符竹舟

中国建筑设计研究院有限公司

1 工程概况

本项目为北京市某五星级酒店工程，总建筑面积约为45000 m2。其中主要功能区域包括酒店客房，公共区域（包含宴会厅、室内游泳池、室内温泉会所等），后勤服务及厨房餐饮等。

项目总设计冷负荷为6800 kW，设计空调热负荷为4200 kW。其中集中冷源采用水冷冷水机组，设置3台650 RT 变频式离心冷水机组，冷源供回水温度设计值为7/12 ℃。该方案满足冷源设备配置冗余需求，一台冷水机组故障或者检修时，另外两台冷水机组可承担酒店总冷负荷的65%，同时满足单台30%负载时负担酒店10%部分负荷运行需求。冷却水系统设置3 台480 m3/h 低噪声横流开式冷却塔，冷却塔供回水温度设计值为32/37 ℃。冬季和过渡季节设置板式换热器利用免费冷间接供冷。系统图如图1 所示。

图1 冷冻机房制冷系统原理图

热源采用自建锅炉房，提供空调供热，生活用热水，泳池及温泉水用热。总热负荷为7800 kW，拟采用3 台2800 kW 燃（油）气承压热水锅炉，一次水设计供回水温度为95/70 ℃。换热站内设置两套换热系统，分别为空调热水换热系统和地板辐射采暖换热系统。空调二次水供回水温度设计值为60/45 ℃，地板辐射采暖系统供回水温度为50/40 ℃。

其中室内游泳池及室内温泉区域采用风冷式除湿热泵机组，内置辅助冷、热水盘管。同时为了提高足部的舒适感，在温泉地面区域设置地板辐射采暖系统，冬季时循环热水以提高地面温度及热舒适性。本文主要介绍室内温泉区域的暖通空调系统设计。

2 室内温泉区设计参数

2.1 室内设计参数

室内温泉区域因为空间的特殊性，室内设有泡池，其散湿量较大。同时考虑室内温泉实际使用的热舒适性，其室内空气温湿度设计值不用于普通空调房间[1]。该区域设计参数详见表1 所示。

表1 室内设计参数

表1 中，ASHRAE 泳池新风设计标准建议值为：新风量与室内湿区面积比值为2.4 L/(s·m2)或以上。本项目参考ASHRAE 泳池新风标准，温泉区域新风计算值大于根据人员卫生标准计算出的新风量，因此取大值，设计标准取9 m3/(h·m2)。

2.2 室内温泉工艺条件

该项目室内温泉区域面积约250 m2，层高6 m。包含6 个室内泡池水域面积及人员活动区域。温泉泡池表面和潮湿地面向室内不断地蒸发水分，因此，室内有较大的的湿负荷。由于水域面积及水温等参数对室内湿负荷的影响较大，直接影响空调设备的选型及末端风口布置。设计阶段需要工艺配合提资，使设计更好的服务于后期实际运行。其中室内泡池水域面积及水温等参数如表2 所示。

表2 室内泡池水域参数表

3 空调系统设计

3.1 负荷计算

该室内温泉位于地下一层，面积为250 m2，其中一面外墙贴临下沉庭院，其余围护结构周边均为空调房间。负荷主要由外围护结构、临室传热、人员、照明、设备及蒸发水面组成。负荷计算结果如表3 所示：

表3 室内温泉区负荷计算统计结果

室内温泉区由于药浴池、按摩池、热水池等泡池水温较高，大量较高温度的水蒸气挥发到室内，产生较大的湿负荷，室内热湿比线ε=3655。

室内温泉区域夏季湿负荷主要由以下几方面组成：1）人体的散湿量（考虑泡池外人员数量的散湿）。2）渗入空气带入的湿量。室外空气渗入带入的湿量，通过房间窗缝渗入的空气量须记入。由于房间负压，周边空调房间渗入的空气量，这部分为有利于除湿的空气，因此这部分作为设计裕量不计入。3）各种潮湿表面、液面或液流的散湿量，包括：池面散湿量，周边地面散湿量[2]。

3.2 采用全空气系统

室内温泉区域由于其功能区的特殊性，要求保持较大的换气次数，总送风量较大，参考ASHRAE 对游泳馆建筑的换气次数推荐值，设计拟采用6～10 次换气次数。根据空调负荷计算结果，若采用酒店现有冷热源提供的7/12 ℃冷冻水及60/45 ℃空调热水，则全空气空调箱选型如表4 所示。

其中工况一，采用7/12 ℃冷冻水温度，若需要提供11.8 ℃冷冻除湿后空气温度，则所需盘管面积较大，且再热后送风温度低于室内露点温度20.8 ℃，不予采用。建议送风温度高于露点温度1 ℃，以防止风口结露或风口周围形成白雾，因此工况二、三不予采用。拟采用工况四。

表4 空调箱选型工况统计

3.3 采用除湿热泵机组+内置辅助冷、热水盘管

由于冷冻除湿+再热存在冷热抵消，运行能耗较大，因此考虑采用除湿热泵机组，可以将池水表面的蒸发热回收，并转移进入池水或室内空气中，补偿池水和空气的热损失。夏季空及处理过程室内的湿热空气，流经蒸发器，温度下降，析出冷凝水达到干燥空气的目的。空气冷却过程释放出的热量被制冷剂吸收后，热量经热交换器后给池水加热或给冷却后的空气再热。

根据所需除湿量进行除湿热泵选型，除湿量100 kg/h 对应风量为20000 m3/h，风管尺寸较大且换气次数偏大。根据分析比对，采用设计风量为12000 m3/h的除湿热泵机组，并补充设置辅助冷盘管以满足供冷及除湿的需求。同时，热泵所产生的热能不足以加热空气，因此该项目设置辅助热源提供热量，以保证室内温湿度及热舒适需求。

此外，若采用除湿热泵机组，需与建筑专业配合室外机布置位置，保证室外机周围良好的空气通路。

3.4 防结露计算

外墙经防结露验算不会结露[3]，如表5 所示。

表5 外墙防结露验算

外窗经计算会产生结露，拟沿窗边设置条缝送风口送风。

4 结论

1）室内温泉区域由于其负荷的特殊性，室内湿负荷较大，若采用泳池常用的除湿热泵机组，依据除湿负荷选型的设备，对室内的温度控制较差，除湿热泵机组运行时回收的冷凝热可能不能满足空调房间降温除湿后的再热需求，送风温度低于设计值，影响室内热舒适。对于酒店等有全年冷热水供给条件的建筑，建议设置辅助冷热水盘管，以满足全年温湿度控制的需求。

2）考虑室内温泉房间的热舒适性，室内空气温湿度设计值高于普通空调房间。防止室内温泉区域的高温高湿空气逸散到周围空调区域，应控制房间的新风及排风量，保证室内负压。考虑房间周围使用空间相对关系，形成走廊到更衣室、更衣室到室内温泉区域的补风通路。建议参考ASHRAE 对泳池的负压控制建议值，新风及排风量设计值按保持房间1.3～3.8 mmH2O（约13～38 Pa）负压考虑，建议排风设计值为新风的110%。

3）依据室内温泉的负荷特点，送风量设计值较大，送风温度高于室内露点温度，风口一般不会结露，可不采用防结露风口。应配合室内精装需求及温泉工艺，合理的布置送回风口，保证合理的气流组织。回风风口设置于湿负荷较大的温泉池区上方，送风口避开人员长期停留区域，防止吹风感造成的不舒适。