环球影城度假酒店项目空调系统设计难点及解决办法

2022-01-15徐啸

制冷 2021年4期

徐啸

（清华大学建筑设计研究院有限公司）

1 项目概况

首寰度假酒店项目位于北京通州梨园，九棵树中路以东，将军府西路以西，金澜北街以北，曹园南大街以南，位于环球主题公园度假区内。该项目地上为职工宿舍，地下为配套员工餐厅、配套商业、机动车库和配套设备用房，总建筑面积21万m2，其中地下建筑面积8万m2，地上建筑面积13万m2，地上最高9层，地下2层，建筑高度：31.4m。

2 空调系统介绍

2.1 空调负荷

本工程夏季冷负荷约为10057kW，空调面积冷指标为89W/m2，冬季热负荷约为10098kW，空调面积热指标为98W/m2。

2.2 冷热源系统

2.2.1 冷源

本工程夏季采用电制冷式冷水机组供冷，冷水机组设置在项目地下一层制冷机房内，配置3台制冷能力为850RT的离心式冷水机组和1台制冷能力为450RT的变频离心式冷水机组，空调冷冻水采用一次泵变频变变流量系统，冷机与水泵均变频运行。

2.2.2 热源：

本工程热源取自5C地块东侧锅炉房，该项目地下一层设置换热机房，锅炉房一次热水供回水温度为85℃/60℃，直埋进入该项目换热机房，机房内设三台变频热水循环泵，两用一备，设2台单台换热量不低于7698.8kW的板式换热器，交换出供回水温度为60℃/50℃的二次热水供空调采暖用。

2.3 空调系统

本工程地下一层多功能厅采用全空气一次回风形式，并设置过渡季全新风工况，气流组织形式为左右双风道喷口侧送风，下回风形式，送风口采用球形喷口，回风口采用普通单层百叶风口，风口均匀排布，保证室内空气场的均匀流动。

地下功能用房除多功能厅外的空调系统末端形式均采用风机盘管+新风机组系统，风机盘管均选用风管内藏式标准型，送回风口分别选用方形散流器送风口和单层百叶回风口。

地上宿舍楼空调系统末端形式均采用风机盘管+新风机组系统，风机盘管均选用风管内藏式标准型，送风口采用侧向条缝型百叶风口，回风利用房间吊顶通风百叶集中回风。

2.4 空调水系统

空调冷冻水系统采用一次泵变流量系统，二管制系统供冷供热，空调水系统竖向为一个分区，系统工作压力为1.0MPa。

3 本项目技术难点

本项目作为环球影城项目所有中方及外方工作人员休息、生活及培训的场所，需要满足主题公园度假区开业运营后大量员工的集中住宿需求，便于管理和运营，本项目将按照国际化的标准，建设成为可以容纳约9400名员工住宿生活的公寓式酒店园区。本项目员工公寓单体建筑围合组团式布置，整体围合成院落空间。员工公寓房间采用走廊两侧布置，按照环球主题度假区的使用要求，分为A型三人套间、B型双人套间及C型单人标准间三类套型。

图1 本项目总平面图

本项目三人套间最多，而且设计难度最大，因此下文均以三人套间进行分析。下面是三人套间的平面图，环球方提出的要求是设置集中空调，并要求每个房间有独立的温度控制。每个套间由三个5.12m2的卧室，一个1.0m2的淋浴间，一个1.0m2的卫生间和一个5.6m2的客房公共区构成，户型总使用面积22.96m2，户型净高3.3m。

对于暖通专业来说，难点在于独立的温度控制这个要求，是每个房间设置一台风机盘管还是一个套间设置一台，各有利弊，下面逐一分析。

图2 三人套间的面积示意图

4 解决方案

图3 三人套间的平面图

4.1 分室温控方案说明

结合现有建筑特点及空调系统设计，对于员工宿舍空调系统提供以下四个方案供考虑

表1 方案对比简表

方案一：每个套间设一台风机盘管，宿舍内空调送风口采用变风量风口

系统配置：每个宿舍间内设置变风量风口（带泄压装置），风口自带温度控制器，风口规格暂按600×600考虑。风机盘管在宿舍公共区设置温控器。

控制方式：当任意一间宿舍有人回到房间，即可手动打开公共区风盘温度器，风盘即按选定模式开始送风。房间内人员根据房间温度打开变风量风口温控器，设定宿舍间温度。变风量风口根据宿舍负荷变化自动调节送风量。当3间宿舍均有人时，可优先调节风盘至高速挡，再通过风口温控器进行精确调节。同时，最后一个人员离开时，可关闭风盘运行，则整个公寓房间空调停止。

系统设计要点：各宿舍间按最大计算风量设计风管选取风口；使用时，当房间风量减小，风口自带的泄压装置自动旁通一定风量至公共区，这样既保证房间温度舒适，又可满足风机盘管定风量运行要求。

图4 变风量风口

设备初投资：

变风量风口3个，1700（单价）×3=5100元

1台5号风机盘管（含安装费及温控器）：2000元；

整间套房合计：5100+2000=7100元

优点：

1）可实现宿舍内精确温度控制，空调舒适度高；

2）风口与风盘间不需要设置智能化集控系统，整体控制管理简便、维护简单。且与现有初步设计的思路完全一致。

缺点：

1）当风机盘管处于运行状态时，即使三个风口全部关闭（极少出现），风机盘管风机始终处于运行状态，增加运行能耗。

2）几个宿舍间共用1个风机盘管，每间宿舍间空调回风需通过转送风管回至公共区的风机盘管，或考虑在宿舍房门底部预留一定缝隙，便于空调回风，两种方式均对宿舍私密性产生不利影响。

方案二：每个套间设一台风机盘管，每个宿舍间空调送风管设置开关型电动风阀并设智能化集控系统。

系统配置：每间宿舍支风管上设置电动风阀（开关型），并设置独立温度控制器，温控器控制电动风阀的动作。

控制方式：房间温度采用控制温度设定值上下波动范围的方式，对风阀进行开关控制。以夏季为例，当房间温度低于设定值下限时，风阀关闭；当温度超过设定值上限时，风阀开启。

每个风阀与风机盘管通过集中DDC控制器进行联动，当宿舍内1个风阀开启，则风盘开启低速运行；2个风阀开启风盘中速运行；3个风阀开启风盘高速运行，所有风阀均关闭时，风机盘管停止工作。

图5 电动风阀及DDC控制器

设备初投资：

1台5号风机盘管（含安装费）：1800元；

3个150×150电动风阀（推荐采用合资执行器）+风口：800×3=2400元

3个宿舍温控器（国产品牌）：120×3=360元；

1个DDC控制器（合资品牌含安装费）：1500元。

整间套房合计：1800+2400+360+1500=6060元。

优点：

1）可实现宿舍内的温度控制，空调舒适度较高；

2）房间无人时，风机盘管自动关闭，节约运行成本。

缺点：

1）需要通过DDC控制器以弱电方式对风盘的启停及使用进行控制，控制方式较为复杂，当DDC故障时，将对房间的空调使用产生影响，同时过多的控制点位将增加后期维护成本。

方案三：宿舍间独立设置风机盘管

系统配置：每个宿舍间独立设置1个2号风机盘管，并设置房间温控器。

控制方式：每个宿舍间通过风机盘管温控器控制房间的温度。

设备初投资：

3台2号风机盘管（含安装费及控制器）：1500×3=4500元；

房间送风口：3×200=600元

整间套房合计：4500+600=5100元。

图6 风机盘管

优点：

1）系统简单，宿舍间独立温度控制，控制精度高，无相互干扰和影响。2）不存在风机盘管回风影响私密性的问题。缺点：

1）每个房间设置风机盘管，物业后期维护、保养工作量加大。

2）风机盘管安装需要占用吊顶空间，影响室内净高及装修效果。

3）宿舍内噪音稍大。

方案四：每个套间设一台风机盘管，每个宿舍间设置普通送风口，不考虑独立温度控制功能。

系统配置：每个宿舍间只设置送风口，不设置电动控制阀；公共区风机盘管设置温控器。

控制方式：当宿舍需要空调时，通过公共区的温控器启动风机盘管，3间宿舍同时供冷，每个宿舍间房间温度不可控。

设备初投资：

1台5号风机盘管（含安装费及温控器）：2000元；

房间送风口：3×200=600元

整间套房合计：2000+600=2600元。

优点：

1）系统简单，设备投资低，后期维保工作量小。

缺点：

1）宿舍间无法实现温度独立控制，空调舒适性差。

2）风机盘管风机的运行完全靠人手控制，无法实现自动控制。

3）几个宿舍间共用1个风机盘管，每间宿舍间空调回风需通过转送风管回至公共区的风机盘管，或考虑在宿舍房门底部预留一定缝隙，便于空调回风，两种方式均对宿舍私密性产生不利影响。

4.2 以上四个方案技术分析与比较

表2 各方案内容对比表

4.3 结论：

方案1：可实现分室温控，舒适度高，维保工作量稍高，设备初投资最高；

方案2：可实现分室温控，舒适度一般，初投资适当，但维保工作量较大；

方案3：可实现分室温控，舒适度高，系统简单，初投资一般，但维保工作量大；

方案4：初投资最低，维保工作量最小，但无法实现分室温控。

作为设计方，我们首先推荐方案二或一，其次方案三，最后方案四，与使用方及物业方讨论时，对方提出了一个很重要的问题：后期运维成本问题。本项目有9000余名员工，员工房间很多，方案一和方案二意味着本项目有9000多个变风量风口或9000多个变风量阀，按照1%的故障率计算，将近100个房间会出现问题，这给后期运维单位造成了巨大的压力，

最终，经过多次讨论，各方达成一致意见，受制于投资及运营方的意见，采用方案四，环球方不再坚持必须分室温控。

方案四的最大问题在于每个房间仅设置送风口，在公共空间设回风口，但是目前房门的密闭性比较好，我担心送风无法通过门缝进入风回口，因而影响使用效果，所以进行了现场实测。

5 验证过程

为验证方案四的可行性，我们以9#楼标准层3人套间为例进行了现场测试，套间内空调系统安装如下图：

图7 套间内空调系统安装示意图

套间内设置一台风机盘管，安装在公共区，控制面板安装在公共区。风机盘管送风段分为三个支路，分别进入三个卧室，通过侧向百叶送风口，送进卧室内。风机盘管回风段采用公共区吊顶集中回风，在公共区设置回风口，通过设备余压和卧室门的门缝（800mm×15mm），将风机盘管送进各个卧室的风量回收到风机盘管内。

此户型冷负荷如下：三个独立房间冷负荷分别为1070W、1039W、1066W，客厅82W，总空调冷负荷3257W。

5.1 测试条件如下：

1）虽然楼内客房数量庞大，但每套房间都配置独立的风机盘管，我们针对的是独立相同的空间，不涉及多种环境和复杂情况。因此该测试可以充分代表所有同户型的客房。

2）测试采用风罩式测试器

图8 现场测试照片

5.2 测试结果：

为验证门缝回风是否可行，进行了现场测试，测试结果显示，套房内风机盘管中档运行15分钟后，小房间相对于公共门厅正压值为6帕；中档运行30分钟后，小房间相对于公共门厅正压值仍为6帕，此现象可证明当风机盘管中速运行15分钟后小房间内的送风口进风量与门缝的出风量达到平衡。经计算，当门逢两侧的压差为6帕时，通过门缝的风量为：Q=S×V=(0.8×0.015)×3600×1.08×6×1/2=114m3/h，故此时每个小房间送风口风量为114m3/h，风机盘管的总送风量为340m3/h。根据风机盘管厂家提供的资料：

图9 厂家提供的风机盘管参数

风机盘管风量为340m3/h，全热供冷量为3.37KW，满足房间负荷需求，室内舒适度可满足要求。

对于门缝回风是否会引起噪声过大，降低房间档次？经过咨询声学专家得知，普通人感受不到3dB以内的声音变化。标准2000mm×1000mm的木门的隔声量大约是20dB，通过声学计算得出，设置8mm底缝的木门隔声量约为18.6dB，设置16mm底缝的木门隔声量约为17.5dB。也就是说木门底缝从8mm增加到16mm，隔声量减少1.1dB。显然普通人感受不到因门缝增加造成的隔声差异，因此，采用15mm门缝回风不会极大降低门的隔音性能，不会影响员工休息和居住满意度。