某商業(yè)建筑冷熱源優(yōu)化方案

張家瑤，高瑞凱

（安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，合肥 230022）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)能源消耗穩(wěn)步增長(zhǎng)，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(yè)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(yè)建筑冷熱源優(yōu)化，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)建筑節(jié)能事業(yè)發(fā)展具有重大意義。

1 項(xiàng)目概況

該商業(yè)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(diào)面積約50000m2，建筑高度42.66m。地下一層為超市，地下二層為機(jī)械停車(chē)庫(kù)，地上1-6層均為商場(chǎng)，7層為電影院。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)

2.2 人員密度及新風(fēng)量取值

對(duì)于商場(chǎng)內(nèi)人員密度情況，結(jié)合商場(chǎng)業(yè)態(tài)分布及以往經(jīng)驗(yàn)，確定各樓層各部位人員密度取值及對(duì)應(yīng)的新風(fēng)量取值見(jiàn)表2。

表2 人員密度及新風(fēng)量

3 負(fù)荷計(jì)算與冷熱源優(yōu)化

3.1 夏季冷負(fù)荷

3.1.1 負(fù)荷計(jì)算

采用鴻業(yè)負(fù)荷6.0對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化條件后的逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算，可得設(shè)計(jì)日最大負(fù)荷時(shí)為16:00，總冷負(fù)荷8788kW，夏季冷指標(biāo)175W/m2；最小負(fù)荷時(shí)為22:00，總冷負(fù)荷8644kW。由此可見(jiàn)，對(duì)于商業(yè)綜合體建筑，在設(shè)計(jì)日設(shè)計(jì)人數(shù)條件下全天負(fù)荷隨時(shí)間變化波動(dòng)極小。

對(duì)最大時(shí)刻冷負(fù)荷構(gòu)成進(jìn)行拆分，可以得出冷負(fù)荷構(gòu)成詳圖1，人體負(fù)荷及供給人員的新風(fēng)負(fù)荷占總負(fù)荷70%，若商場(chǎng)內(nèi)部人員較設(shè)計(jì)取值減少1/2，總冷負(fù)荷將會(huì)降低35%。

圖1 冷負(fù)荷構(gòu)成

3.1.2 設(shè)計(jì)選型優(yōu)化

（1）確定多臺(tái)冷水機(jī)組組合方式：

小機(jī)組設(shè)計(jì)制冷容量Qx=Qmin/r

單臺(tái)大機(jī)組設(shè)計(jì)容量Qd=Qx/R

大機(jī)組的安裝臺(tái)數(shù)n=(Qmax-Qx)/Qd

式中，Qmax為建筑設(shè)計(jì)冷負(fù)荷，Qmin為建筑最小冷負(fù)荷，r為小機(jī)組允許最低負(fù)荷率，R為大機(jī)組允許最低負(fù)荷率。

根據(jù)以上公式，結(jié)合負(fù)荷計(jì)算分析結(jié)果，確定冷水機(jī)組選型見(jiàn)表3，原設(shè)計(jì)選用冷源設(shè)備見(jiàn)表4，初投資對(duì)比見(jiàn)表5。

表3 冷水機(jī)組及配套設(shè)備選型

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表4 原設(shè)計(jì)冷水機(jī)組及配套設(shè)備選型

由表5可見(jiàn)，冷源初投資共節(jié)省750萬(wàn)元。

表5 冷源初投資對(duì)比表

根據(jù)表3、表4總裝機(jī)功率差值計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省情況：夏季運(yùn)行費(fèi)按年運(yùn)行天數(shù)120天，每天平均運(yùn)行約12小時(shí)，平均每小時(shí)按總電量負(fù)荷50%估算。

總運(yùn)行費(fèi)差價(jià)為：（3232-1769）×120×12×0.5×1.1=115.9萬(wàn)/年。

3.2 冬季熱負(fù)荷

采用鴻業(yè)負(fù)荷6.0對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，冬季空調(diào)面積約45000 m2（負(fù)一層超市部分冬季不制熱），建筑總熱負(fù)荷3450kW，熱指標(biāo)76W/m2；其中冬季新風(fēng)熱負(fù)荷3185kW，占總熱負(fù)荷約90%，設(shè)備故障時(shí)可短時(shí)間降低室內(nèi)新風(fēng)量以保證室內(nèi)溫度，故選擇兩臺(tái)1800kW換熱器，節(jié)約設(shè)備初投資及一次側(cè)熱網(wǎng)增容費(fèi)用。據(jù)熱源初投資比較，詳見(jiàn)表6，熱源初投資節(jié)省約198萬(wàn)元。

表6 熱源初投資對(duì)比表

4 結(jié)論

本項(xiàng)目在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)前期，根據(jù)商業(yè)建筑使用特性，對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了細(xì)化處理，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)的冷熱負(fù)荷計(jì)算及分析，綜合考慮商業(yè)建筑運(yùn)行特性、負(fù)荷占比等因素，對(duì)冷熱源設(shè)備進(jìn)行合理選型配置，冷熱源優(yōu)化共節(jié)省初投資948萬(wàn)元，夏季運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省約115.9萬(wàn)元/年，冷熱源優(yōu)化成果顯著。

本項(xiàng)目自投入使用以來(lái)，經(jīng)過(guò)一個(gè)制冷季，運(yùn)行情況良好，可同時(shí)兼顧商場(chǎng)工作日人員較少與周末節(jié)假日人員較多時(shí)的空調(diào)運(yùn)行，具有較好的靈活性，但介于現(xiàn)場(chǎng)流量測(cè)點(diǎn)安裝的問(wèn)題，一直未能收集到有效的供冷量數(shù)據(jù)，待問(wèn)題解決后另作分析。