某商業建筑冷熱源優化方案

張家瑤，高瑞凱

（安徽省建筑設計研究總院股份有限公司，合肥 230022）

0 引言

近年來，我國能源消耗穩步增長，建筑能耗中公共建筑能耗是重要組成部分，大型公共建筑單位建筑面積折合電耗為70～300kWh/（m2.a），商業綜合體建筑是大型公共建筑中的典型高能耗建筑，研究商業建筑冷熱源優化，對于推動我國建筑節能事業發展具有重大意義。

1 項目概況

該商業建筑位于安徽省合肥市，建筑地下二層，地上七層，地下建筑面積34000m2，地上建筑面積為62000m2；建筑總面積為96000m2，空調面積約50000m2，建筑高度42.66m。地下一層為超市，地下二層為機械停車庫，地上1-6層均為商場，7層為電影院。

2 設計參數

2.1 室內空氣計算參數室內空氣計算參數見表1。

表1 室內空氣計算參數

2.2 人員密度及新風量取值

對于商場內人員密度情況，結合商場業態分布及以往經驗，確定各樓層各部位人員密度取值及對應的新風量取值見表2。

表2 人員密度及新風量

3 負荷計算與冷熱源優化

3.1 夏季冷負荷

3.1.1 負荷計算

采用鴻業負荷6.0對該項目進行細化條件后的逐時負荷計算，可得設計日最大負荷時為16:00，總冷負荷8788kW，夏季冷指標175W/m2；最小負荷時為22:00，總冷負荷8644kW。由此可見，對于商業綜合體建筑，在設計日設計人數條件下全天負荷隨時間變化波動極小。

對最大時刻冷負荷構成進行拆分，可以得出冷負荷構成詳圖1，人體負荷及供給人員的新風負荷占總負荷70%，若商場內部人員較設計取值減少1/2，總冷負荷將會降低35%。

圖1 冷負荷構成

3.1.2 設計選型優化

（1）確定多臺冷水機組組合方式：

小機組設計制冷容量Qx=Qmin/r

單臺大機組設計容量Qd=Qx/R

大機組的安裝臺數n=(Qmax-Qx)/Qd

式中，Qmax為建筑設計冷負荷，Qmin為建筑最小冷負荷，r為小機組允許最低負荷率，R為大機組允許最低負荷率。

根據以上公式，結合負荷計算分析結果，確定冷水機組選型見表3，原設計選用冷源設備見表4，初投資對比見表5。

表3 冷水機組及配套設備選型

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表4 原設計冷水機組及配套設備選型

由表5可見，冷源初投資共節省750萬元。

表5 冷源初投資對比表

根據表3、表4總裝機功率差值計算運行費用節省情況：夏季運行費按年運行天數120天，每天平均運行約12小時，平均每小時按總電量負荷50%估算。

總運行費差價為：（3232-1769）×120×12×0.5×1.1=115.9萬/年。

3.2 冬季熱負荷

采用鴻業負荷6.0對該項目進行負荷計算，冬季空調面積約45000 m2（負一層超市部分冬季不制熱），建筑總熱負荷3450kW，熱指標76W/m2；其中冬季新風熱負荷3185kW，占總熱負荷約90%，設備故障時可短時間降低室內新風量以保證室內溫度，故選擇兩臺1800kW換熱器，節約設備初投資及一次側熱網增容費用。據熱源初投資比較，詳見表6，熱源初投資節省約198萬元。

表6 熱源初投資對比表

4 結論

本項目在空調系統設計前期，根據商業建筑使用特性，對室內設計參數進行了細化處理，并以此為基礎進行了詳細的冷熱負荷計算及分析，綜合考慮商業建筑運行特性、負荷占比等因素，對冷熱源設備進行合理選型配置，冷熱源優化共節省初投資948萬元，夏季運行費用節省約115.9萬元/年，冷熱源優化成果顯著。

本項目自投入使用以來，經過一個制冷季，運行情況良好，可同時兼顧商場工作日人員較少與周末節假日人員較多時的空調運行，具有較好的靈活性，但介于現場流量測點安裝的問題，一直未能收集到有效的供冷量數據，待問題解決后另作分析。