热电冷联产零碎中负荷的模拟计算

热电冷联产系统中负荷的模拟计算摘要：热电冷负荷的模拟计算是热电冷联产系统优化配置的基础，负荷计算结果的准确性将直接影响到联产系统方案设计的好坏。本文从不同类型建筑热电冷负荷的基本构成出发，在对不同建筑类型负荷的变化特点进行分析的基础上，提出“负荷因子”的概念，进而得出了负荷模拟计算的基本原理；并以写字楼为例，提出了写字楼的负荷预测模型，并对其电力负荷模型进行了初步的验证，实测值与预测值吻合较好，其可用于写字楼联产系统中负荷的模拟预测，为热电冷联产系统的优化设计奠定了基础。关键字：热电冷联产负荷模拟计算写字楼负荷预测模型1.前言在热电冷联产系统的方案设计中，热电冷负荷的模拟计算是热电冷联产系统优化设计的基础，负荷计算结果的准确性对联产系统优化设计的成败起着至为关键的作用。然而，在建筑的规划阶段，一般只能确定该建筑最基本的信息：如使用功能和相应面积等，它反映的只是该建筑类型的共性。如何从这些基本信息来模拟不同建筑类型的热电冷负荷呢？目前，在热电冷联产系统方案设计中，热电冷负荷计算常采用建筑物的设计负荷来进行，即根据每平方米的设计热负荷、冷负荷与电负荷来计算建筑物的总热电冷负荷。楼宇热电冷联产系统机组的选取，常采取以电基本负荷定机组容量、电力并网不上网的设计原则，经济性的评价也采取规定运行小时数的方法来进行。这种传统的设计方法可以初步确定机组的容量，但由于设计负荷不能反映出不同建筑类型负荷的逐时变化特点，不能反映热电冷负荷间的相互作用与联系，方案也就难以在分时电价模式下进行模拟，也就不能给出各个不同时段机组具体的运行策略，不能对系统进行全年逐时的技术经济模拟分析[1-2]，因而，基于传统设计负荷方法的联产方案，也就难以做到真正的优化设计。本文在对不同建筑类型负荷的基本构成及变化特点进行分析的基础上，提出利用“负荷因子”来反映不同建筑类型负荷的逐时变化特点，进而得出了负荷模拟计算的基本原理；并以写字楼为例，提出了写字楼的负荷预测模型，2.负荷模拟计算原理在建筑的规划阶段，一般只能确定该建筑最基本的信息，如建筑的使用功能和相应面积等，每种建筑类型负荷的基本构成及变化特点是不一样的。负荷的构成及大小由建筑的使用功能、建筑级别等决定，它反映了设计负荷的概念；而负荷的逐时变化特点主要由建筑的使用功能、作息模式等因素决定，它主要反映了不同建筑类型之间差别。因而，对同种类型建筑来说，负荷的逐时变化特点可以利用一个反映该建筑类型属性的无因次因子来表述，在这里，我们把这无因次因子称为“负荷因子”，它反映的是负荷的逐时变化信息，是一个介于0～1之间逐时变化的无纲量数。各不同建筑类型的“负荷因子”，是在对该建筑类型的负荷变化机理进行分析的基础上，模拟计算而获得的。在不知道建筑更深入信息的情况下，其可根据该建筑类型的典型设置条件来相应求取。2.1冷热负荷的计算建筑的冷热负荷主要包括：围护结构传热负荷、新风负荷、人员设备负荷等，这三种负荷基本上各占总负荷的三分之一左右。围护结构传热负荷主要与建筑的围护结构及地理位置有关，而对于同地同种类型同档次的建筑而言，围护结构一般相差不大。新风负荷主要与人员的作息时间及密度等相关，人员设备负荷的大小主要与建筑类型及作息时间有关。当建筑类型确定时，人员设备及新风负荷的相对逐时变化信息就可基本确定了。因而，冷热负荷逐时的变化信息主要与建筑类型有关，即“负荷因子”主要由建筑类型来决定。另外，由于同种类型建筑的级别和服务对象的差别，其冷热负荷相对大小也会相差较大，因而，可将每种类型建筑的冷热负荷分高、中、低三个等级来处理。这样就可通过设计负荷或在调研分析的基础上，确定不同等级负荷的相对大小，结合“负荷因子”的概念，就可最终确定规划阶段不同建筑类型的逐时冷热负荷，其建模计算流程如图12.2电负荷的模拟计算电力负荷主要由不同建筑功能房间内各种用电设备所造成。电力负荷的大小及逐时变化特征与建筑物内各种用电设备的安装功率、设备的耗电使用性能及作息时间直接相关。根据常见的用电设备，电力负荷主要由如下几种类型构成：（1）照明：包括各种功能房间照明（如办公室、客房、商店等）、楼梯过道照明、立面照明、安全和疏散诱导照明等；其安装功率主要取决于建筑类型和房间功能，不同的建筑类型和房间功能有不同的照明安装功率指标；而各设备耗电使用性能主要与使用的照明设备性能相关，作息时间由功能房间所决定；（2）空调：包括冷冻泵、冷却泵、冷却塔、采暖泵、风机盘管、空调箱、新风机组等；不同空调形式的电耗特点也不相同；（3）动力运输：主要指电梯，如客梯、货梯、消防电梯、观景电梯、自动扶梯等。电梯功耗受到楼层高度、上下电梯人数、运行时间等因素的影响。（4）常用电器：主要指各功能房间内所使用的电器设备；如办公室内的电脑、打印机等，电器设备种类及其安装功率可由房间功能决定，对应不同的功能房间，各设备种类及相应的安装功率不同。趣（穿5届）古坟其它：雕包括各霜种生活奋水泵、拣消防、净排烟、液安全监算控、损余耗等；构通过上隆述对各吸用电构倦成的分止析，可界以发现咱：建筑导类型或起房间功伐能决定膝影响着甜其用电基设备的砍种类、随相应设探备的安悠装功率斜及作息垄时间等总，因而情，也可栋利务用凯“贿负荷因窝子年”贸的概念牙，反映擦不同建图筑类型愚电负荷奖的逐时类变化特铃点，电棉负荷的迎相对大挪小可由江建筑负皇荷的构盾成、各屿用电设婆备类型还的典型葵耗电性拒能等来壶确定。思电力负数荷预测耻模型的拾计算流缓程如拢图械2环。栏逐时电咬负荷的拴计算公庆式如下硬：（1）好其中，俯为逐时魄总电负递荷肾，崇从n冻代表各染建筑类侨型中各蔬功能房设间类型猛，绘j腾为各功起能类型拥房间内盆所分担最的设备冷类型，丰如照明诵、空调训、电梯醋、电脑成等，侦为各功迈能区面何积比，步，滨为各设叔备投入黎使用系刑数，它刺主要反贡映各时鞠刻设备锋投入的通相对量车，湾为各设怕备的实寿际功耗缝性能。幅为慌与早的乘积太，它反哥映的是猪各设备厘逐时耗舌电系数器，闸为完“邪负荷因宜子贼”章，拌为负荷受设计指误标。省图壳1别徐冷热负项荷计算朵模型流景程图污图呼2梦愁电力负小荷计算浩模型流按程图乎3辰.虏写字楼阀热电冷仁负荷计存算模型袄根据以迷上计算萝原理，词在对北普京典型剧中高层截（们7争层堵～打2江0旧层）写召字楼进建行大量顷的实地术调研分键析的基昆础上，必可得出护应用于顷写字楼钞热电冷云负荷预钢测的计井算模型姐，下节批为某典僵型写字制楼热电器冷负荷久计算模稳型的设牺置条件流。烧3.1始呀典型设汤置条件庭3.1狼.1叉私各功能但区面积筹比蹈对于典毁型的写亚字楼而仿言，功眨能房间约除了办谁公间外挣，还应丛有一些伪保证办禾公正常州运转的极辅助房箩间，如楚冷站、冈机房、喘职工餐靠厅、卫茄生间、字楼道及许大厅等敢，另外局，由睬于停车许场有地启上地下慧之分，率故将其浊单独列室出，其弱不作为愈写字楼弃的辅助离功能区授。各功木能区的躺对应面么积比如形表蒙1具表咳1食浮写字楼下各功能鼓区对应喝面积已比宅劲建筑分披区赤办公区看公共区客辅助功禽能区滤总计洪房间功作能伞办公间竹过道＋摧电失/肿楼梯间尊卫生间换冷站＋慰地下室晕大厅＋根门厅探职工餐棕厅猛空调机秋房固面积比关73%泄8%附2%谷5%兵5%盆5%特2%且100呈%粘另外，术对人员叨密度而按言，办胞公区可喝取句为河0.随1仰人魄/m扶2男，辅助前功能区抬可取挎为住0.0影3胀人营/m2负3.1士.2博怪各时段混人数相区对百分舒比绢由于写枕字楼具万有较强曾的作息进规律，辆根据调牲研结果蜂，典型挡写字楼昆的作息所时间可景设置如穴表浇2酸表森2芦船各时段奸人数相醋对百分报比嘴各时段筝人数相苍对百分零比想时间段缸22:捧00-对6:0右0扣7:0筑0削8:0搭0-1疤7:0状0翼18:乡00-幅19:视00湿20:弓00-奏21:嗓00挽工作日勤0%妖10%还100宜%狼30%土10%专节假日绕0%吐0%亿25%仍10%箩0%洞3.1淹.3春捞各用电贺设备额欧定功率三指标凑(1)申笑照尾明务峰根据建首筑照明青标准及锅实地调说查结果泽，写字师楼各功瓣能区照竹明安装挂功率指种标见宣表站2袜；捷(2)并顽办公设构备祥队办公间猴电脑安欧装功率爽取磁为税25W盯/m婶2浇，打印告机、复均印机等恨可取菌为祖5W/轧m柴2幻；贡(3)垃迟电梯对梨于建筑狸层数慢在僻7般～揉2新0洽间的写急字楼，舍根据调说研结果饶，其单况位面积皱电梯安仁装功率葱基本满妄足笑y=1催2.1鹿-0.创27×爸n厚其滔中均n震为楼层编数印，辱y歉为电梯描安装功晨率钟(W/寨m2从)滥，现取环中间我值蔽8榴*浙W/m举2由；乔(4)醒容空调根泽据理论蓬计算及洽调查结右果，可灵得出各尤种空调蔑设备的秆输送系盛数范围抢，其中间冷站部转分各设念备的输堡送系数躺见束表注4刃；臂(5尾)辅其它设明备律侮其他用比电主要肿包括各抵种生活斥水泵用户电、安清全监控维、地下衣车场照霞明及送袋排气用办电等；齿由于生病活水泵改主要是搜满足人浅员的用腥水要求招，根据淘这类生磨活水似泵的性等能特点华及人均皂日用水后的标准酱，可以筝确定各北种生活客水泵消裁耗每单虑位电功展供水所沸能满足输的人数调。安全焰监控、稻地下车我场照明拨及送排灭气用电妈等可根忆据调研届结果概尿算。抬表抖3微特写字楼成各功能腹区照明锈安装功博率指柴标椒爆房间功尸能银办公间罚冷站＋蚀地下室收大厅＋穴门厅氧内部餐描厅湿过道＋离电请/电楼梯间缎卫生间钟一般照南明帖非常照倘明盈单位面台积功来率享(塌W/m旁2)浪20路10仓15钞20殖10给5在15嗓表敌4办材冷站部制分各设以备的输姻送系凯数亏冠冷站部盘分各设独备锄冷却水炎泵胃二次泵忍系统取一次泵饲系统堡冷却塔颜冷冻水网一次泵剖冷冻水欺二次泵沫冷冻水散泵诱输送系椅数范围察35~洲45购35~棋45浇32~守42置30~期45铃150勤~20伟0崖缺省输尺送系数腾38仓38鞋34年32榜160溉3.2右玩冷热负岭荷计算惑模型善根据上帖述设置蔬参数，廊利豪用阁DeS览T爹对典型饶的写字番楼进行渔冷热负拾荷计算希，得到读写字楼幸全年的超冷热负够荷逐时忆变化无性因次因觉子，即完负荷因货子，如荷图合3窃、零图眯4穗。根据怪负荷因唇子及写般字楼的服典型设映计负荷袍，就可辜以计算期写字楼察的冷热石负荷。泳图灵3括(奖中高帜档窄)左写字楼迈冷负搂荷货“寨负荷因婆子壳”北图帽4部(车中高刻档圣)某写字楼旨热负奔荷棋“害负荷因搂子右”智3.3熄决电负荷迹计算模厦型赏3.3扔.1误扮耗电系抢数估耗电系讨数是用多电设备卡逐时电呆耗与其湿额定功陈率的比政值，它诞集中反惑映了各抹用电设舒备的实极际耗电融性能、冷同时使卧用系数立等因素段。正由奴于写字那楼作息语的规律周性，导半致了多江种用电辩设备的与耗电系槐数一般申也只呈报现工作啄日与节限假日的咽差别，姥因而在虎下列部桶分用电捉设备的词耗电系第数图中腊，也只银列出工摔作日、惹节假日昏的逐时岁耗电系楼数，其梳中姥前汁2阀4张小时为魄工作日慎，才后告2翁4暴小时为球节假日眨。效由于冷它冻泵、授冷却泵毫、冷却慌塔、采伴暖泵、错风机盘习管等空辱调相关种设备的含电耗与协冷热负耀荷有关夕，因而誉这部分绩用电设匹备的耗散电系数棵不能简泛单的采离用上述伙工作日凑、节假式日的区斜别来进穷行描述踩，其需透根据冷披热负荷晃及设备偶的性能材来进行三计算。乏当给定绢典型写笛字楼的退冷热负步荷时，赵就可得占出空调坑相关设胃备全年施逐时的雪耗电系系数。玩图懂5师产办公间烘照明设指备耗电怀系数是图置6蔽画办公间角办公设呈备耗电水系数活图虫7叔候办公间帐风机盘漏管耗电佛系数棚图倒8回僚公共区翁电梯耗丸电系数榜3.3杏.2桃远电负荷话计算模率型播在求得闭各用电杠设备的姜额定选出型功率柴和耗电问系数后赏，就可挺以根据谢公式遇（论1哲）得出雷写字楼溪建筑电差负荷的途逐时电绍力负荷臂。南图菠9廊～纯图凡1却2僵即为不雾同空调匀系统中袜高档写税字楼的确电负荷扶的袜“灾负荷因腐子溉”固及该设潜置条件乓下写字派楼的单策位面积扮电负荷咸。筐图跑9昆源电杰“圣负荷因幕子缸”装(酷风机盘伯管＋新写风犹)巾图党10姐疼电负搜荷敞“灰负荷因雕子盯”恰(追全空气忧系网统凤)饶图旺11燃膀写字楼仆单位面并积电负阁荷匹(售风机盘傅管＋新亩风爸)场图假12金乎写字楼恒单位面艇积电负塑荷什(箩全空气昌系马统孟)粮4闻.杂应用实劈例出为对负旨荷模型级的准确膨性进行婆检验，皆利用北散京某一密具有代压表性的多中高档辣写字楼仆实际调饱研数据挪与负荷沿预测值速进行比固较。由桥于该写尝字楼冷谨热负荷罪尚无实采测数据迹，在此厘只对电均负荷模反型进行恩校验。消在应用唱负荷模愧型时，唐考虑了昏该楼的液一些实衔际情况灿，对电个负荷模关型进行灭了充实卡修正。喝如漏图骂13~挺1悟6京所示，状在全年街逐时模立拟的大赚多数时横段内，讯逐时电票力负荷吼预测值锦的大小吨及变化府趋势与问实际值服几乎一方致，该脾预测结邻果已可符满足设束计要求哲。另外渣，从电择力负荷担延时曲找线的比屋较中，直还可以恢看出：背对于腰闲谷段电盘力负荷逼，负荷共构成较敬为稳定雪，模型魂预测值犹与实际碌测量值睡非常吻刮合，而慧对于尖性峰段电显力负荷悠，由于未制冷耗旗电不定滑因素的雨增多，盘预测难窃度加大固，因而养，尚有脚必要对铁冷热负抖荷到电固力负荷呀的转变屋关系进掘行更深餐入的研良究。贵图咱13苍矩北京某健写字杯楼蚂200烧2离年实际缠耗电曲服线艺图吸14纯壳北京某久写字脆楼饭200拦2刘年计算帝耗电曲惰线络图洽15矮1扣2英月萌2怒0