某商业综合体空调系统全年冷热负荷动态模拟及分析

余红海

(安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230022)

1 工程概况

某商业综合体位于湖北省黄冈市，地下1层，地上5层，地下1层主要为设备用房，地上主要为室内步行街、主力店、餐饮、健身、儿童业态、影城及超市等。建筑高度 23.9 m，建筑面积约 10.1万m2，其中地上建筑面积约9.4万m2，设计借助BIM技术，将二维施工图转为三维可视图，并在三维构件中植入各相关数据信息，冷源采用电制冷冷水机组，热源采用真空热水锅炉。夏季空调室外计算干球温度为35.5℃，夏季空调室外计算湿球温度为 28.0℃，冬季空调室外计算干球温度为-2.5℃，冬季室外计算相对湿度为74%。

2 商业综合体空调全年冷、热负荷动态模拟及分析

2.1 项目所在地气象参数(参考武汉市，摘自“中国标准气象数据CSWD”)：

从图1、图2可得出：最热月出现在7月，为7月31日17时，日最高温度：38.8℃，最冷月出现在1月，为1月24日8时，日最低温度：-3.9℃。

图1 日逐时干球温度

图2 月最高、最低、平均干球温度

2.2 中央空调全年冷、热负荷动态模拟及分析

采用鸿业全年负荷计算及能耗分析软件(HY-EP 5.0)，录入空调室内外计算参数(新风量、灯光/设备负荷等)，对项目中央空调系统进行全年负荷动态模拟计算及能耗模拟分析，其中空调期设置为：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软件建立建筑计算模型，如图3所示，并导出GBXML空间文件，在HY-EP中通过BIM接口功能导入GBXML文件，将Revit建筑模型中的空间数据(设计参数、计划表、围护构造等)导入到软件中，如图4～图6所示，直接进行全年负荷及能耗模拟计算。

图3 BIM建筑模型导入

图4 冷热源模型设定

图5 商铺空调-末端风机盘管模型设定

图6 主力店空调-全空气系统模型设定

2.2.2 模拟结果及分析

1)全年负荷报表及分析

(1)负荷月报表:如图7所示。

图7 负荷月报表现

(2)全年逐时负荷报表:如图8所示。

图8 全年逐时负荷

(3)结论:全年冷负荷最大值出现日为7月19日，7月、8月为冷负荷最大月；热负荷最大值出现日为1月16日，12月、1月为热负荷最大月；商业综合体全年累计总冷负荷为901.8万kWh，全年累计总热负荷为320.1万kWh，新风负荷约占总负荷的32%。

2)全年能耗报表及分析

(1)电能耗月表:如图9所示。

图9 电能耗月表

(2)燃气能耗月表:如图10所示。

图10

(3)结论:冷源设备制冷季耗电量为207.6万kWh，热源设备天然气耗气量为185.4万kWh，折合为26万m3燃气(单位数量能源等效电转化效率为7.133 kwh电/m3燃气)。

由此得出：商业综合体制冷季单位建筑面积耗电量为23.3 kWh/m2；供暖季单位建筑面积耗气量为2.92 m3/m2。

3 结论与建议

结合全年负荷动态模拟，总结如下：

(1) 模拟得出：商业综合体冷负荷最大月出现在7月、8月，热负荷最大月出现在1月、2月，新风负荷约占总负荷的32%，商业综合体冷负荷受新风、灯光、设备、人员等因素影响较大，围护结构影响相对较小。

(2) 模拟得出：商业综合体制冷季(4～10月份)单位建筑面积耗电费用为18.85元/m2；供暖季(11～3月份)单位建筑面积耗气费用为9.4元/m2(电费为0.81元/kWh，燃气费为3.3元/m3)。

(3) 商业综合体建议内、外分区，并设置冷却塔免费供冷系统。过渡季节，作为商铺免费冷源，同时，主力店、影院、超市等大空间采用全新风工况运行，具有较为显著的节能效果。