蘇斌，趙凱，趙本坤

（1重慶大學 城市建設與環(huán)境工程學院，重慶 400045；2重慶市城鄉(xiāng)建設委員會，重慶 400014）

0 引言

在建筑能耗中，供冷能耗是最主要的分項能耗[1]。區(qū)域供冷系統(tǒng)因其節(jié)能、高效、自動化程度高等優(yōu)勢，越來越多地受到投資方和業(yè)主的青睞，其優(yōu)勢主要表現在以下幾個方面:（1）區(qū)域供冷系統(tǒng)可以集中有效地利用可再生能源 （如太陽能、風能等）[2]；（2）通過區(qū)域供冷以及熱電聯產等先進技術可以提高系統(tǒng)和機組的運行效率[3]；（3）采用區(qū)域供冷系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)運行的可靠性和高效性，使供冷系統(tǒng)的運行效率、安全性和可靠性得到大幅度的提升。

盡管區(qū)域供冷系統(tǒng)有其巨大的節(jié)能優(yōu)勢，但如果缺乏適宜的能源站負荷預測方法和同時使用系數確定方法，使系統(tǒng)運行效率大幅度降低，導致區(qū)域供冷系統(tǒng)失去其應有的優(yōu)勢和意義。目前，國內外關于建筑負荷預測方法主要有統(tǒng)計回歸預測和軟件模擬預測方法?；诮y(tǒng)計回歸的建筑負荷預測方法是預測建筑冷負荷的重要方法，但此方法以大量的建筑能耗審計數據作為基礎，工作量大，應用起來存在一定的困難。應用建筑模擬軟件進行負荷預測，需要知道建筑的詳細信息（如建筑圍護結構類型及熱工參數、房間功能、室內熱擾、人員作息等），而在區(qū)域供冷規(guī)劃初期階段，往往只能得到地塊中建筑的高度、面積、容積率等控制性指標，單體建筑及設施的規(guī)劃還沒有完成，即使建筑用途已經確定，單體建筑在方案創(chuàng)作過程中變化多端，建筑物作息時間、人員密度、照明負荷以及負荷變化規(guī)律等許多方面還是不確定的。因此，在規(guī)劃初期階段難以運用動態(tài)負荷模擬軟件建模進行精確的冷負荷計算[4]。

本文針對規(guī)劃設計階段區(qū)域供冷系統(tǒng)特點及建筑冷負荷特征，采用鴻業(yè)負荷計算軟件計算各棟建筑的逐時冷負荷以進行能源站冷負荷預測及確定同時使用系數，為解決區(qū)域供冷能源站冷負荷預測及同時使用系數確定提供有力參考。

1 建筑負荷影響因素

建筑負荷的影響因素很多，可以將其分為建筑本身的因素、內擾因素和外擾因素[5]。其中，建筑本身的因素由建筑的外形、布局以及建筑圍護結構物性參數組成，包括建筑體型系數、建筑底面形狀、建筑朝向、圍護結構（外墻、屋頂、窗戶）的材料及傳熱系數、窗墻比和遮陽設施等；內擾因素主要由人員、照明、設備等因素組成，包括室內人員密度、人員結構構成、人員逐時在室率、照明以及設備的安裝功率、安裝形式和使用率等；外擾因素主要是指室外氣象條件，包括室外空氣的溫濕度、太陽輻射強度以及新風量等。

2 建筑負荷的確定

建筑按使用率不同又可分為:低使用率建筑和高使用率建筑[6]。其中低使用率建筑只在特殊情況下使用，如歌劇院等，平時大部分時間處于閑置狀況。因此，不同類型建筑空調負荷特點存在著較大的差別，需要針對幾種典型的建筑類型進行負荷計算分析，得到建筑負荷逐時變化特點。根據區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，計算得到各類建筑的建筑面積，選取各類建筑中的典型建筑，使用鴻業(yè)負荷計算軟件（諧波反應法）進行建筑空調設計日逐時冷負荷計算[7]。

3 區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站冷負荷及同時使用系數的確定

在明確了區(qū)域建筑規(guī)劃方案中各建筑的冷負荷基礎上，區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站逐時負荷情況即為[6]:

Fnk-各建筑的逐時負荷，（n=0，1，2，……23），（k=住宅，商用，旅館，辦公，文體）；

Pk-各類建筑本身的同時使用系數；

Sk-各類建筑的面積。

F-區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站負荷；

T-區(qū)域同時使用系數。

由此即可確定區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站冷負荷以及同時使用系數。

4 計算實例

重慶市江北城CBD區(qū)域位于長江、嘉陵江兩江交匯處，江北城區(qū)域總計建筑面積為630.50萬m2，其中地上建筑面積520.50萬m2，地下建筑面積110.00萬m2。江北城共分為A、B、C三個地塊，其中A區(qū)主要為商業(yè)用地，B區(qū)為商業(yè)、娛樂、旅游等綜合用地，C區(qū)為住宅用地。由于江北城CBD區(qū)域內各類建筑規(guī)劃面積已經確定，確定江北城CBD區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站負荷及同時使用系數時，可直接根據表1確定各類建筑面積。此外，江北城CBD區(qū)域供冷系統(tǒng)初步服務對象為公共建筑，住宅建筑不在服務范圍內。

表1 江北城CBD區(qū)域規(guī)劃主要經濟指標（萬m2）

各類建筑冷負荷計算如下。

4.1 旅館建筑

選取江北城CBD區(qū)域某酒店作為旅館建筑模板，使用鴻業(yè)暖通負荷計算軟件7.0進行冷負荷計算，基本參數設定如下:建筑面積為29650m2，照明標準為20W/m2，人員密度為0.05人/m2，每人新風量為30m3/h·人，電子設備發(fā)熱量為13W/m2。圍護結構熱工參數根據重慶市《公共建筑節(jié)能（綠色建筑）設計標準》GBJ50-052-2013確定，并取上限值。

建筑冷負荷情況:夏季逐時最大總冷負荷（含新風/全熱）為3115.09kW， 夏季最大總冷負荷 （含新風/全熱）為3737.00kW，夏季最大室內冷負荷為2664.49kW，夏季新風冷負荷為450.08kW，夏季冷負荷同時使用系數為0.83。

4.2 辦公建筑

選取江北城CBD區(qū)域某寫字樓作為辦公建筑模板，使用鴻業(yè)暖通負荷計算軟件7.0進行冷負荷計算，基本參數設定如下:建筑面積29650m2，照明標準30W/m2，人員密度0.1人/m2，每人新風量30m3/h·人，電子設備發(fā)熱量5W/m2。圍護結構熱工參數根據重慶市《公共建筑節(jié)能（綠色建筑）設計標準》GBJ50-052-2013確定，取上限值。

辦公建筑冷負荷情況:夏季逐時最大總冷負荷（含新風/全熱）為5614.64kW，夏季最大總冷負荷 （含新風/全熱）為6879.00kW，夏季最大室內冷負荷為4943.03kW，夏季新風冷負荷為670.97kW，夏季冷負荷同時使用系數為0.82。

4.3 商業(yè)建筑

選取江北城CBD區(qū)域某商場作為商業(yè)建筑模板，使用鴻業(yè)暖通負荷計算軟件7.0進行冷負荷計算，基本參數設定如下:建筑面積8302m2，照明標準40W/m2，人員密度0.7人/m2，每人新風量20m3/h·人，電子設備發(fā)熱量13W/m2。圍護結構熱工參數根據重慶市《公共建筑節(jié)能（綠色建筑）設計標準》GBJ50-052-2013確定，取上限值。

商業(yè)建筑冷負荷情況:夏季逐時最大總冷負荷（含新風）為2242.39kW， 夏季最大總冷負荷 （含新風/全熱）為2585.00kW，夏季最大室內冷負荷為1518.27kW，夏季新風冷負荷為724.12kW，夏季冷負荷同時使用系數為0.87。

4.4 文娛建筑

選取江北城CBD區(qū)域某圖書館作為文娛建筑模板，使用鴻業(yè)暖通負荷計算軟件7.0進行冷負荷計算，基本參數設定如下:建筑面積8540m2，照明標準30W/m2，人員密度0.3人/m2，每人新風量30m3/h·人，電子設備發(fā)熱量5W/m2。圍護結構熱工參數根據重慶市《公共建筑節(jié)能（綠色建筑）設計標準》GBJ50-052-2013確定，取上限值。

文娛建筑冷負荷情況:夏季逐時最大總冷負荷（含新風）為1248.88kW， 夏季最大總冷負荷 （含新風/全熱）為1261.00kW，夏季最大室內冷負荷為791.87kW，夏季新風冷負荷為457.01kW，夏季冷負荷同時使用系數為0.99。

根據圖1中各建筑逐時冷負荷計算結果，計算出各建筑單位面積逐時冷負荷后，再乘以各建筑相應規(guī)劃建筑面積和同時使用系數，并逐時求和，得到區(qū)域供冷全天逐時冷負荷情況:

圖1 不同建筑類型夏季總冷負荷逐時變化曲線

圖2 區(qū)域供冷系統(tǒng)全天逐時冷負荷變化趨勢圖

表2 區(qū)域供冷系統(tǒng)最大總冷負荷表（kW）

由圖2和表2可知，區(qū)域供冷系統(tǒng)夏季冷負荷最大時刻為15:00，即區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站設計冷負荷為500943.00kW。區(qū)域各類建筑最大總冷負荷之和為729470.90kW，代入公式（3）可得江北城CBD區(qū)域供冷系統(tǒng)冷負荷同時使用系數T值為:

5 結語

區(qū)域供冷系統(tǒng)因其運行效率高、安全可靠和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，廣泛應用于區(qū)域性建筑中。而區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站負荷預測和同時使用系數的確定對于系統(tǒng)的經濟、節(jié)能運行至關重要。借助鴻業(yè)負荷計算軟件對重慶市江北嘴區(qū)域供冷項目各終端建筑的總冷負荷進行逐時計算分析得到其能源站設計總冷負荷為500943.00kW，進而計算出其冷負荷的同時使用系數為0.69。此法簡單、快捷、需要區(qū)域供冷項目信息量少且具有普適性，可為今后區(qū)域供冷系統(tǒng)能源站負荷預測及同時使用系數的確定提供參考。

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