阻條件下最有利末端的不平衡率。通過表1可以看到，隨著管道比摩阻的增加，不平衡率從11%增加至27%，而這正是造成小溫差大流量的原因之一。

根據(jù)表1分析，假設(shè)按照管道比摩阻100 Pa/m，則進(jìn)一步分析不同的公共管道長度條件下，系統(tǒng)不平衡率情況。從表1中可以看到在該比摩阻條件下，公共管道長度在80 m（相當(dāng)于建筑圖上4~6跨）左右，則平衡率接近15%，滿足規(guī)范要求。如需要加長管道，則需要進(jìn)一步降低管道比摩阻，但是需校核管內(nèi)流速，需大于0.25 m/s，以滿足系統(tǒng)水系統(tǒng)排氣要求。

表1 不平衡率比較1

客房區(qū)域的水系統(tǒng)較為簡單，如客房層數(shù)小于6層，則可考慮豎向異程、水平同程；否則豎向與水平均需同程，同時(shí)每段公共管路的比摩阻需接近。理論上供水管的開始段比摩阻相對小一些，回水管的開始段比摩阻相對大一些有利于系統(tǒng)平衡運(yùn)行。

表2 不平衡率比較2

3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

酒店大堂、大會(huì)議室、紅酒吧、全日餐廳、宴會(huì)廳、宴會(huì)前廳以及部分區(qū)域采用全空氣系統(tǒng)，對于宴會(huì)廳等區(qū)域空調(diào)季節(jié)新風(fēng)風(fēng)量根據(jù)CO2濃度監(jiān)測控制。

針對空氣質(zhì)量的高要求，一般配初中效過濾，其中中效過濾器可考慮袋式過濾或者靜電過濾裝置。針對靜電過濾裝置，需考慮其二次臭氧污染，對于產(chǎn)品在該方面提出具體要求。

針對客房區(qū)域的新風(fēng)與排風(fēng)系統(tǒng)，可考慮轉(zhuǎn)輪或板式熱交換新風(fēng)機(jī)組，每個(gè)房間100 m3/h的新風(fēng)量，100 m3/h的廁所排風(fēng)；同時(shí)對于部分度假酒店，由于獨(dú)立設(shè)置更衣室等封閉房間，需針對該區(qū)域考慮排風(fēng)，并預(yù)留風(fēng)井等土建條件。針對KTV、餐飲包間則考慮風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。

表3 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

4 廚房

五星級(jí)酒店一般設(shè)置特色餐廳、中餐廳、全日餐廳、紅酒吧、宴會(huì)廳餐廳、員工餐廳相關(guān)的廚房以及粗加工間。定位于高端的酒店餐飲服務(wù)，合理的設(shè)置廚房空調(diào)送風(fēng)、排風(fēng)、排油煙、冷庫水系統(tǒng)等顯得尤為重要。

4.1 廚房通風(fēng)冷熱負(fù)荷

廚房全面排風(fēng)的補(bǔ)風(fēng)來自新風(fēng)機(jī)組，夏季制冷，送風(fēng)溫度為21℃；冬季制熱，送風(fēng)溫度為16℃，以崗位送風(fēng)的形式送入廚房。廚房排油煙補(bǔ)風(fēng)：

該部分補(bǔ)風(fēng)來自新風(fēng)機(jī)組，僅在冬季加熱后，送風(fēng)溫度為≥5℃，直接補(bǔ)入廚房排油煙罩。

4.2 廚房的送排風(fēng)系統(tǒng)

現(xiàn)有2種通行做法：a）根據(jù)40~60次換氣次數(shù)（或廚房工藝提資）計(jì)算廚房排油煙，根據(jù)排油煙風(fēng)量的80%設(shè)置空調(diào)排油煙補(bǔ)風(fēng)空調(diào)箱，夏季預(yù)冷至21℃，冬季預(yù)熱至15℃；同時(shí)根據(jù)6次換氣次數(shù)設(shè)置平時(shí)排風(fēng)風(fēng)機(jī)，并根據(jù)平時(shí)排風(fēng)風(fēng)量的80%設(shè)置空調(diào)平時(shí)補(bǔ)風(fēng)空調(diào)箱，如需要設(shè)置排風(fēng)，則根據(jù)12次換氣次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，一般該風(fēng)機(jī)與平時(shí)排風(fēng)風(fēng)機(jī)合用，根據(jù)事故排風(fēng)風(fēng)量設(shè)置雙速風(fēng)機(jī)；b）排油煙風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算方法相同，但排油煙補(bǔ)風(fēng)的風(fēng)量為排油煙風(fēng)量的50%，夏季不預(yù)冷，冬季預(yù)熱至5℃，同時(shí)平時(shí)補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量為排油煙風(fēng)量的30%，而平時(shí)排風(fēng)則根據(jù)平時(shí)補(bǔ)風(fēng)的1.25倍反推計(jì)算得到，如需是排風(fēng)，則計(jì)算方法與上述相同。

圖2 排油煙與其補(bǔ)風(fēng)風(fēng)管接駁示意圖

表4 廚房通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)

不同的計(jì)算方法導(dǎo)致廚房通風(fēng)風(fēng)機(jī)、空調(diào)箱、風(fēng)管尺寸、空調(diào)冷熱量預(yù)留等發(fā)生較大差別，例如按照計(jì)算方法b）得到的平時(shí)排風(fēng)以及平時(shí)補(bǔ)風(fēng)的風(fēng)量將大大增加。方法a）是慣用的計(jì)算方法，而方法b）的提出主要是基于以下兩個(gè)原因：1）根據(jù)現(xiàn)有廚房運(yùn)行情況以及廚房工藝顧問提供的信息發(fā)現(xiàn)，即排油煙罩的負(fù)壓只能將50%的風(fēng)量通過補(bǔ)風(fēng)風(fēng)口送入；而其余30%的補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量來自廚房內(nèi)部；2）排油煙補(bǔ)風(fēng)在理論上基本是送出補(bǔ)風(fēng)風(fēng)口就直接進(jìn)入油煙罩排除室外，因?yàn)槔碚撋铣ザ拘桀A(yù)熱至5度，其余情況下只需要不需要進(jìn)行如何的預(yù)冷或者預(yù)熱；因此兩種計(jì)算方法一個(gè)重要區(qū)別之一就是夏季的排油煙補(bǔ)風(fēng)空調(diào)負(fù)荷。下一步進(jìn)行能耗計(jì)算，按照200 m2的廚房面積，吊頂3 m高，按照排油煙風(fēng)量換氣次數(shù)50次計(jì)算，相關(guān)計(jì)算如表5所示。

表5 廚房通風(fēng)方案比較

從表5中可以看到方法a）的夏季空調(diào)補(bǔ)風(fēng)負(fù)荷是方法b）的3倍，按照COP為4.5，電價(jià)每kW·h為1.0元，則在最大負(fù)荷條件下每運(yùn)行1 h增加費(fèi)用65元，按照每個(gè)五星級(jí)酒店有5~6個(gè)廚房，每年運(yùn)行節(jié)省的費(fèi)用亦非?？捎^。但正如上述所說，方法b）的缺點(diǎn)在于平時(shí)排風(fēng)及補(bǔ)風(fēng)的風(fēng)量大大增加，如表中所述在3~4倍左右，同時(shí)排風(fēng)風(fēng)管大大增加，導(dǎo)致廚房內(nèi)部綜合管線更加復(fù)雜，管線更難布置。

土建提資方面：中餐廚房、宴會(huì)廳廚房等面積大于200 m2的廚房，需要在其周圍設(shè)置80~100 m2空調(diào)機(jī)房作為其空調(diào)相關(guān)補(bǔ)風(fēng)的機(jī)房。如條件合適，可與宴會(huì)廳空調(diào)機(jī)房等合用。

4.3 廚房的冷庫工藝及獨(dú)立冷熱源

廚房內(nèi)部重要的一個(gè)設(shè)備房為各類高低溫冷庫，比如粗加工間蔬菜高溫冷庫、海鮮高低溫冷庫、肉類高低溫冷庫、冷凍庫、飲料高溫庫、乳制品冷庫，以及推入式急速冷藏庫等。冷庫的正常運(yùn)行是保證各種食材新鮮的重要環(huán)節(jié)，因此冷庫相關(guān)設(shè)備的電源應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷，同時(shí)與備用電源相連，該內(nèi)容需提資電氣專業(yè)。

由于冷庫分布較為分散，風(fēng)冷較為困難，在國內(nèi)大部分區(qū)域?yàn)樗?。因此一般需要設(shè)置一套閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。參考國內(nèi)各酒店管理公司提資條件，一般設(shè)置2臺(tái)80 m3/h的閉式冷卻塔，3臺(tái)兩用一備的循環(huán)泵，同時(shí)考慮到冷庫設(shè)備的冷凝器進(jìn)水溫度不能低于一定的溫度，需在供回水總管上加電動(dòng)旁通閥，保證供水溫度不低于該溫度。如圖4所示。

考慮到酒店其他區(qū)域，比如泳池除濕熱泵在某些條件下需要水冷，垃圾間的冷凍設(shè)備也需要水冷，設(shè)計(jì)師需復(fù)合該冷卻塔容量是否滿足所有設(shè)備的冷卻需求。

與此同時(shí)根據(jù)廚房工藝提資，在某些情況下高低溫每個(gè)冷庫庫房需要400 m3/h的預(yù)留排風(fēng)量，一般該排風(fēng)需要單獨(dú)設(shè)置。在施工圖階段預(yù)留相關(guān)管井空間，假設(shè)粗加工間有10個(gè)左右各類冷庫，需要預(yù)留4 000 m3/h左右的冷庫排風(fēng)風(fēng)量。

圖3 粗加工間布置舉例

圖4 冷庫閉式冷卻循環(huán)系統(tǒng)示意

5 泳池空調(diào)

除濕熱泵是現(xiàn)有泳池空調(diào)的首選，其原理類似直膨式機(jī)組，不同點(diǎn)在于其設(shè)置2~3個(gè)冷凝器，分別作為空氣冷凍除濕之后的再熱盤管、泳池?zé)崴訜岜P管以及水冷或風(fēng)冷冷凝器。其中水冷或者風(fēng)冷冷凝器的作用在于前述兩個(gè)盤管無法散除足夠熱量的情況下消除足夠熱量，其原理圖如圖5所示，設(shè)計(jì)師需要計(jì)算復(fù)合上述3個(gè)盤管的散熱量。

作為超五星級(jí)酒店，其不同點(diǎn)在于人員的新風(fēng)量可按照ASHRAE 62.1—2004通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)要求每立方米（包括泳池與岸邊濕度面積）的戶外空氣不小于8.78 m3/（h·m2）。實(shí)踐表明，根據(jù)該新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的室內(nèi)游泳池空調(diào)系統(tǒng)，無論在其周邊房間內(nèi)，還是在其他池廳內(nèi)都聞不到氯的氣味，但是新風(fēng)能耗偏高；在長三角地區(qū)以及北方地區(qū)可能造成室內(nèi)相對濕度低于50%方面的問題。泳池的送風(fēng)量為一般可按照6~8次換氣次數(shù)計(jì)算。

同時(shí)對于除濕熱泵，需計(jì)算冬季空調(diào)箱加熱量，從而預(yù)留空調(diào)熱水管，接入除濕熱泵的輔助加熱盤管。針對水冷除濕熱泵，需計(jì)算夏季冷凝器散熱量，從而預(yù)留冷卻水管，而對于冷卻水一方面可提供7/12℃空調(diào)水，另外一方面可提供32/37℃閉式冷卻塔冷卻水。而對于風(fēng)冷型除濕熱泵，需考慮其室外冷凝器的放置位置。對于除濕熱泵機(jī)房，土建設(shè)計(jì)階段，需考慮泳池?zé)峄厥昭h(huán)泵的安裝空間。

圖5 除濕熱泵原理圖

6 綜合管線、土建預(yù)留等其他

對于度假酒店，尤其是地下1層區(qū)域是管線最為密集的區(qū)域，而很多情況下，度假酒店的地下1層局部區(qū)域設(shè)置中餐包間或者相關(guān)的娛樂活動(dòng)區(qū)域，其對于走道、室內(nèi)的吊頂標(biāo)高要求極高。復(fù)雜的管線與高吊頂要求對于綜合管線而言提出了很大的挑戰(zhàn)。此時(shí)可利用BIM技術(shù)對于相關(guān)復(fù)雜區(qū)域先進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，對于管道交叉密集處進(jìn)行管線調(diào)整、定位，從而滿足吊頂標(biāo)高及減少實(shí)際安裝過程中的交叉。

圖6 BIM管線綜合

7 結(jié)語

通過相關(guān)工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文得到以下結(jié)論：

1）合理的使用平衡閥以及水系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件下，將裙房等公共區(qū)域相關(guān)的風(fēng)機(jī)盤管水環(huán)路與空調(diào)箱水環(huán)路結(jié)合成一個(gè)環(huán)路，不僅可減少接近50%的空調(diào)主管線便于管理，同時(shí)亦方便管理。

2）合理的廚房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可降低廚房新風(fēng)冷負(fù)荷60%~70%；廚房冷庫閉式冷卻水循環(huán)需根據(jù)冷庫提資、除濕熱泵等仔細(xì)校核設(shè)計(jì)。

3）泳池的新風(fēng)量可按照8.78 m3/（h·m2）計(jì)算。

4）運(yùn)用BIM等相關(guān)技術(shù)，進(jìn)行綜合管線，減少機(jī)電安裝時(shí)的管線碰撞。

TU83

A

1673-1093（2015）05-0083-06

陳宇（1986），男，浙江人，碩士研究生，暖通工程師。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.05.017

2015-01-29；

2015-02-04