湖北随州大洪山落湖片区度假酒店 (见图1) 项目位于随州大洪山落湖片区洪山寺附近, 自然资源丰富, 风景秀美, 佛教文化历史悠久, 为国家级风景名胜区。用地面积:24 385 m², 总建筑面积:22 223 m²。建筑整体布局充分尊重自然, 标高应顺应地势, 因势利导, 与现有场地条件充分结合。避免过度开挖, 力求土方平衡, 并且充分考虑景观朝向面。其中客房数180间左右, 以标准间和家庭套房为主, 面对游览景区的大众客群。A区 (公区) 内公共服务包含餐饮区、会议区、活动区等内容, 相应配套后勤、洗衣房厨房区域;B区 (客房) 为标准客房区, 其利用原有台地布置, 4幢单体比邻而居, 每栋单体约30间客房;C区 (别墅) 为双拼别墅为2层建筑, 相对独立高端;D区 (树屋) 沿山谷而下分散设置, 为2层, 架空设置在谷地上。

　　 洪山区属亚热带季风湿润区, 光能充足, 热量丰富, 雨量充沛, 水热同季、四季分明、干湿明显, 无霜期长, 无霜期平均为240～205 d, 最热的7月平均气温29 ℃左右, 最冷的1月平均气温4 ℃, 从12月底到来年2月是冬季, 冬季的平均气温一般在1～3 ℃, 最低温度-10 ℃。

　　 因项目地处山区, 市政条件有限, 燃气管道尚未敷设。本项目可能用到的热源就是空气源热泵。

　　 太阳能热水系统的设置: 根据当地文件武城建[2013]139号文的要求, 本项目为热水需求较大的公共建筑, 需统一同期设计、同步施工、同时投入使用太阳能热水系统。

　　 因此, 结合当地市政条件、气候状况并参考当地同类型酒店热水系统的运行状况, 提出以下热水方案:太阳能-空气源热泵热水系统。采用循环式热泵热水机组与太阳能联合使用的热水系统。太阳能系统间接换热, 强制循环。太阳能高温热媒加热换热器冷水后做为预热水进入后续的成品热水箱, 空气源热泵热水做为补充热源对热水箱循环加热, 使储热水箱的出水温度满足要求。

　　 根据当地的市政条件, 热源的设置方式为集中热源和分散热源2种;集中热源可考虑在主楼的热水机房设置太阳能辅助空气源热泵集中热源, 通过换热器及供热管道供给各栋客房。本系统加热设备集中, 系统稳定, 使用安全, 后续的维护管理相对比较简单。分散热源, 可在主楼的热水机房设置太阳能辅助空气源热泵供主楼公区的厨房、洗衣房热水;其余各客房分散设置空气源热泵。

　　 对于集中热源, 可采用以下3种方案:

　　 方案A:直供60 ℃生活热水, 支管分别循环。因度假酒店户型比较复杂, 可考虑公区厨房洗衣房、标间、别墅区、树屋分别设置循环泵及循环管路。

　　 方案B:直供60 ℃生活热水, 支管采用流量平衡阀, 以解决循环管路的同程问题。因度假酒店户型比较复杂, 可考虑公区厨房洗衣房、标间、别墅区、树屋分别设置流量平衡阀.

　　 方案C:就是考虑在主楼的热水机房设置太阳能辅助空气源热泵供主楼公区的厨房、洗衣房热水;其余各客房分散设置空气源热泵。首先空气源热泵安装位置要与建筑、景观协调, 尽量减少其对建筑立面及室外景观的影响;其次空气源热泵需选用低噪音、高能效型, 并能在冬季室外温度较低时, 空调热水及生活热水的供水温度稳定;外机安装位置还需考虑机器噪音对客房的影响, 对外机进行隔声降噪处理等。

　　 从初投资的造价和运营成本的角度考虑, 对于以上2种系统来说, 集中热水系统中的方案B采用动态流量平衡阀, 可适当减少造价, 但每栋房子的用水量在入住人数变化较大的情况下, 水流量变化相应增大, 对流量平衡阀的调节能力要求较高;集中热源和分散热源相比, 分散热源系统的初步造价比分散系统增加约11万元, 占整个热水系统初步造价的10%左右。全年的运营成本也会增加7万元, 占热水系统运营费用的20%左右。但该项目地处山区, 室外地面均为岩石, 管道的施工难度大;而且度假酒店, 每年的淡季旺季客流量差别很大, 经常会出现分区经营开放的情况。集中的热水系统针对以上情况的调节能力就会差很多。因此, 设计师在多方的衡量之下, 最终决定采用分散热源的热水系统。

　　 设计根据建筑平面布局和功能, 计算的出各个区块热水系统参数见表1。由表1计算可得可再生能源热水量占总热水量的比例为35.9%。

　　 公区为公共服务区域, 包含餐饮区、会议区、活动区等内容, 相应配套后勤、洗衣房、厨房区域, 为3层建筑, 环山而建。厨房设在2层;设计结合建筑平面, 确定采用开式热水系统;在3层屋面分别架高设置15 m³热水箱和5 m³冷水箱, 水箱底高度10.4 m, 最低有效水位满足最不利点10 m静水压的要求。太阳能集热板设置在中餐厅东南侧坡屋面, 与热水罐间接换热, 太阳能提供预热水, 经电池阀控制对热水箱进行补水。3台低温型热泵机组在热水箱侧就近设置, 通过水箱侧的感温包控制热泵机组的启停。具体设计见图2, 图3。

　　 B区标准客房利用原有台地布局, 为单一功能的客房楼;总共分为B1～B4 4栋独立的客房楼;B1、B2和B3、B4分为2个组团, 比邻而建, 为2层、3层的多层。客房楼屋面大部分为坡屋面, 且可放置热水水箱设备的屋面标高有限, 确定将热水水箱及加压设备放置于客房楼地下设备层。水箱内热水经变频水泵加压后至各处用水点。太阳能集热板设置在南侧坡屋面, 与热水罐间接换热。太阳能提供预热水, 经电池阀控制对热水箱进行补水。3台低温型热泵机组设置在客房背后靠山体侧通过水箱侧的感温包控制热泵机组的启停。

　　 C区别墅为双拼, 左右各2个2层的家庭套间, 每个套间为2个标间, 1个大床房;D区树屋为2层, 在二层设置1个大床房。该区单体位置分散, 位于落湖边景观节点要求特别高的位置, 太阳能集热板对建筑的屋面影响较大。故设计时考虑将太阳能集热板尽可能放在A区和B区用水点比较集中的屋面上, 最终核算下来太阳能热水占热水使用量的35.9%。C区、D区这些单体不再设置太阳能, 采用低温型别墅专用空气源热水机组, 内含350 L大容量水箱, 可实现多点供水。

　　 公区主要设备均设置在餐饮接待等公共位置走道上的屋面, 尽量避开会议、茶室等安静度较高的位置, 将设备运行产生的噪音及震动对建筑产生的影响降低到最低。同时, 屋面上的设备尽量集中设置, 避开建筑的主入口, 以减少对建筑立面的影响。

　　 B区为客房区, 要求安静度最高。主要设备均设置在布草间及前厅的地下部分, 避开客房等安静度较高的位置, 将设备运行产生的噪音及震动对建筑产生的影响降低到最低;热泵机组设置在客房背后靠山体侧, 距离单体外墙距离大于1.5 m;同时, 平面位置落位在楼梯间、电梯厅背面, 和暖通设备成组布置, 既减少了设备震动对客房的影响, 又利于景观的遮挡。

　　 A区:为保证水箱的热水出水温度, 水箱采用分层补水, 设置4段水位开关, 每段水位温度达到设定温度后才补水至下一段水位。水箱的水位可根据淡季旺季客流量的不同, 分别设置;厨房、更衣室淋浴分别设置循环泵, 单独回水。一层包厢卫生间及公共卫生间用水点分散, 采用台盆下设置的电热水器分别加热。因冷热水箱设置的高度有限, 为最大限度降低管道的沿程阻力损失, 冷热水横干管及立管均放大一级, 保证设计流量下管道的流速≤ 0.8 m/s (DN50及以下) 、1.0 m/s (DN70～150) , 经测算沿程和局部损失1.2 m。

　　 B区:热水由变频加压泵加压后供给, 存在着冷热水不同源的问题, 为避免实际使用过程中因压力不稳定而产生的忽冷忽热现象, 设计主要从以下2个方面进行优化:首先热水变频加压给水设备采用3台水泵, 2用1备, 要求每台水泵都自带变频控制器;其次客房内卫生间台盆和淋浴的龙头采用具有恒温元件的恒温混合龙头。

　　 军团菌最适合生长的温度在36～42 ℃, 在50 ℃以上时90%的军团菌在2 h内死亡, 水温在70 ℃时军团菌立即死亡。根据以上特点, 设计时考虑采取以下几点措施, 首先采取机械循环系统, 循环管网做到同程布置, 同程布置有困难的局部管路, 采用流量平衡阀保证循环效果, 消除系统的滞水区域, 保证整个系统的温度在50 ℃以上;其次采用防腐蚀、防结垢的不锈钢管及管件, 水箱采用不锈钢水箱;此外在系统上安装过滤器及排污阀, 定期清洗, 保证整个系统的清洁卫生。

　　 (1) 空气源热泵系统在热水设计中的局限性。空气源热泵消耗的电能为零污染清洁能源, 运行过程中不存在高温高压易燃易爆的工作条件, 更加安全可靠。由于其低密度加热特性, 在大型的热水系统中由于其水量和水温的波动, 以及闭式系统和开式系统较大的造价差异, 设计师更倾向于采用开式系统, 即水箱和变频供水设备组合的供水方式。此系统由于冷热水不同源, 虽然设计过程中采取了上述一系列措施来减小压力的波动, 但也无法达到冷热水同源相同的效果。

　　 (2) 集中热水系统中分散热水点的加热问题解决方案。酒店中公区公共卫生间以及会议室、餐饮包厢、娱乐设施配置的卫生间由于位置分散, 其加热系统的选择需结合实际使用而定。每个卫生间单独设置电热水器进行加热, 这种做法管路简单, 管理方便。亦或为公区的卫生间单独设置一套循环系统, 如果用同程布置来保证循环水管的有效均匀分配, 将会使整个管路比较复杂, 甚至无法实现;同时, 这种管路系统需要将热水给水和循环回水同时计量才能确定实际的热水使用量。设计建议采用干管循环, 支管采用电伴热, 由温控器控制电热带的加热, 保持支管的水温;夜间不使用时, 可以停止加热保温, 当再次使用时提前通电加热。这种做法管路相对简单, 管理方便。

　　 (3) 本项目的热水系统设计, 结合当地的热源及建筑平面、功能布置情况, 以可靠、稳定性为主要设计目的, 同时又兼顾了节能、经济环保等诉求。