城市综合体酒店客房空调新风设计探讨

2020-03-28朱峥彧

建筑热能通风空调 2020年1期

朱峥彧

南京江北新区建设工程设计施工图审查中心

0 引言

随着城市现代化的发展，一幢幢超高层的城市综合体不断崛起，空调能耗已经成为建筑的能耗大户，而新风能耗在空调系统能耗中占有较大的比例，因此空调新风节能设计在大型建筑的空调系统设计中显得尤为重要。

由于酒店客房空调系统全年每天24 小时不间断运行，新风和排风可集中处理并回收利用，因此如何更好地结合工程实际情况选择合理的热回收设备是酒店客房节能设计的关键。笔者有幸参与了两个超高层的城市综合体项目空调的设计，塔楼部分的酒店客房新风系统形式先后进行了几轮的修改，目前已建成，运行效果良好。

1 城市综合体1

建筑概况：地下四层，功能为汽车库、设备用房、商业用房、酒店配套用房等。地上为裙房和两座塔楼，北塔楼68 层，高284.55 m。南塔楼48 层，高169.05 m。地上一至九层为商业用房和酒店用房，高47.85 m。南塔为住宅，北塔自上至下依次为酒店（43 至68 层）、酒店式公寓（27 至41 层）和办公（11 至25 层），于10、26、42、45、61 层设避难层（最终出图版）。本工程总建筑面积31.5 万m2。

1）初步设计及施工图阶段（2009 年～2010 年）

酒店客房（48 至64 层）采用干工况风机盘管加新风空调系统。热泵式溶液调湿新风处理机组，设置于47 和63 层避难层（施工图版），每个避难层各设两台10000 m3/h 风量的机组，通过竖向布置的新风支管和排风支管，分别从酒店客房的下部和上部送、排风。按照满足《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）[1]中规定的酒店客房人员所需最小新风量和卫生要求的最大值计算得出所需的新风量，在选择时考虑同时使用系数0.8。

热泵式溶液调湿新风处理机组是集冷热源、全热回收加湿、除湿处理段、过滤段、风机段为一体的新风处理设备，具备对空气冷却、除湿、加热、加湿、净化等多种功能，独立运行可满足全年新风处理要求。全热回收具有较高的热回收效率，而且利用具有吸湿性能的盐溶液作为媒介的溶液全热回收装置，不仅能够避免新风和客房卫生间排风的交叉污染，盐溶液还具有杀菌和除尘功能，提高空气品质。室内的温度和湿度独立控制调节；干工况风机盘管的表冷器没有凝结水产生，避免霉菌滋生，保证了酒店客房新风的高品质。系统布置如图1 所示。

图1 新风系统布置图

2）施工图修改阶段（2011 年～2013 年）

考虑到本工程在地下室设有足够的冷热源系统，干工况风机盘管加新风空调系统造价较高，甲方签约的酒店管理公司的客房标准上没有这种做法，另外还担心溶液分子通过新风系统传播，腐蚀室内物品，因此本次修改将新风系统变更为显热新风回收机组加风机盘管系统。

在避难层45、61 层（此次出图调整了避难层的设置层数）分别设置一台风量为24000 m3/h 的热回收新风机组（客房平面调整，新风量总量随之改变），夏季供回水温度为6 ℃、12 ℃，冬季供回水温度为60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加湿，送风段和回风段风机外余压均为250 Pa。

在选择热回收机组的形式时，考虑到转轮式回收机组可能会有新风和排风之间的部分渗漏，不可避免交叉污染，故首先淘汰了这种形式。板式热回收机组初投资较低，不需传动设备，运行安全、可靠，经过经济及技术分析比较，本工程选用了板翅式显热回收机组。该机组热交换效率较高，尽管设备体积偏大，接管位置固定，缺乏灵活性，但是由于45、61 层层高均为4.2 m，高度较高，板翅式显热新风热回收机组的接管及检修均可以满足设计要求。

显热回收机组只能够进行热量交换，属于温差交换，而全热交换器既可交换热量，也能够交换湿度，属于焓差交换。二者的唯一差异在于热交换芯，显热用的是铝芯，全热用的是纸芯。显热的铝芯防腐蚀，易清洗，而且运用寿命较长。而全热的纸芯经过空气中的水份和尘土腐蚀后，堵塞通风口且不能清洗，导致通风能力差，排湿没作用，最简略的处理办法就是定期更换纸芯。综合考虑本工程的实际情况，故选择显热回收机组。

在此次修改设计中，将新风和排风立管上下连通，立管按风速3～3.5 m/s 设计管径尺寸（风量为接入垂直风管的总风量），这样45、61 层的两台机组可以互为备用，间歇运行，在设备发生故障需要维修时，仍能维持一半的风量。

后期调试发现，末端风管因避让水管、电管且配合装潢，局部阻力增大了很多，且在仅开启一台全热新风回收机组时，风管的沿程阻力也比原设计的大了很多。因此订货时将送风机和排风机的机外余压均调整为350 Pa。系统布置如图2 所示。

图2 新风系统布置图

2 城市综合体2

建筑概况：地下4 层，东塔楼地上74 层，高313.8 m。西塔楼地上59 层，高207.6 m。裙房地上7 层，高38.4 m。地下为汽车库、商业用房，酒店用房。地上1～7层为商业用房，酒店公共用房。东塔楼9～23 层为办公，25～39 层及41～44 层为苏豪办公（SOHO），45～55层为酒店式公寓，57 层为酒店大堂，58～69 层为酒店客房，70～71 层为行政客房，73～74 为餐饮，其中8 层、24层、40 层、56 层、72 层为避难层。总建筑面积394973 m2。

1）初步设计及施工图阶段

酒店客房（58 至69 层、70～71 层）设计为新风热回收机组加风机盘管系统。在避难层56、72 层分别设置一台风量为22590 m3/h 的板翅式显热回收新风机组，夏季供回水温度为6 ℃、12 ℃，冬季供回水温度为60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加湿，送风段和回风段风机外余压均为350 Pa。

新风系统采用为上下对送，供应新风的同时负责排风。新风机组的送风机和排风机采用变频控制，新风支管和排风支管竖向布置。水平支管均设定风量阀，立管压力波动时也不影响风量。定风量阀也可加装电动装置，与回风二氧化碳浓度探测器联合，用于风量的再调整。系统布置如图3 所示。

图3 新风系统布置图

2）施工图修改设计阶段

热回收新风机组设在56 层，而酒店客房设置在59 层以上，新风和排风总管需要通过57，58 层，进入到58 层夹层再分配到各个垂直竖管内，新风、排风总风管尺寸均为1250 mm×800 mm，占用平面面积较大，影响了57，58 层酒店大堂空间的使用，甲方要求将新风热回收机组上移至58 层夹层，可是58 层夹层作为转换层，高度不高，仅为2.4 m，板翅式热回收新风机组不能满足安装要求，因此在修改设计阶段，经甲方、机电顾问和设计院三方多次协商，确定酒店新风系统采用三维热管式能量回收机组。

三维热管热回收机组结构紧凑，单位体积的传热面积大，热交换效率高，空气阻力低，且无运动部件，运行安全可靠，使用寿命长，每根热管自成换热体系，便于更换。新、排风间不会产生交叉污染，但缺点是只能回收显热。

根据现场条件，选用了水平式安装，保持新风入口与排风出口在同一侧，使冷热流为逆流流向，在新风和排风入口处设置空气过滤器。结合现场条件，热回收段与空气处理段分开设置，这样每一段机组尺寸较小，便于在夹层避开大梁和竖井，方便安装接管。此次修改设计，根据平面调整，在58 层夹层设置两台风量为10000 m3/h 的三维热管式能量回收机组，能量回收段送风余压为100 Pa，回风余压为350 Pa。空气处理段设于回收机组压出端，夏季供回水温度为6 ℃、12 ℃，冬季供回水温度为60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加湿，送风余压为350 Pa。机组平面布置如图4 所示。72 层避难层层高为4.8 m，设置两台风量为17500 m3/h 的三维热管式能量回收机组，能量回收段送风余压为100 Pa，回风余压为400～500 Pa 变频控制，空气处理段设于回收机组压出端，送风余压为400～500 Pa，变频控制。机组平面布置如图5 所示。