某商業綜合體空調系統全年冷熱負荷動態模擬及分析

余紅海

(安徽省建筑設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230022)

1 工程概況

某商業綜合體位于湖北省黃岡市，地下1層，地上5層，地下1層主要為設備用房，地上主要為室內步行街、主力店、餐飲、健身、兒童業態、影城及超市等。建筑高度 23.9 m，建筑面積約 10.1萬m2，其中地上建筑面積約9.4萬m2，設計借助BIM技術，將二維施工圖轉為三維可視圖，并在三維構件中植入各相關數據信息，冷源采用電制冷冷水機組，熱源采用真空熱水鍋爐。夏季空調室外計算干球溫度為35.5℃，夏季空調室外計算濕球溫度為 28.0℃，冬季空調室外計算干球溫度為-2.5℃，冬季室外計算相對濕度為74%。

2 商業綜合體空調全年冷、熱負荷動態模擬及分析

2.1 項目所在地氣象參數(參考武漢市，摘自“中國標準氣象數據CSWD”)：

從圖1、圖2可得出：最熱月出現在7月，為7月31日17時，日最高溫度：38.8℃，最冷月出現在1月，為1月24日8時，日最低溫度：-3.9℃。

圖1 日逐時干球溫度

圖2 月最高、最低、平均干球溫度

2.2 中央空調全年冷、熱負荷動態模擬及分析

采用鴻業全年負荷計算及能耗分析軟件(HY-EP 5.0)，錄入空調室內外計算參數(新風量、燈光/設備負荷等)，對項目中央空調系統進行全年負荷動態模擬計算及能耗模擬分析，其中空調期設置為：制冷期,4月15日～10月31日；供暖期，11月13日～次件3月06日。

2.2.1 模型建立

使用Revit軟件建立建筑計算模型，如圖3所示，并導出GBXML空間文件，在HY-EP中通過BIM接口功能導入GBXML文件，將Revit建筑模型中的空間數據(設計參數、計劃表、圍護構造等)導入到軟件中，如圖4～圖6所示，直接進行全年負荷及能耗模擬計算。

圖3 BIM建筑模型導入

圖4 冷熱源模型設定

圖5 商鋪空調-末端風機盤管模型設定

圖6 主力店空調-全空氣系統模型設定

2.2.2 模擬結果及分析

1)全年負荷報表及分析

(1)負荷月報表:如圖7所示。

圖7 負荷月報表現

(2)全年逐時負荷報表:如圖8所示。

圖8 全年逐時負荷

(3)結論:全年冷負荷最大值出現日為7月19日，7月、8月為冷負荷最大月；熱負荷最大值出現日為1月16日，12月、1月為熱負荷最大月；商業綜合體全年累計總冷負荷為901.8萬kWh，全年累計總熱負荷為320.1萬kWh，新風負荷約占總負荷的32%。

2)全年能耗報表及分析

(1)電能耗月表:如圖9所示。

圖9 電能耗月表

(2)燃氣能耗月表:如圖10所示。

圖10

(3)結論:冷源設備制冷季耗電量為207.6萬kWh，熱源設備天然氣耗氣量為185.4萬kWh，折合為26萬m3燃氣(單位數量能源等效電轉化效率為7.133 kwh電/m3燃氣)。

由此得出：商業綜合體制冷季單位建筑面積耗電量為23.3 kWh/m2；供暖季單位建筑面積耗氣量為2.92 m3/m2。

3 結論與建議

結合全年負荷動態模擬，總結如下：

(1) 模擬得出：商業綜合體冷負荷最大月出現在7月、8月，熱負荷最大月出現在1月、2月，新風負荷約占總負荷的32%，商業綜合體冷負荷受新風、燈光、設備、人員等因素影響較大，圍護結構影響相對較小。

(2) 模擬得出：商業綜合體制冷季(4～10月份)單位建筑面積耗電費用為18.85元/m2；供暖季(11～3月份)單位建筑面積耗氣費用為9.4元/m2(電費為0.81元/kWh，燃氣費為3.3元/m3)。

(3) 商業綜合體建議內、外分區，并設置冷卻塔免費供冷系統。過渡季節，作為商鋪免費冷源，同時，主力店、影院、超市等大空間采用全新風工況運行，具有較為顯著的節能效果。