092 酒店建筑暖通空调设计中几个问题

1、酒店建筑暖通空调设计中几个问题北京市建筑设计研究院3M3工作室 齐瑞颖 石鹤 杨帆摘要 本文介绍了在酒店建筑的暖通空调设计中通常会出现的几个问题，这些问题在设计时如果不能及时预见并加以防范，不仅会造成施工成本的增加，更会给建筑的正常运行使用埋下隐患，甚至可能影响整个建筑使用的舒适度和功能等。本文从提出问题入手，结合实际工程实例，通过在设计之初预见问题并提出针对性解决方案，为今后类似工程设计提供参考。关键词 酒店大堂送风 游泳池 除湿热泵 交流变频驱动 冷机匹配 随着经济社会的不断发展，人们对酒店档次和数量的要求也不断上升，如今全国各大中城市正在不断涌现出越来越多的对于高档酒店的建设需求。其中有

2、经验的房地产建设单位，在设计之初与设计师配合的过程中，往往会提出许多问题和要求，有些是他们以往工程项目的经验总结，有些是社会调研发现现实中存在的实际问题。在设计院投入设计的初期，建设单位应将自己的想法和设计师全面沟通，这样非常有利于问题的解决。设计师们在设计计算时就会针对问题可能发生的区域进行有目的的强化设计以避免实际运行时出现问题。下面将根据北京昆泰望京酒店的暖通空调设计工程设计实例，阐述酒店建筑设计时应注意的一些问题。设计之初，北京昆泰望京酒店管理公司就已介入，对空调系统设计提出了具体的要求，大部分是他们在以前工程中的经验总结，希望设计时予以考虑和解决。一是酒店入口大堂高大空间处冬季不热的

3、问题，二是酒店内游泳池棚顶墙壁结露问题，三是根据设计负荷如何合理选择制冷机的问题。本文主要针以上三个问题进行详细阐述，并提出解决方案以供其他设计人员参考。1 酒店大堂送风问题在已有酒店的运行管理中，昆泰建设公司曾经遇到酒店大堂空间高，冬季热风送不下来的问题，所以引起了他们对于望京酒店大堂送风的特别关注。对于大空间场所，冬季采暖效果不易保证，主要是由于空间高度较大，热气流在浮力作用下上升，热量大量消耗在大空间建筑上部，下部人员停留区难以获得足够热量，使整个空间下冷上热，即使供热量充足，大空间下部仍不一定能达到采暖要求温度，上部却有大量热量流失，致使空调负荷增加，起不到对房间下部供暖的效果。昆泰望

4、京酒店设计初期方案有西北向主要出入口，这里可能会有大量冷风侵入，而西侧又有大面积玻璃幕墙，夏季可能西晒，这些建筑特点都对空调设计非常不利。针对这些特点，笔者在设计时主要考虑从以下几方面解决。首先，在设计初期，应与建设单位和建筑专业设计人员积极配合，尽量在可行的范围内争取到朝向较好的主出入口位置。有条件的话，这个问题一定要在方案阶段解决，因为越到后期，主入口调整的可能性就越小。本项目方案阶段主出入口设在西北方向，冷风侵入量很大，笔者在设计时建议避免设在北侧，经过多方协商最终将主要入口根据建筑本身的特点，利用楼身拐角转至偏南侧，并将常开门设为转门且设置门斗，这样大大减少了冷风侵入，降低了冬季酒店大

5、堂的采暖负荷。我们还在主外门预留了热风幕安装条件，可以与精装修配合，在不影响美观的条件下进行安装，以切断冷风侵入的途径。其次，在设计时，入口和人员经常停留区域采用了地板辐射采暖系统，提高了人体的舒适度，可增强采暖效果。送风量在设计时保证足够，送风口采用效果好的射流型风口，保证风口射程满足热空气送至最不利区域。在大堂上空区域采用高位侧送高速喷口，既保证热风送到最远处，也可形成屏障阻止下部热风上升，以保证大堂及入口处的采暖。通过这些措施，大堂冬季采暖问题得到了良好解决。需要强调的是，在实际施工配合中，内部装潢往往会对暖通工程师本来设计的气流组织方式造成一定的影响，为了配合精装造型及吊顶的做法，很多

6、气流组织好的送回风方式并不能很好的被合理利用，这确实是建设单位今后在建设五星级酒店中今后应当多加权衡的一点，倘若只注重内部装潢美观和建筑装修风格而忽略设备专业的气流组织方式，酒店大堂等高大空间的送风问题也许会在今后的运行中给他们带来更大的困扰。2 游泳池设计中的防结露问题在高档酒店宾馆，室内游泳池的设置越来越普遍。对于室内游泳馆，日常能源消耗主要是空间的空调和池水加热所消耗的费用，因此选择合适的空调和池水加热系统非常重要。对于游泳馆空间空调和池水加热部分的设计，一般普遍存在有能源费用高、冬季玻璃起雾结露、装饰易被腐蚀、氯味充满空间等等缺点1。池水的热损失主要为池水表面蒸发损失，约占总损失的85

7、%，其他如水表面、池底池壁、管道设备等传导热损只占总热损的15%左右。池水表面蒸发，造成游泳馆空间空气湿度变大，如不及时除湿以控制合适的湿度，天花板、墙壁玻璃面上会凝结水滴，造成严重的腐蚀，人体也会感觉不舒适。常规的除湿方式是外排暖湿空气，补进室外干燥空气并将其加热至室温。由此可见，常规“加热+空调”方式，能源损失很大，一方面需补充热量加热池水，另一方面又需补充热量加热空气，运行能耗费用较高。为了解决这些问题，笔者在设计中主要考虑从以下几个方面采取措施：首先从设备选择上，避免了原有单独分散的设备，而采用了带有除湿功能的带机电一体化控制的除湿热回收机组。这种一体化游泳池过滤设备，具有避免管道泄漏

8、、不需传统机房节省建筑空间、节能节水、运行费用较低、便于维护管理、出水水质高的优点。其主要组成部分是除湿热泵机组，它的工作原理如图1所示。图1 除湿热泵的工作原理图2设备的风机从室内游泳馆上空抽入温暖潮湿的空气，该空气流经蒸发器(除湿机)盘管，将热能传递给冷液态制冷剂，进行除湿降温。这种能量交换可使空气温度降至其露点以下，在蒸发器盘管上形成结露。凝结的水分流入设备的滴水盘中。液态制冷剂流过蒸发器膨胀之后就变为一种低温低压的气态制冷剂。然后低温气态制冷剂进入压缩机，经压缩低温低压的气态制冷剂变为高温高压气态。在进入压缩机期间，制冷剂吸收了用于操作压缩的能量。这种高温高压气态制冷剂流过空气再加热盘

9、管(冷凝器)、池水冷凝器，或流过任选空调冷凝器（可以是风冷式，也可以是水冷式）。需要对空气加热时使用再加热盘管，高温的制冷剂与来自蒸发器的较冷的经过除湿的气流进行能量交换，这可使空气的温度升高达到加热空气的目的。如果池水需要加热，高温的制冷剂就流入池水冷凝器，将能量施加给进入的池水。在给池水加热的同时，高温的制冷剂也被冷凝成低温高压的液态。如果需要进行空气冷却时，制冷剂就绕过再加热盘管和池水冷凝器流向辅助风冷式冷凝器。让来自蒸发器的冷空气给室内游泳馆提供干燥凉爽的空气环境。热泵加热能力=消耗的电能+从环境中吸收的热量。目前国际先进的除湿热泵设备通过全自动微电脑精确控制室内相对湿度在65%

10、77;5%，确保室内不会因为相对湿度过高而导致结构腐蚀和装修破坏。只有气流组织合理化才能避免结露的发生，所以风道系统的设计也至关重要。为了避免游泳馆空间的含氯空气对邻近房间的影响，系统采用负压设计，将排风量控制在超过新风量的10%左右，确保新鲜空气可以透过门窗和微细的缝隙进入游泳馆空间，而游泳馆空间的空气不会扩散至其他房间。空气经过除湿之后，干风被送到室内，送风的分配可用一条风道在精装配合下绕室内一周进行分配，将气流导向易于出现冷凝的外墙壁，窗户或其他表面，或从中心部位喷向易于出现冷凝的表面。并保证送、回风之间不能出现短路，以免会造成高湿度层。经过与精装修设计公司配合，在游泳池中上部空间里，我

11、们采用了水平喷口送风，阻止下部暖湿气流上升，部分送风喷口向上倾斜，喷向易于出现冷凝现象的棚顶和外墙，外窗部位采用直吹型条形风口局部加热，防止外窗结露，可达到良好效果。从采暖方面，为保证人员在出水后和入水前的舒适性， 按国际游泳池设计标准规定， 池厅空气温度应高于池水温度12， 相对湿度一般为50%70%， 但不超过75%， 风速控制在0.2m/s 左右3。同时， 为防止冬季围护结构结露， 国际游泳池设计标准规定池厅内空气含湿量不大于14g/kg。在昆泰望京酒店的设计中，笔者采用了地板辐射采暖的形式，设计温度为29，室内温度可控，运行时室内温度冬季温度不宜过高，池水温度设计为28，相对湿度控制在

12、70%以内。另外还应与建筑专业密切配合，从外围护结构入手，提高围护结构的保温性能，降低传热系数，杜绝冷桥，并增强室内侧的隔气性能，采用耐腐蚀易清洗的装修材质，达到最佳设计效果。有条件的，在凝结水易出现部位还应设置凝结水引流措施等。3 根据负荷合理选择制冷机的问题一般的民用空调项目，实际运行中的空调负荷受室外环境温度的影响很大，夏季室外温湿度高时空调负荷较大，反之凉爽的天气里空调的负荷很小。但是像五星级酒店这样的建筑，实际运行中遇到的情况往往不仅和室外环境有关，它们功能多样而复杂，不同功能区域之间冷量需求时间不同，大小也多变，这就要求在实际运行中一定要有一套完善的控制系统和强有力的控制手段以保证

13、冷机在各种负荷条件下都尽量能有最好的表现。变频调速是一种高效率的交流调速方法，它利用交流电动机的同步转速与定子供电频率成正比的关系，通过改变定子供电频率，平滑地改变电动机的转速。随着电力电子技术、微电子技术的发展，高性能的变频调速器的技术也越来越成熟，调速器的成本也开始降低，变频调速的驱动装置在冷水机组中的应用已成为现实。昆泰望京酒店项目在设计中选用了变频离心式冷水机组和传统恒速机组的组合制冷方式，以求实现控制设备投资和降低运行成本的最佳效果。变频冷水机组其主机与常规机组无异，只是其电机的驱动装置为一交流变频驱动装置(VSD)，其核心部件是变频器，主要由整流模块、IGBT模块、电压检测装置驱动

14、模块、CPU微处理器等组成4，其基本结构如图2，变频器的控制原理如图3所示。图2 基本结构图3 变频器的控制原理离心式压缩机由电机通过增速齿轮带动叶轮高速旋转，而叶轮高速旋转的离心力压缩制冷剂气体并使气体的大部分动能转变为压力能。制冷压缩机的功耗如式(1)所示：NT= kGHT/(1000) (1)式中 NT压缩机功耗，kWHT气态制冷剂的能量压头，J/kgG气态制冷剂的质量流量，kg/s压缩机效率k常数上式中HT与转速的平方成正比，G与转速成正比，由此可得，电机功率与电机的转速的立方成正比。由此可见，减小电机转速将大大减小功率，同时提高压缩机的效率，降低冷水机组的功耗。表1是采用不同的运行方

15、案达到实际负荷要求时变频制冷机和恒速制冷机实际ARI耗电量的对比。从表格中可以看出，机组配置了VSD后效率明显提高，并且不建议机组满负荷运行。满负荷运行时，变频机比常规机的单位制冷量耗功量大。这是由于室内温度高时，变频机与常规机都处于满负荷情况下运行，但是变频机比常规机多了一个变频器所以单位制冷量耗功量略大。表1 主机变频与不变频实际耗电比较当前实际负荷采用的运行方案实际ARI耗电量（KW）600RT420RTVSD*2268600RT900RT*1305600RT900RTVSD*1253700RT420RTVSD*2352700RT900RT*1365700RT900RTVSD*13338

16、00RT420RTVSD*2578800RT900RT*1436800RT900RTVSD*1431另外，喘振是离心式冷水机组最容易出现的故障之一，在负荷为40%以下时最易发生喘振5。变频机组是通过变速和导流叶片协同调节容量的，机组能测定现在的工作点，选择相应的容量调节模式，并能精确地预测喘振区，从而可以在100%10%负荷范围内绝对避免喘振的发生，维持机组在较低负荷下稳定运行5。传统的恒速离心机组其工作时的COP值高点一般在80%设计负荷左右，而主机变频的制冷机组其性能一般在50%满负荷运行时效果最佳6。北京昆泰望京酒店空调计算冷负荷为2600RT，根据建设单位提出的控制要求，笔者将全部负荷

17、根据实际情况较为合理地分配到2台900RT和2台400RT离心式冷水机组中，其中1台400RT的机组设主机变频器，以每100RT为单位，详细设计出从最小负荷到设计负荷全部工况下制冷机开闭的的控制方法，可以在任何实际条件下实现冷机开启的匹配，保证冷机始终在较高COP值下工作。详细匹配方法见表2。根据经营方要求，同时考虑产品特性及投资综合性，最终采用1大1小2台变频。产品同时提供滤波器。冷水供回水温度7/12，冷却水供回水温度37/32；空调冷水一级泵与冷水机组相对应设置和控制，定流量运行。冷水机组采用R-134a冷媒。表2 冷负荷与冷机开启匹配表负荷值开启冷机开启冷机实际出力开启冷机负荷率负荷值

18、开启冷机开启冷机实际出力开启冷机负荷率100RT变频400RT100RT25%1900RT定频900RT850RT94%200RT变频400RT200RT50%定频900RT850RT94%300RT定频400RT300RT75%变频400RT200RT50%400RT定频400RT400RT100%2000RT定频900RT900RT100%500RT定频400RT300RT75%定频900RT900RT100%变频400RT200RT50%变频400RT200RT50%600RT定频400RT400RT100%2100RT定频900RT850RT94%变频400RT200RT50%定频90

19、0RT850RT94%700RT定频900RT700RT78%定频400RT400RT100%800RT定频900RT800RT89%2200RT定频900RT900RT100%900RT定频900RT900RT100%定频900RT900RT100%1000RT定频900RT800RT89%定频400RT400RT100%变频400RT200RT50%2300RT定频900RT850RT94%1100RT定频900RT900RT100%定频900RT850RT94%变频400RT200RT50%定频400RT400RT100%1200RT定频900RT900RT100%变频400RT200R

20、T50%定频400RT300RT75%2400RT定频900RT900RT100%1300RT定频900RT900RT100%定频900RT900RT100%定频400RT400RT100%定频400RT400RT100%1400RT定频900RT700RT78%变频400RT200RT50%定频900RT700RT78%2500RT定频900RT900RT100%1500RT定频900RT750RT83%定频900RT900RT100%定频900RT750RT83%定频400RT400RT100%1600RT定频900RT800RT89%变频400RT300RT75%定频900RT800RT89%2600RT定频900RT900RT100%1700RT定频900RT850RT94%定频900RT900RT100%定频900RT850RT94%定频400RT400RT100%1800RT定频900RT900RT100%变频400RT400RT100%定频900RT900RT100%由此可见，冷机与冷负荷的合理匹配，冷机变频与否在设计之初就应该针对建筑本身的运行特点和建筑所处地域进行合理的计划，在这方面多花些时间和精力虽然看似耽误了一些宝贵的设计时间，但在实际运行中可以避免很多问题，并能为物业提供运行调节时开闭