上海某五星级酒店空调系统设计

吴婷

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

0 引言

酒店项目特点：1）夏 季空调制冷；过 渡季节制冷为主，通风为辅；冬季以供暖为主，局部区域有制冷情况；生活热水则一年四季且24 h 需随时供应。2）酒店有淡季和旺季，要求供冷（热）系统的部分负荷调节范围大，且部分负荷下空调运行须保持高效性。3）酒店除了大半为客房外，通常包括餐饮、娱乐、会议室、桑拿健身等高能耗场所，功能繁多，需根据业态性质进行合理的系统优化[1]。针对酒店项目的以上特点，本文以上海某五星级酒店项目为例，探讨酒店项目空调系统的设计。

1 工程概况

上海地区夏热冬温，属于亚热带季风气候，春秋较短，冬夏较长，其平均气温为 16.1 ℃，夏季空气调节室外计算干球温度为34.4 ℃，冬季空气调节室外计算温度为-2.2 ℃。本项目位于上海市徐泾镇中心一星级酒店。总建筑面积：4 5663 m2，其中：地上建筑面积：29165 m2，地下建筑面积：16498m2，建筑高度为49.4m。地上共12 层，其中5 层及以上为客房层，1 至4 层主要功能为酒店配套、大堂、多功能厅、全日餐厅、中餐厅、宴会厅、泳池、健身房、SPA、厨房等。地下共2层，局部有夹层，其中地下2 层主要功能为车库和设备用房，地下1 层和地下夹层主要功能为酒店后勤、制冷机房、锅炉房等。其中，酒店配套由业主自持，酒店部分由希尔顿公司运营，机电考虑方便运营管理的方案。酒店配套和酒店部分分别采用独立的冷热源，本文将主要对酒店部分的设计进行展开分析。

2 空调冷热源设计

2.1 冷源设计

该项目暖通室内设计参数如表1 所示[2～3]。酒店部分空调总冷负荷约3678 kW，其中厨房补风冷负荷为475 kW，客房冷负荷1218 kW。根据希尔顿标准，当任意一台冷机故障或检修时，其他冷机至少承担酒店总冷负荷的 65%，因此，冷源采用 3 台螺杆式冷水机组（1278 kW/ 台），冷水机组设置于地下一层制冷机房内[4]。冷水供回水温度为6/12 ℃，冷却塔进、出水温度37/32 ℃，冷却水系统配置 3 台横流式冷却塔，三台冷却塔并联运行，冷却塔设置在主楼屋面。对应冷水机组，冷冻水侧采用一级泵变流量系统[5]，设置4 台变频水泵（三用一备）；冷却水侧设置4 台定频水泵（三用一备）。

表1 室内设计参数

2.2 冷却塔“免费供冷”

根据文献指出，过渡季节或冬季可利用冷却塔为酒店提供“免费供冷”。在地下一层制冷机房内设置一台冷水板式换热器。由于内区的冷负荷大多以显热负荷为主，根据负荷计算，采用全空气空调系统的全日制餐厅、宴会厅等区域过渡季节的新风供冷已经满足其室内冷负荷的需求，其他区域风机盘管干工况下运行，盘管所需处理冷量占总内区负荷的比值最大约为63%[6]，因此设定板换的换热量为650 kW。本项目按照供水温度为9 ℃，板式换热器的换热温差为1 ℃，冷却塔冷幅为2 ℃来设计，根据冷却塔排热与建筑剩余冷负荷相同，因此一次侧由冷却塔提供的冷却水供回水温度为8/10 ℃，二次侧供应末端的冷水供回水温度为9/12 ℃ [7～8] 。冷源部分原理图如图1 所示。

图1 冷源部分原理图

2.3 热源设计

酒店部分供热负荷总计3730 kW，其中酒店部分空调热负荷约1620 kW，厨房补风热负荷为 560 kW，生活热水热负荷为1550 kW。根据希尔顿标准，当任意一台锅炉故障或检修时，其他锅炉至少承担 75%的供热负荷且对锅炉房安全性要求较高，因此，热源采用输出功率为1.4 MW 的燃气常压热水锅炉，共 3 台，锅炉设置于地下一层靠外墙热水锅炉房内[4]。热水锅炉的供回水温度为 85/60 ℃，对应锅炉，设置 4 台定频泵（三用一备）。

在锅炉房内，设置3 台单台换热量为 900 kW 热水板式换热器，提供空调用热水，二次侧热水供回水温度为60/50 ℃，设置 4 台变频泵（三用一备）。另外，泳池、SPA、更衣室等区域设置地板辐射采暖系统，单独设置1 台换热量为58kW 的热水板式换热器，二次侧热水供回水温度为45/35 ℃，设置2 台定频泵（一用一备）。热源部分原理图如图2 所示。

图2 热源部分原理图

2 空调水系统设计

空调末端水系统采用四管制，客房层为竖向、水平全同程式，其他层为异程式。空调冷冻水侧、热水一次侧和二次侧均采用闭式隔膜罐定压补水，热水一次侧另设置软水处理装置。冷冻水、冷却水、空调热水系统均设置化学自动加药系统，冷水机组冷凝器侧配置端盖集成式胶球在线清洗装置，无需外部动力，自带过滤功能，且无需现场安装，不占用机组外机房空间。空调热水系统一次侧设置真空脱气装置以排除水中的空气，以利于提高末端设备的换热效率。空调冷水、热水系统在地下二层分为4 组立管环路，其中3 组服务裙房和地下室后勤、1 组服务客房层，每组立管的回水主管上分别设置静态平衡阀，服务地下室和裙房风机盘管的水平管从竖井接出时，在回水管上安装动态压差平衡阀，同时在供水管上配套安装静态平衡阀。空调箱的冷凝水间接排至机房地漏，风机盘管系统的冷凝水集中几处排放，间接排至水井地漏，卫生间拖布池或者排水沟内。

3 空调风系统设计

根据空调区的使用时间，使用功能，室内参数要求，空气洁净度标准及噪声标准的要求来划分系统。酒店内每个单独的功能分区均设置独立的空调系统，以保证各功能分区间的空调系统独立使用，不仅避免能源浪费（当一个区域停止使用时，即可关闭为其服务的空调系统），而且缩小了当某个空调系统的设备出现故障时所影响的使用范围[3]。不同的空调区的空调末端形式及气流组织如表2 所示。为了保证风量平衡，在裙房屋面分别设置平时、过渡季排风机。

表2 空调末端形式及气流组织

泳池区域采用全空气系统，采用泳池专用除湿热泵机组（双风机型），新风排风保持 1:1.1 的新排风比，靠外墙送风，通过调节热泵机组新风比，可实现在冬季最小新风量及夏季全新风的不同工况下，依靠室外新风进行有效的泳池除湿及降温，以达到节能的目的。本项目采用空调送风+地板辐射采暖相结合的供暖方案以避免冬季休息区巨大的温差使人体感到不适。由于室内泳池室内空气相对湿度较大，极易在围护结构内表面结露，本项目泳池送风口沿玻璃幕墙及外墙布置，同时在玻璃幕墙附近采用地板辐射采暖的方式，从而提高玻璃幕墙内侧温度，防止结露。

客房区域设置风机盘管加新风系统，新风空调箱（带加湿、带热回收）设置两台放置在屋面。新风由屋顶层的新风空调箱集中处理，通过新风竖井输配至每层客房，排风经卫生间及排风竖井集中排放，与新风热交换后排出。客房区的风管和水管均采用竖向系统，管道均安装在管井内。

厨房通风应采用直流式系统。为保证厨房负压，厨房补风量应为厨房总排风量的80%～90%。补风采用两路系统供给，一路直接向灶台区域补充，烟罩补风量应由厨房顾问提资。另一路经新风机组（变频）处理后供厨房内全面换气送风系统，全面换气送风系统应承担厨房内的冷热负荷，使厨房维持要求的室内参数，灶台区补风夏季处理到 29 ℃，冬季预热至16 ℃后补入排烟罩；岗位补风夏季处理到 22 ℃，冬季预热到20 ℃。经计算，厨房冷负荷为 475 kW，热负荷为560 kW。整个厨房风量平衡机运行策略应符合以下要求：1 ）忙时：排油烟风机（变频）运行，全面换气排风机低速运行，补风由灶台区补风、全面换气补风（变频）及邻室（餐厅）渗漏补风承担。2）闲时：全面换气排风机运行时，排油烟风机关闭，补风由全面换气补风（变频）及邻室（餐厅）渗漏补风承担[2]。

4 空调加湿系统

为满足酒店客房、SPA 区、健身等房间的湿度要求，新风空调箱采用高压微雾加湿，在转换层和屋面各设一个高压微雾主机，在地下制冷机房内设置专用软水器，通过管道泵将处理好的软化水供给高压微雾主机。高压微雾加湿水管系统图如图3 所示。

图3 高压微雾加湿水管系统图

5 设计过程中遇到的问题与难点

1）标准层客房区域层高 3.5 m，走道内梁高600 mm，吊顶下净高需要满足 2.5 m，面层 50 mm，吊顶考虑100 mm，机电管线空间仅剩 250 mm。走道的排烟风机设置在屋顶排烟机房内，走道排烟均布置在梁空内，由多个排烟竖井排出室外。客房走道剖面图如图4 所示。

图4 客房走道剖面图

2）因地下一层和地下夹层后勤区域建筑层高很低，吊顶上仅给机电预留了250 mm 高的管线空间，排烟主管道根本无法在房间和走道内穿过，因此，将水平排烟管道设于地下二层，通过竖井接到每个需要设置排烟的房间内，让排烟支管走在梁空内，不影响吊顶下净高。

3）因屋顶设备和管线较多，服务客房的新风管、排风管、排烟管、空调水管集中于两侧管井之间穿过，新风管敷设在最下层，其次是排风管、排烟管，空调水管敷设在最上层，如图5 所示。

图5 屋顶层走廊暖通轴测图

4）本项目选用的常压锅炉，热水温度相对低一点，可将排污管直接排至集水井内，同时加入自来水混合降温即可，否则需要设置排污罐降温处理。锅炉房通常将泄爆口兼作吊装口，因此泄爆口不仅需要满足锅炉房面积 10%的要求，还要满足锅炉吊装时的要求（吊装口四周需比设备大800 mm 左右）[2]。如图6 所示，因泄爆口在一层的位置只能是红色区域，但结构主梁将泄爆口一分为二，导致设备吊装大小无法满足，于是结构考虑在填充区域设置一块预制板后封。地下室锅炉房的泄爆口最好采用轻质盖板，不要兼作取风井或排风井，否则在一层需要设置百叶，会导致泄爆口出地面很高。

图6 锅炉房泄爆口示意图

6 结语

五星级酒店业态丰富，对空调的舒适性要求较高，设计过程中不仅要满足规范的要求还要满足业主内部的标准，因此在方案阶段应向业主及顾问公司提供前期的征询文件，包括热冷源选择，空调风系统设计，空调水系统设计等，尽可能多的运用节能技术，如冷却塔免费供冷、过渡季节加大新风运行（最大新风比为100%）、冷冻水循环泵及热水二次侧循环泵变频控制、CO 2 浓度监测等，做到空调方案合理化、节能化。酒店内部功能复杂，管线较多，尤其是地下一层，并且大多数情况下酒店对走道和房间的净高要求较高，从而增加了管线综合的设计难度，建议在设计初期结合 BIM技术，对管线密集的区域进行管线综合。

绿建节能越来越成为主流，各行各业对品控的要求越来越高，如何利用先进技术使暖通设计合理化、节能化，如何与建筑、结构、给排水、电气、室内装修、景观协作，打造精品建筑，是每个暖通设计人员应该好好思考的问题。