□文/張巧麟 王 硯 李 君

城市集中式能源系統(tǒng)符合當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展理念，即在相對(duì)集中區(qū)域內(nèi)設(shè)置一座或多座集中式能源系統(tǒng)，采用清潔能源為區(qū)域內(nèi)建筑提供供冷、供熱服務(wù)。這種集中式能源形式具有明顯的節(jié)能效果，綜合能源消耗低，能源特別是可再生能源利用率和利用水平高；可以相對(duì)集中的采取環(huán)保措施，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)零排放。例如集中設(shè)置冷卻塔，可采用隔音措施集中降噪，使區(qū)域有一個(gè)良好的聲環(huán)境；集中設(shè)置低氮燃?xì)鈾C(jī)組，可有效減小污染物對(duì)大氣的污染。

天津市某大型公共建筑群需一座集中式能源站為其提供供冷、供熱。天津位于中緯度歐亞大陸東岸，主要受季風(fēng)環(huán)流的支配，是東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，屬溫帶季風(fēng)氣候；年平均氣溫11.4～12.9℃；1月最冷，平均氣溫-3～-5℃；7月最熱，平均氣溫26～27℃。

1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)區(qū)域建筑設(shè)計(jì)圖紙，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1-表5。

表1 建筑1室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

續(xù)表1

表2 建筑2室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

表3 建筑3室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

續(xù)表3

表4 建筑4室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

表5 建筑5室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2 動(dòng)態(tài)逐時(shí)模擬用能負(fù)荷

2.1 計(jì)算工具

采用eQuest計(jì)算軟件對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行模擬分析，對(duì)區(qū)域建筑進(jìn)行建模，分別得出各個(gè)建筑的全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷?？紤]到能源站的集中性，將各個(gè)建筑的冷熱負(fù)荷進(jìn)行逐時(shí)疊加得到項(xiàng)目整體全年逐時(shí)負(fù)荷結(jié)果并作為能源站設(shè)計(jì)分析依據(jù)。建模過(guò)程需要輸入圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建筑的運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表以及內(nèi)部負(fù)荷等信息。

2.2 計(jì)算結(jié)果

負(fù)荷計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 區(qū)域用能負(fù)荷

續(xù)表6

3 空調(diào)冷負(fù)荷特性分析

全年逐時(shí)冷負(fù)荷變化曲線見(jiàn)圖1。

圖1 逐時(shí)冷負(fù)荷變化

由圖1可知，最大冷負(fù)荷為20.9 MW，出現(xiàn)在7月下旬。

冷負(fù)荷主要來(lái)自于窗戶，其帶來(lái)的冷負(fù)荷占設(shè)計(jì)日總冷負(fù)荷的34%，其他主要負(fù)荷來(lái)源是新風(fēng)負(fù)荷和照明系統(tǒng)散熱帶來(lái)的熱負(fù)荷，分別占總冷負(fù)荷的24%和17%。在其他時(shí)段，冷負(fù)荷也呈現(xiàn)出了類似的比例分配。日逐時(shí)冷負(fù)荷變化受很多因素影響，如室外氣溫，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等，甚至周末和平時(shí)人流密度的不同，照明系統(tǒng)使用時(shí)間的變化也會(huì)影響到冷負(fù)荷的強(qiáng)度和時(shí)間分布。由窗戶及新風(fēng)帶來(lái)的負(fù)荷占設(shè)計(jì)日總冷負(fù)荷的58%，由此可見(jiàn)室外氣象條件（尤其是室外溫度）對(duì)建筑負(fù)荷的影響很大?？傮w來(lái)說(shuō)，冷負(fù)荷在14:00—15:00出現(xiàn)最大值，而此時(shí)往往是室外溫度最高的時(shí)段。

根據(jù)對(duì)全年冷負(fù)荷計(jì)算，本區(qū)域全年供冷量為14 541.7 MW·h，供冷量指標(biāo)為 74.6 kW·h/m2。

4 空調(diào)熱負(fù)荷特性分析

全年逐時(shí)熱負(fù)荷變化曲線見(jiàn)圖2。

由圖2可知，最大熱負(fù)荷為14.18MW，出現(xiàn)在1月。

同冷負(fù)荷類似，熱負(fù)荷主要來(lái)自于窗戶傳熱和新風(fēng)負(fù)荷，其總和甚至超過(guò)了熱負(fù)荷總量。在制熱條件下，太陽(yáng)輻射以及內(nèi)負(fù)荷散熱起到了抵消一部分熱負(fù)荷的作用，其總量為5.0 MW。同冷負(fù)荷相同，熱負(fù)荷同樣受室內(nèi)外條件的綜合影響，導(dǎo)致每天的負(fù)荷分布都有所不同。而熱負(fù)荷同樣與室外溫度有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。在下14:00—15:00時(shí)室外溫度通常最高，而此時(shí)熱負(fù)荷也會(huì)顯著降低到最低點(diǎn)。

圖2 逐時(shí)熱負(fù)荷變化

根據(jù)對(duì)全年熱負(fù)荷計(jì)算，本區(qū)域全年供熱量為15 938.5 MW·h，供熱量指標(biāo)為 81.8 kW·h/m2。

5 結(jié)語(yǔ)

冷熱負(fù)荷作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料，單獨(dú)依靠建筑總冷熱負(fù)荷計(jì)算會(huì)造成設(shè)計(jì)允余過(guò)大，從而導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目投資及運(yùn)行成本增大。特別是區(qū)域性建筑能源站，周邊若無(wú)增容的項(xiàng)目接入，在整個(gè)經(jīng)營(yíng)期內(nèi)將是極大的浪費(fèi)?？茖W(xué)合理的冷熱負(fù)荷是大型集中能源站的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，采用動(dòng)態(tài)逐時(shí)模擬計(jì)算軟件分析了負(fù)荷來(lái)源的各個(gè)因素，不僅考慮了建筑能耗也考慮了由于業(yè)態(tài)特征、人流量等變化造成的負(fù)荷變化，計(jì)算出的負(fù)荷是接近實(shí)際情況的。