海口朗廷酒店建筑节能分析

上海中环投资开发（集团）有限公司 上海 200070

0 引言

酒店消耗的最主要能源是电力，约占总能耗的60%～80%，达120～200 kW·h/m2，高于发达国家的平均水平25%左右，是国内城市住宅用电的10 倍以上[1,2]。电力消耗的主体是中央空调系统，达年总用电量的50%～60%[3]，照明系统次之，占25%～30%。此外生活热水的能耗也占总能耗的15%左右。可见空调、照明、生活热水这三者累加约占酒店总能耗的90%以上，对建筑节能影响巨大， 因此有必要在这3 个方面进行重点优化。

1 项目简介

朗廷（The Langham）酒店起源于英国，定位为奢华白金五星级酒店，是少数几个专业从事高端酒店运营的品牌之一。海口朗廷酒店（图1）位于海口市国贸中心区，是海南省重点项目，建成后将成为海口市标志性建筑。

图1 海口朗廷酒店外观

酒店设于超高层办公商业综合楼——中环国际广场内，地上39层，地下3层，1～4层为裙楼，5～39层为主楼，总建筑面积95 363.72 m2，建筑高度153.40 m。其中酒店建筑面积40 199.02 m2，分设于1、4～5及24～39层。

海南省位于夏热冬暖地区的南区，属亚热带和热带湿润季风气候，年平均气温22～26 °C。独特的气候特征使得建筑节能出现了两难的情况：比如尽管没有冬季供暖需求，但制冷期却长达10 个月以上；日照充分，可以利用自然光降低人工照明能耗，但围护结构遮阳及热工性能却要求很高。因此项目在分析地区气候特点的基础上，结合酒店建筑的特征，采用了一系列有针对性的建筑节能措施。

2 建筑及维护结构节能

2.1 建筑朝向及平面遮阳控制

海南地区夏热冬暖，冬季不需要供暖，对建筑体型系数及建筑朝向要求不高。然而该地区日照非常强烈，若朝向及体型系数控制不当，则可能会大大增加空调热负荷。因而本项目在建筑设计过程中结合周边道路景观特征，将建筑平面（塔楼）设计成类似三角形的形状（图2），体型系数仅为0.12，北向角度达到54°。在塔楼的平面布局中，电梯井、阳台、疏散楼梯等一些无空调负荷的空间尽量布置在南侧，客房等有空调负荷的南向空间则通过低达0.16的窗墙比来控制日照负荷。东西两侧客房空间则充分利用南立面天然的自遮阳效果，适当提高了窗墙比，以获得更好的自然采光降低人工照明需求。

2.2 围护结构节能

围护结构是自然气候与室内建筑环境的天然分界线，其保温隔热性能直接关系到建筑节能效果的优劣。项目外墙主要为厚200～900 mm不等的钢筋混凝土墙及厚180 mm蒸压灰砂砖，通过厚50～100 mm的玻璃岩棉保温板与之组成复合保温墙体，最终将外墙平均传热系数控制在0.49 W/（m2·K）。项目幕墙及外窗则使用断桥隔热型铝合金框及6中透光Low-E+12空气+6透明玻璃的构造，传热系数为3.2 W/（m2·K），综合遮阳系数为0.34左右。绿化植被在建筑节能方面也发挥着重要作用，有研究表明覆盖了植被的建筑顶部表面温度比沥青低7 K，比混凝土低4.4 K[1]。项目在地下室顶部设置了一个约3 500 m2的水景花园，有效降低了地下室酒店后勤区的热负荷；在4 层裙楼顶设置了约2 000 m2屋顶花园，有效降低了4 层酒店空间内的能耗，5 层酒店空间也因乔木和凉亭的遮阳效应而受益良多。地下室及裙楼顶的平均传热系数控制在了0.57 W/（m2·K）以内，远低于规范要求的K≤ 0.9 W/（m2·K）。综合看来项目围护结构热工性能优异，为酒店的节能打下了坚实的基础。

图2 客房标准层平面

3 中央空调智能控制节能

项目冷负荷为4 000 kW（103 W/m2），设螺杆式带热回收装置冷水机组3 台，每台400 RT。酒店低区由一次泵变频系统直供，通过集分水器供给不同功能区；高区于23 层避难层设换热机组分压，并设二次变频泵直供。客房、餐厅包房等采用三速风机盘管加预处理新风系统，大堂、宴会厅、多功能厅等采用全空气系统。项目中央空调节能除了设备本身变频技术的大量应用外，BAS（建筑设备监控系统）和智能客房控制系统也发挥了重要作用，运行得当甚至可以将中央空调总能耗降低30%以上[4]。

BAS系统（图3）除了预留冷冻机房设备群控等接口外，最主要任务是通过DDC控制箱控制设备的启停、目标温度值的设定及新风量的变化。系统通过各个设备上的传感器如温感等将信号反馈至DDC控制箱，控制箱通过总线集中器再将信号反馈至中央处理器，中央处理器对反馈数据进行处理并发出指令，最终通过电动阀等设备进行水速、风速调节，保证系统运行于最佳状态。各种控制中节能潜力最大的是新风系统，新风负荷有时会占总负荷的40%以上[5]，BAS系统利用中央服务器内嵌的程序及室外探测器反馈的数据，在室外气温较高时尽可能减少新风量，在过渡季节则尽可能使用新风甚至全新风来解决室内热负荷，减少能耗。

图3 BAS系统原理

智能客房控制系统在中央空调节能方面的应用主要体现在风机盘管上，系统通过智能门锁及红外探测器提供的信号综合判断客人是否离开，据此将风机盘管调整至合适的状态，可以很好的解决空调空转问题，有效降低了能耗。

4 智能照明节能

高星级酒店往往需要布置大量精美的灯具，取得美观效果的同时也消耗了大量的电力，而合理的控制技术可以大大减少不必要的照明。项目采取了智能控制与传统就地控制相结合的方式，对公共区域、室外泛光照明、客房等空间采用智能照明系统，对办公室、设备房、厨房、地下室等缺乏变化且有相关值班人员的区域则采取传统的就地控制方式。在酒店大堂等公共空间，项目采用了基于总线型的控制系统，通过智能调光模块、智能控制面板、照度感应器将所有灯具纳入系统，并接入BA系统平台，以预先编程控制方式为主，搭配出多种灯光组合，根据不同空间的特性和不同时间段的照明需求，通过时钟控制实现区域照明的自动运行。在客房内，项目则采用了智能多线控制方式，通过RCU控制箱中的灯光控制模块，预先设定温馨、普通、明亮、关闭这4 个控制组合，对各个灯具进行综合控制，并仍然保留每个灯具如灯带、筒灯、吊灯、夜灯、阅读灯等各自独立的控制开关，方便客人自主选择。

5 生活热水节能

生活热水的能耗约占酒店总能耗的15%左右，受制于地区间的气候差异，大多数酒店建筑仍采用燃油或燃气锅炉等传统方式进行热水供应。然而在海南省生活热水恰恰是最具节能潜力的一个方面，项目仅使用冷凝水热回收及太阳能这2 项技术就几乎覆盖了生活热水的能源需求。

5.1 冷凝水热回收[6-8]

冷水机组通过压缩机、蒸发器、冷凝器之间不断的卡诺循环将室内的气温降低，同时也将大量的热量排出，如果不加以利用，不但浪费了这部分热量，而且也会对冷却塔的周边环境造成热污染。项目利用海南制冷周期长（达10～11个月）的特点，选择了冷凝水热回收技术来满足酒店低区生活热水的制热。

酒店B3层～1层、4～5层集中了后勤区及餐厅等空间，这些区域的日用水量为104.94 m3，最大时用水量为13.5 m3，最大时耗热量为706.4 kW，约占空调总制冷量的17.66%。为减少对冷水机组COP的影响，项目采用了冷凝热部分回收的系统形式（图4）。热水回收温度为55 °C，直接用于后勤生活热水系统，回收热不足时使用热水锅炉通过容积式换热器加热。同时为避免中央空调在低负荷状态下冷水机组无法轮换运行，酒店的3 台冷水机组全部具备了热回收功能。此外还选用了2 台12 m3的热水蓄水罐，为最大时用水量的1.8 倍，能够储存足够的热水以减少锅炉的启动。得益于这些措施，在海口长达10个月以上的制冷期间，酒店几乎不需要启动低区热水锅炉，大大降低了热水能耗。

图4 冷水机组热回收原理

5.2 太阳能热水

海口年平均太阳辐照量达到12.912 MJ/（m2·d），全年约260 个晴天，日照条件优异。项目便选择利用太阳能来解决高区生活热水需求。酒店24～39层日用水量为110 m3，最大时用水量为13.3 m3，最大时耗热量为695.25 kW。屋顶可布置太阳能集热器约450 m2，按市政供水20°C计算，制热至60°C，每小时可以制热32 t水，约为最大用水量的2.4 倍。综合考虑太阳能制热能力、系统水力平衡及客房全天候的热水需求，项目将24～39层分成了3 个区——24～28层、29～33层、34～39层，前2 个区以太阳能供热为主锅炉为辅，另外1 个区使用全锅炉供热。项目选择了基于真空管集热器的“集中集热-集中贮热太阳能热水系统”（图5）。集热器在屋面集中放置，在设备间配置内置换热器的贮水罐，通过循环泵不断将热媒中的能量输送至贮水罐进行换热，当太阳光照不足时，启用热水锅炉辅助加热，满足客房24 h使用的需求。

6 结语

海口朗廷酒店的建筑节能充分考虑了海南本地的气候特征，通过精心设计的建筑朝向平面布局及优异的围护结构热工性能，有效降低了日照对空调能耗的影响；采取了冷凝水热回收与太阳能热水相结合的方式大大减少了生活热水能耗；并使用了先进的智能控制技术管理空调及照明系统，有效降低了酒店的电力能耗。从理论上讲这些建筑节能技术也许是合理的，然而这些技术往往会导致复杂的控制系统，最终的节能效果尚需实践来检验。