源自温泉的能源
自古罗马时代以来,维罗纳西北山脚下的温泉就一直闻名于世,这些来自地下的热量使得该地在冬天寒冷的气候条件下都可以种植一些娇柔的水果品种。
近来一些企业家决定利用这种自然资源,创建一座独特的为游客提供服务的温泉公园,其建筑质量非常优异,并实现了能源领域内的技术创新。
在供热中心的设备中,突出的是安装了一对热泵和一台离心压缩机,串列和逆串列使用,以提升设备的综合性能。
舒适性和社会性
按照中北欧地区大型温泉浴场中心的模式,企业家侧重在与舒适性和社会性相关的方面,尤其是大部分意大利温泉浴室引为特色的医疗功能。
Aquardens 是2009年开展的设计理念竞赛的成果。此项目由建筑师乔安卡罗•马左拉缇(Giancarlo Marzorati)负责,按照最贴近意大利人审美观和生活方式的重新诠释,在结合欧洲大陆建筑业的最佳建议实施原有理念的同时,通过不断充实和修改逐步实现了建筑效果。
该建筑师与读者分享每个场所只受感觉而非理性支配的“视觉门槛”的理念。因此,此设计理念瞄准具有短时冲击力外界印象,能够协调周围环境,其特点是在室内环境中的曲线墙面呈宁静而平和的展开,避免了可能出现直线和棱角。
在平面图上,这座建筑宛如圆形的露天剧场,面向内部花园:平静如镜的湖面,郁郁葱葱的树林,四周山岳环绕,形成了令沐浴游客陶醉的真实的自然美景。而建筑形象更是突出了那种特殊的景观:主视野正对着入口,向人们敞开了整个景观。
目前建造 Aquardens 大约花费了3500万欧元,现在在公众眼中已经获得了成功。发起公司的下一个目标是捐建一座具有新结构理念的医疗中心,藉以将各种温泉功能应用于协同治疗。
实际上,规划将来要按照具有典型有机特点的设计图,依照生态标准建造一家具有医院特征的旅馆、一座会议中心和一家美容院,围绕花园形成一个环形建筑群落。
公共空间
Acquardens 靠近佩斯坎蒂纳市(Pescantina)的圣罗西亚镇(Santa Lucia),位于郊外丘陵地区,距加尔达湖6公里,距维罗纳10公里。这个地块差不多为正方形,目前相当于其楼群和露天游泳池面积的一半多为绿地景观。
这幢温泉建筑(约10,000m2)共分为三层,占据着该地块的东南区域。因标高差别的存在,先期的人工建筑是按自上而下的顺序完成的。
采用温泉水调节气候
为了提供满足洗浴区和空调设备正常运行所需的热能,Aquardens 利用含溴盐和碘盐的泉水作为生产用介质,这类介质在 Abano、 Caldiero 和 Sirmione 著名的温泉浴场均已用来生产热能。
但是,在这种场合,来自地下的温泉水只能直接用于淋浴:虽然汲自两口约150m深井的大部分温泉水达到了47°C(允许最大抽水量20l/s), 但实际上是先供抽取热量,而后再供洗浴综合用途。
Planex Engineering 公司编制的原始能源及设备项目计划已由两家承包商 Alpiq InTec Verona 和 Antonellimpianti 执行,并邀 TESI Engineering 公司参与,后者为设计游泳设施的专业公司,目的如下:
– 进一步优化能源消耗,特别是借助集中供热制冷的特别创新技术方案,降低室内空调能耗;
– 根据建筑物突出的建筑特点,协调各设备系统,尤其是洗浴层的空气分配系统。
对于各层供热水平的初步研究(浴池温度达到38~40°C,故明显高于奥林匹克标准或半奥林匹克标准游泳池的典型的27~29°C)允许在以下考量的基础上,重新确定集中供热制冷的技术指标。
为方便热量传输,汲自地下的温泉水可以供给泳池所需热量14kWh/m3。在利用每年可供温泉水的同时,借助热泵进一步减去34 kW/m3的热量,仍能满足热能总需求。最后,便获得了10°C的水,从应用功能来讲,可以满足室内冷却的需要。
所有这一切均证实,尽管游泳设施一般属于能源密集型设备,但它们的热能级相对比较适度。于是,因采用按最佳性能设计的可逆式制冷机组(总功率约为4.2MWt),故总能源需求量完全可由天然水暖资源覆盖。
洗浴层的空气分配(120,000m3/h)的情况特别好,可以保证最大限度控制浴客在内活动和/或休息的室内剩余空气的流速。主要问题存在于横向或纵向插入假平顶中的曲线状空气分配管道。采用流体动力模拟模型验证之后,选择并安装了采用微孔板制成的管道系统,这种系统可以优化空气分配。
至于在制定项目计划时采取其它的技术措施,主要有:
– 直接利用一部分温泉水更换和直接加热地下水,并由装在过滤回路中换热器作补充加热
– 利用内部雇员易于管理的监控系统,改进对室内环境舒适度的控制,尤其针对洗浴层和保健中心。
串列和逆串列
依靠带半封闭式离心压缩机的两个制冷机组(额定功率2.4 和1.8MW) 的串列和逆串列运行,生产空调所需的热水和冷却水。
实际上,冷凝器和蒸发器中发生的过程在两个机组之间分配,因此,需要面对温度因明显下降而发生突变:高温机组是在排出温泉水的23°C与供入加热介质的44°C之间运行,而低温机组是在排出温泉水(或冷冻水)的10°C与供入预加热介质的40°C之间运行,相对于实际的总体要求(从10°C到44°C),温升的降低百分率大于20%。
在这种方式下,制冷机组在更有利的条件下工作,这些条件可量化为:
– 系统的平均 COP 等于6.5;
– 相对于由配螺杆压缩机的制冷机组构成的传统系统,整个制冷过程的效率提高了20%左右。
两台热泵(“热泵”和“冷泵”)分别将热介质(44°C)和冷介质(10°C)的温度提供给控制器。因此,借助于控制中间温度,通过跟踪从含水层抽取温泉水的流量设置的相关设定点,实现对两台热泵的载荷控制和两个机组的功能分配。利用设在排水口之前的溢流阀,调整温泉水管网的压力。
从热泵排气中回收能量,并减少温泉水的用量,进一步回收房间进出口的气流中的能量,对于 Aquardens 等温泉公园的设备来说,不单是项节能的任务,而且还有节约原材料的意义。
不采用蒸发塔散热,而是采用一台换热器消散多余的热量,藉此将丰沛多余的热能传输给位于建筑物入口对应处的景观瀑布。这个冷却回路是开路型式,利用了膨胀水箱的控制复原。
有一个采用热水的传统加热装置(2.3MWt)留作备用,特殊情况下用于覆盖供热需求的尖峰。液体的分配依靠一个主集热总管收集所有能源;此总管专门采用不锈钢制作(长约7m,直径550mm),内面彻底作了酸洗。自集热总管起,各用户回路相互分开,除了为将来扩建预留管路之外,对泳池水加热的回路与建筑物空调的回路相互分开。
其它热力机械设备
Aquardens 有许多技术空间,与一条隧道连接,由此派生出若干主设备间。供热制冷及泵浦中心(约1,000m2) 相对于整体沉降的预期的未来进展,位于重心位置:除了采用离心压缩机的制冷机组之外,还安装了30台电动泵,15个不同尺寸的板式换热器,回水处理设备和卫浴热水生产设备及若干空气处理装置。
该中心直接连通电气间和泳池技术间,室内安装了换热器、水物理处理系统、紫外线过滤器及约50台用于对泳池水加压的水泵,这些水泵可以保证每天对全部泳池换五次水。
空调中心(约400m2)内安装余下的空气处理单元。该中心位于供热中心(约100m2)的旁侧。此外,在建筑物的立面设置了消防设备中心和级联供水系统。
在向公众开放的层次上,管道和风道都隐蔽安装在假平顶内,唯一例外的是更衣室内,可以看见管道穿过天花板。所有房间人工气候调节由15台空气处理装置及相应的强制通风管道,借助辐射地板并在必要时加上暖风机实现的。
加热流体介质的设计温度及相关的温度变动如下:
– 锅炉回路水温75°C (10°C);
– 冬季供热回路水温45°C (5°C);
– 冬季辐射地板回路水温33°C (5°C);
– 夏季制冷机一次回路水温7°C (12°C);