某能源站負荷計算分析

陳海峰 劉英俊 曾鍇

（1.中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南長沙 410007 2.湖南省建筑設計院有限公司 湖南長沙 410012 3.湖南省第五工程有限公司 湖南株洲 412000）

1 概述

隨著國內能源問題及環境保護問題日益突出，具有較高能源利用效率的區域能源系統得到了快速發展。在全球資源競爭比較激烈的情況下，區域能源系統優越性明顯。在區域能源系統的建設過程中，前期負荷估算特別重要，它的準確與否決定了整個項目投資的成敗。本文以長沙地區某能源站為例，敘述區域能源站的負荷估算內容，供設計師進行參考價。

2 計算參數

2.1 長沙地區室外設計參數

室外氣象參數按《中國建筑熱環境分析專用氣象數據集》和《實用供暖空調設計手冊》取值，室外氣象數據如圖1所示。

圖1 逐時干球溫度

2.2 長沙地區設計日室外氣象參數

依據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736—2012），設計日空調負荷計算的室外氣象參數如表1所示。

表1 長沙室外氣象設計參數

2.3 室內設計參數

根據項目所在區域開發規劃和地塊上建筑性質，大致確定以下幾種功能類型，根據《公共建筑節能設計標準》（GB 50189—2015）和《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736—2012），確定空調室內設計參數如表2所示。

表2 舒適性空調室內設計參數

3 區域地塊面積及業態分布

能源站地塊總建筑面積約為159.6萬m2，存在各種不同商業（務）業態，歸納整理各區各類商業（務）業態建筑建筑面積如表3所示。

表3 各業態建筑面積統計

4 冷熱負荷預測估算方法

冷熱負荷的準確預測和計算是區域能源設計的關鍵。能源站的設計負荷直接關系到能源站的建設規模，關系到能源站的裝機容量、輸配系統、供能管網、初投資及分期實施、運營狀況等。準確的冷熱負荷預測可以保證能源站節能、高效、環保、經濟的運行，是實現能源站項目可持續運行的重要基礎。目前常用的區域能源冷熱負荷預測和計算有以下兩種方法：

4.1 面積負荷指標法

面積負荷指標法，是指采用單位面積負荷指標法估算出各種主要建筑類型的負荷，再把各單體建筑的負荷通過簡單疊加，然后乘以同時使用系數及設計日逐時負荷系數。計算中的指標值和系數值選取常根據手冊及經驗，缺乏理論依據，這種方法能夠快速得出能源站的負荷，然而各單體建筑的用能需求不可能在同一時間發生，所以這種方法往往會高估能源站的負荷，無法反映任意時刻的冷熱負荷的分布情況。

4.2 能耗動態模擬法

能耗動態模擬法，該方法以計算機能耗模擬軟件為平臺，根據典型年氣象參數、詳細的建筑信息以及設計參數，計算該建筑的逐時負荷。目前，國內外已經開發了很多的能耗模擬軟件，如DOE-2，Energyplus，DeST等。應用能耗模擬軟件可以獲得該建筑全年逐時冷負荷，通過分析逐時負荷的動態特性，可以得到系統的峰值負荷、負荷的季節變化、日間變化及逐時變化，進而可以獲得不同比率的部分負荷下系統運行時間。

面積負荷指標法不能反映任意時刻的冷熱負荷的分布情況，因此也無法預測某個時刻能源站設備的運行情況，因此在區域能源站設計時不能單純采用此方法。近年來，區域能源站的能耗預測方法逐漸趨向能耗動態模擬法。

本項目應采用能耗動態模擬法，利用能耗模擬軟件對項目內幾種典型類建筑進行建模模擬，得到各類建筑的全年逐時負荷，同時考慮到各類建筑的接入率與同時使用系數，匯總得到區域能源站全年的逐時空調冷熱負荷逐時值，參考《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736—2012）中冷負荷采用不保證50h及熱負荷不保證1d的原則確定區域能源站冷熱負荷。

5 冷熱負荷估算

5.1 典型建筑的全年逐時負荷

參照《湖南省公共建筑節能設計標準》（DBJ 43/003—2017）建立各典型建筑的模型，利用DeST進行能耗模擬，得到各類建筑的全年逐時單位空調面積負荷如圖2～圖5所示。

圖2 辦公建筑負荷曲線

圖3 賓館建筑負荷曲線

圖4 商場建筑負荷曲線

圖5 公寓建筑負荷曲線

5.2 冷、熱負荷

根據陸耀慶主編的《實用供熱空調設計手冊》第二版和《全國民用建筑工程設計技術措施》（暖通空調.動力）對區域供能同時使用系數取值的說明“區域供冷、供熱進行容量計算時，應根據各分區的功能與用冷特點，考慮同時使用系數及接入率等，統計出各類建筑各類型建筑面積統計表。

表4 各類建筑系數

表5 各類建筑面積統計

計算得出能源站全年負荷曲線。

圖6 能源站全年負荷曲線

參考《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736—2012）4.1.2-4.1.10的規定，夏季按歷年平均不保證50h，冬季按歷年平均不保證1d（根據統計，夏季50h的不保證小時數集中分布在5d左右，參考夏季歷年平均不保證5d，本次冬季不保證小時數取10h）選取能源站的設計負荷，供能區冷熱負荷見表6。

表6 供能區冷熱負荷