廣州某酒店暖通系統設計主要技術分析

朱培熙

（廣州市設計院集團有限公司，廣東 廣州 510620）

1 工程概況

本項目位于廣州市番禺區，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。總高度為49.95m。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 室內外設計參數

2.1 室外氣象設計計算參數

表1為室外氣象設計計算參數[1]。

表1 室外氣象設計計算參數

2.2 室內環境設計計算參數

本項目是一個四星級的酒店。根據本項目工程特點，按夏季供冷，冬季供暖，不設加濕系統酒店舒適性空調系統設計。其中主要房間室內環境設計計算參數[2]，如表2所示。

表2 主要房間室內環境設計計算參數

3 空調系統冷熱計算負荷

空調系統冷熱計算負荷如下：空調冷負荷8920kW，空調熱負荷3290kW。

4 暖通空調系統主要技術分析

4.1 高效制冷機房系統技術分析

4.1.1 制冷主機優化

項目酒店主要以餐廳、客房等功能房間為主，不同的季節或者不同時間段，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間，本項目空調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控制，并使用合理的自動控制措施，可實現酒店在不同負荷率下，單臺主機荷載率大部分時間處于70%以上（主機高效區），從而保證冷源系統高效運行，確保系統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 變流量空調冷水系統

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。空調水系統在低負荷工況下通過變頻技術調節系統流量，大幅降低水泵的輸送能耗。冷凍水泵轉速根據管網最不利環路末端壓差和冷水機組最小允許流量確定；冷卻水泵水泵轉速根據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 變流量空調熱水系統

本項目空調供暖熱源由熱水鍋爐提供，采暖熱水輸送系統由兩臺換熱量Q=2500kW的“水-水”板式熱交換器和三臺空調采暖水泵（流量為156m3/h（其中1臺備用）組成。空調水系統在低負荷工況下通過變頻技術調節系統流量，大幅降低水泵的輸送能耗。供暖熱水泵轉速根據管網最不利環路末端壓差確定。高溫側供/回水溫度：85℃/60℃，低溫側供/回水溫度：55℃/45℃。

4.1.4 冷卻塔風機變頻控制

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機轉速的冷卻塔，變頻器根據室外空氣濕球溫度與冷卻水出水溫度的差值的變化調節冷卻塔風機的轉速，始終保證冷卻水的出水溫度處在合理的最低值，可節省冷卻塔風機的運行能耗。

4.1.5 完善的空調監控與節能控制系統

對空調系統運行的能耗與能效進行全面監測與管理。

通過采用以上高效制冷機房系統的技術，可提高制冷機房系統能效，降低空調系統的運行費用。經綜合計算，制冷機房系統能效達到4.26，滿足《集中空調制冷機房系統能效監測及評價標準》（DBJ/T 15-129—2017）[3]中二級系統能效標準。

4.2 高效水水熱泵熱回收生活熱水技術分析

本系統主要由兩臺螺桿式雙效水-水高溫熱泵熱水機組（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，同時生產冷凍水供酒店空調系統使用。熱水進出水溫度55℃/60℃，冷水供/回水溫度7℃/12℃。既可以節約鍋爐房能耗，又可以為空調系統提供免費冷量。熱水系統通過設置了兩個串聯的儲熱水箱，保證一定的生活熱水儲量，滿足生活熱水系統的需求。由于華南地區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，轉移至生活熱水部分，減少余熱排放，降低對環境的影響。

4.3 高效空調末端技術分析

4.3.1 客房新排風分區控制技術

客房區域的新風、排風分區設計及控制，可根據酒店運營需要分區開啟，避免能源浪費。

4.3.2 新風機組變新風量運行

溫控器根據送風溫度與設定值的差值比較自動調節比例積分電動二通閥的開度，從而實現對新風溫度控制。CO2濃度傳感器分別設于各空調區內，CO2濃度控制器根據空調區內CO2濃度與設定值的差值比較自動調節風機的運行頻率，實現新風需求化供應。過渡季節CO2濃度控制器停止工作，風機工頻運行，其余部件運行策略與平時一致。

4.3.3 空調機組優先變風量控制技術

大堂等大空間區域采用變風量全空氣式空調系統。溫控器根據送風溫度與設定值的差值比較自動調節比例積分電動二通閥的開度，從而實現對送風溫度控制；變頻控制器根據回風溫度與設定值的差值比較自動調節風機的運行頻率；從而實現對房間溫度控制。CO2濃度傳感器設于回風百葉處，CO2濃度控制器根據回風CO2濃度與設定值的差值比較自動調節新風電動對開式多葉調節閥的開度，實現新風需求化供應。過渡季節，當室外空氣焓值遠低于室內空氣焓值時，新風閥全開并關閉回風閥（電動或手動），打開相應的過渡季節排風機（或外門、外窗），系統全新風運行，此時比例積分電動二通閥、CO2濃度控制器停止工作，由回風百葉處的溫度傳感器控制相應送（排）風機變頻運行，保持室內舒適度。

4.3.4 末端水力平衡優化

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

冷熱水輸送系統根據不同的功能區域劃分為多個獨立的水環路，采用分區兩管制，空調冷熱水由設置在空調主機房內的分集水器通過地下負一層的水管網輸送至設備夾層，同程敷設后再通過水管立井到達每個客房區域，盡量減少每個環路之間的回路的不平衡率。

每個環路之間的水力平衡通過設置靜態平衡閥來調節。因每個區域的水管環路都是獨立的，所以可以通過對分集水器各供回水環路上閥門的切換，實現同時對不同區間進行供冷或供熱。

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

本項目應用BIM技術進行輔助設計管理。BIM的價值意義主要體現在通過三維設計，充分反映設計意圖，及時發現設計問題，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要求，收集工程不同階段的信息數據進行集成，提前作出預判，大大減少返工時間以及返工成本，為工程增值服務。

4.5 氣流組織優化設計分析

（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，維護結構負荷占比較高（維護結構負荷占總冷負荷比例37.2%），如采用全面送風方式，能耗較高。

（2）酒店大堂東西兩側（前臺）約在5.0m標高處采用低位側送側回的空調方式，南北側外窗較多采用頂送下回的空調方式，以降低外圍護結構負荷對室內的影響；頂部天窗周圍設機械通風方式，將頂部積聚的熱量迅速排至室外。送風口采用熱敏式可調角度圓形噴口，避免室內冷熱波動，既節省能耗同時提高室內熱舒適感[4]。

4.6 冷卻塔安裝技術問題分析

空調冷卻塔由于體積較大，高度較高，且有噪音，漂水等對環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。考慮對四周環境影響盡量少，經充分論證，將空調冷卻塔設置于正立面的屋面之內，由于屋面立面造型較高，對空調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，在此基礎上，在冷卻塔安裝的范圍內設置浮動地臺，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，對冷卻塔進風面遮擋較為嚴重，冷卻塔頂部排出的熱室空氣容易回流至進風面，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，將基礎高度調整至2m高和在墻體底部開通風孔，保證進風量[5]。有效通風面積保證為100m2以上。

通過以上措施，本項目空調冷卻塔自項目投入運營以來一直運行良好。

5 結語

實踐證明，通過采用以上相關節能措施，可以有效減少運行費用以及降低設備對客房的振動和噪音的影響。經統計，項目年消耗電力386.61萬kWh，折合標準煤為475.2tce；項目年消耗水15.10萬t，折合標準煤為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限額要求。贏得業主和相關單位一致認可，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，就已經竣工投入運營使用。這對我們設計的容錯率有了極大的考驗。我們在設計過程中，一直利用BIM技術進行輔助設計配合，通過對三維模型的直觀體現，及時對不滿足凈高區域的管線及時優化以及對各專業之間有管線碰撞的地方進行修正。為施工過程中帶來極大的便利和節省施工時間。最終在大家的共同努力下，按時完成了施工進度，投入運營使用。