朱崢彧

南京江北新區(qū)建設(shè)工程設(shè)計(jì)施工圖審查中心

0 引言

隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，一幢幢超高層的城市綜合體不斷崛起，空調(diào)能耗已經(jīng)成為建筑的能耗大戶，而新風(fēng)能耗在空調(diào)系統(tǒng)能耗中占有較大的比例，因此空調(diào)新風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)在大型建筑的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。

由于酒店客房空調(diào)系統(tǒng)全年每天24 小時(shí)不間斷運(yùn)行，新風(fēng)和排風(fēng)可集中處理并回收利用，因此如何更好地結(jié)合工程實(shí)際情況選擇合理的熱回收設(shè)備是酒店客房節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。筆者有幸參與了兩個(gè)超高層的城市綜合體項(xiàng)目空調(diào)的設(shè)計(jì)，塔樓部分的酒店客房新風(fēng)系統(tǒng)形式先后進(jìn)行了幾輪的修改，目前已建成，運(yùn)行效果良好。

1 城市綜合體1

建筑概況：地下四層，功能為汽車庫(kù)、設(shè)備用房、商業(yè)用房、酒店配套用房等。地上為裙房和兩座塔樓，北塔樓68 層，高284.55 m。南塔樓48 層，高169.05 m。地上一至九層為商業(yè)用房和酒店用房，高47.85 m。南塔為住宅，北塔自上至下依次為酒店（43 至68 層）、酒店式公寓（27 至41 層）和辦公（11 至25 層），于10、26、42、45、61 層設(shè)避難層（最終出圖版）。本工程總建筑面積31.5 萬(wàn)m2。

1）初步設(shè)計(jì)及施工圖階段（2009 年～2010 年）

酒店客房（48 至64 層）采用干工況風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)處理機(jī)組，設(shè)置于47 和63 層避難層（施工圖版），每個(gè)避難層各設(shè)兩臺(tái)10000 m3/h 風(fēng)量的機(jī)組，通過(guò)豎向布置的新風(fēng)支管和排風(fēng)支管，分別從酒店客房的下部和上部送、排風(fēng)。按照滿足《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003）[1]中規(guī)定的酒店客房人員所需最小新風(fēng)量和衛(wèi)生要求的最大值計(jì)算得出所需的新風(fēng)量，在選擇時(shí)考慮同時(shí)使用系數(shù)0.8。

熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)處理機(jī)組是集冷熱源、全熱回收加濕、除濕處理段、過(guò)濾段、風(fēng)機(jī)段為一體的新風(fēng)處理設(shè)備，具備對(duì)空氣冷卻、除濕、加熱、加濕、凈化等多種功能，獨(dú)立運(yùn)行可滿足全年新風(fēng)處理要求。全熱回收具有較高的熱回收效率，而且利用具有吸濕性能的鹽溶液作為媒介的溶液全熱回收裝置，不僅能夠避免新風(fēng)和客房衛(wèi)生間排風(fēng)的交叉污染，鹽溶液還具有殺菌和除塵功能，提高空氣品質(zhì)。室內(nèi)的溫度和濕度獨(dú)立控制調(diào)節(jié)；干工況風(fēng)機(jī)盤管的表冷器沒(méi)有凝結(jié)水產(chǎn)生，避免霉菌滋生，保證了酒店客房新風(fēng)的高品質(zhì)。系統(tǒng)布置如圖1 所示。

圖1 新風(fēng)系統(tǒng)布置圖

2）施工圖修改階段（2011 年～2013 年）

考慮到本工程在地下室設(shè)有足夠的冷熱源系統(tǒng)，干工況風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)造價(jià)較高，甲方簽約的酒店管理公司的客房標(biāo)準(zhǔn)上沒(méi)有這種做法，另外還擔(dān)心溶液分子通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)傳播，腐蝕室內(nèi)物品，因此本次修改將新風(fēng)系統(tǒng)變更為顯熱新風(fēng)回收機(jī)組加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。

在避難層45、61 層（此次出圖調(diào)整了避難層的設(shè)置層數(shù)）分別設(shè)置一臺(tái)風(fēng)量為24000 m3/h 的熱回收新風(fēng)機(jī)組（客房平面調(diào)整，新風(fēng)量總量隨之改變），夏季供回水溫度為6 ℃、12 ℃，冬季供回水溫度為60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加濕，送風(fēng)段和回風(fēng)段風(fēng)機(jī)外余壓均為250 Pa。

在選擇熱回收機(jī)組的形式時(shí)，考慮到轉(zhuǎn)輪式回收機(jī)組可能會(huì)有新風(fēng)和排風(fēng)之間的部分滲漏，不可避免交叉污染，故首先淘汰了這種形式。板式熱回收機(jī)組初投資較低，不需傳動(dòng)設(shè)備，運(yùn)行安全、可靠，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)分析比較，本工程選用了板翅式顯熱回收機(jī)組。該機(jī)組熱交換效率較高，盡管設(shè)備體積偏大，接管位置固定，缺乏靈活性，但是由于45、61 層層高均為4.2 m，高度較高，板翅式顯熱新風(fēng)熱回收機(jī)組的接管及檢修均可以滿足設(shè)計(jì)要求。

顯熱回收機(jī)組只能夠進(jìn)行熱量交換，屬于溫差交換，而全熱交換器既可交換熱量，也能夠交換濕度，屬于焓差交換。二者的唯一差異在于熱交換芯，顯熱用的是鋁芯，全熱用的是紙芯。顯熱的鋁芯防腐蝕，易清洗，而且運(yùn)用壽命較長(zhǎng)。而全熱的紙芯經(jīng)過(guò)空氣中的水份和塵土腐蝕后，堵塞通風(fēng)口且不能清洗，導(dǎo)致通風(fēng)能力差，排濕沒(méi)作用，最簡(jiǎn)略的處理辦法就是定期更換紙芯。綜合考慮本工程的實(shí)際情況，故選擇顯熱回收機(jī)組。

在此次修改設(shè)計(jì)中，將新風(fēng)和排風(fēng)立管上下連通，立管按風(fēng)速3～3.5 m/s 設(shè)計(jì)管徑尺寸（風(fēng)量為接入垂直風(fēng)管的總風(fēng)量），這樣45、61 層的兩臺(tái)機(jī)組可以互為備用，間歇運(yùn)行，在設(shè)備發(fā)生故障需要維修時(shí)，仍能維持一半的風(fēng)量。

后期調(diào)試發(fā)現(xiàn)，末端風(fēng)管因避讓水管、電管且配合裝潢，局部阻力增大了很多，且在僅開啟一臺(tái)全熱新風(fēng)回收機(jī)組時(shí)，風(fēng)管的沿程阻力也比原設(shè)計(jì)的大了很多。因此訂貨時(shí)將送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的機(jī)外余壓均調(diào)整為350 Pa。系統(tǒng)布置如圖2 所示。

圖2 新風(fēng)系統(tǒng)布置圖

2 城市綜合體2

建筑概況：地下4 層，東塔樓地上74 層，高313.8 m。西塔樓地上59 層，高207.6 m。裙房地上7 層，高38.4 m。地下為汽車庫(kù)、商業(yè)用房，酒店用房。地上1～7層為商業(yè)用房，酒店公共用房。東塔樓9～23 層為辦公，25～39 層及41～44 層為蘇豪辦公（SOHO），45～55層為酒店式公寓，57 層為酒店大堂，58～69 層為酒店客房，70～71 層為行政客房，73～74 為餐飲，其中8 層、24層、40 層、56 層、72 層為避難層?？偨ㄖ娣e394973 m2。

1）初步設(shè)計(jì)及施工圖階段

酒店客房（58 至69 層、70～71 層）設(shè)計(jì)為新風(fēng)熱回收機(jī)組加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。在避難層56、72 層分別設(shè)置一臺(tái)風(fēng)量為22590 m3/h 的板翅式顯熱回收新風(fēng)機(jī)組，夏季供回水溫度為6 ℃、12 ℃，冬季供回水溫度為60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加濕，送風(fēng)段和回風(fēng)段風(fēng)機(jī)外余壓均為350 Pa。

新風(fēng)系統(tǒng)采用為上下對(duì)送，供應(yīng)新風(fēng)的同時(shí)負(fù)責(zé)排風(fēng)。新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)采用變頻控制，新風(fēng)支管和排風(fēng)支管豎向布置。水平支管均設(shè)定風(fēng)量閥，立管壓力波動(dòng)時(shí)也不影響風(fēng)量。定風(fēng)量閥也可加裝電動(dòng)裝置，與回風(fēng)二氧化碳濃度探測(cè)器聯(lián)合，用于風(fēng)量的再調(diào)整。系統(tǒng)布置如圖3 所示。

圖3 新風(fēng)系統(tǒng)布置圖

2）施工圖修改設(shè)計(jì)階段

熱回收新風(fēng)機(jī)組設(shè)在56 層，而酒店客房設(shè)置在59 層以上，新風(fēng)和排風(fēng)總管需要通過(guò)57，58 層，進(jìn)入到58 層夾層再分配到各個(gè)垂直豎管內(nèi)，新風(fēng)、排風(fēng)總風(fēng)管尺寸均為1250 mm×800 mm，占用平面面積較大，影響了57，58 層酒店大堂空間的使用，甲方要求將新風(fēng)熱回收機(jī)組上移至58 層夾層，可是58 層夾層作為轉(zhuǎn)換層，高度不高，僅為2.4 m，板翅式熱回收新風(fēng)機(jī)組不能滿足安裝要求，因此在修改設(shè)計(jì)階段，經(jīng)甲方、機(jī)電顧問(wèn)和設(shè)計(jì)院三方多次協(xié)商，確定酒店新風(fēng)系統(tǒng)采用三維熱管式能量回收機(jī)組。

三維熱管熱回收機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的傳熱面積大，熱交換效率高，空氣阻力低，且無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行安全可靠，使用壽命長(zhǎng)，每根熱管自成換熱體系，便于更換。新、排風(fēng)間不會(huì)產(chǎn)生交叉污染，但缺點(diǎn)是只能回收顯熱。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，選用了水平式安裝，保持新風(fēng)入口與排風(fēng)出口在同一側(cè)，使冷熱流為逆流流向，在新風(fēng)和排風(fēng)入口處設(shè)置空氣過(guò)濾器。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，熱回收段與空氣處理段分開設(shè)置，這樣每一段機(jī)組尺寸較小，便于在夾層避開大梁和豎井，方便安裝接管。此次修改設(shè)計(jì)，根據(jù)平面調(diào)整，在58 層夾層設(shè)置兩臺(tái)風(fēng)量為10000 m3/h 的三維熱管式能量回收機(jī)組，能量回收段送風(fēng)余壓為100 Pa，回風(fēng)余壓為350 Pa?？諝馓幚矶卧O(shè)于回收機(jī)組壓出端，夏季供回水溫度為6 ℃、12 ℃，冬季供回水溫度為60 ℃、50 ℃，四管制，蒸汽加濕，送風(fēng)余壓為350 Pa。機(jī)組平面布置如圖4 所示。72 層避難層層高為4.8 m，設(shè)置兩臺(tái)風(fēng)量為17500 m3/h 的三維熱管式能量回收機(jī)組，能量回收段送風(fēng)余壓為100 Pa，回風(fēng)余壓為400～500 Pa 變頻控制，空氣處理段設(shè)于回收機(jī)組壓出端，送風(fēng)余壓為400～500 Pa，變頻控制。機(jī)組平面布置如圖5 所示。

圖4 機(jī)組平面布置圖

圖5 機(jī)組平面布置圖

3 結(jié)論

對(duì)城市綜合體這樣體量較大的建筑物來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，空調(diào)方案會(huì)多次變更，以適應(yīng)用戶的需求。酒店客房的新風(fēng)和排風(fēng)循環(huán)熱回收是很好的節(jié)能措施，因此設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)工程特點(diǎn)，考慮各種有利、不利因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)各種各樣的條件和變化，合理確定新風(fēng)熱回收形式。