商業(yè)建筑冷負(fù)荷設(shè)計(jì)實(shí)踐案例：以某城市綜合體項(xiàng)目為例一、項(xiàng)目背景與設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)某城市綜合體項(xiàng)目總建筑面積約12萬(wàn)㎡，包含地下2層（車庫(kù)、設(shè)備用房）、地上5層商業(yè)裙房（含零售、餐飲、兒童游樂(lè)、影院）及兩棟15層寫字樓。項(xiàng)目位于夏熱冬冷地區(qū)，夏季空調(diào)期長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月，建筑外立面采用大面積Low-E玻璃幕墻（面積占比約45%），內(nèi)部空間高大且功能復(fù)雜，不同區(qū)域的使用時(shí)間、人員密度、設(shè)備發(fā)熱量差異顯著，冷負(fù)荷設(shè)計(jì)需兼顧節(jié)能性與舒適度，同時(shí)應(yīng)對(duì)高峰負(fù)荷時(shí)段的供冷壓力。二、冷負(fù)荷設(shè)計(jì)流程與方法（一）需求調(diào)研與參數(shù)確定1.功能區(qū)特性分析針對(duì)各功能區(qū)開(kāi)展調(diào)研：商業(yè)裙房（1-5層）：1-3層為零售區(qū)，營(yíng)業(yè)時(shí)間10:00-22:00，人員密度高峰值約0.3人/㎡；4層為兒童游樂(lè)與餐飲混合區(qū)，餐飲區(qū)午晚餐時(shí)段（11:30-14:00、17:30-20:30）人員密度達(dá)0.5人/㎡，且餐飲設(shè)備（如爐灶、冰箱）散熱量大；5層為影院，放映時(shí)段（13:00-23:00）人員密度0.4人/㎡，照明負(fù)荷集中。寫字樓（6-20層）：工作日8:30-18:30使用，人員密度0.15人/㎡，辦公設(shè)備（電腦、打印機(jī)）功率約15W/㎡。2.設(shè)計(jì)參數(shù)選取室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)：零售、辦公區(qū)溫度26℃，相對(duì)濕度≤60%；餐飲、影院區(qū)溫度25℃，相對(duì)濕度≤65%。圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)：外墻傳熱系數(shù)\(K=0.65\mathrm{W/（㎡·K）}\)，玻璃幕墻\(K=2.0\mathrm{W/（㎡·K）}\)，遮陽(yáng)系數(shù)\(SC=0.35\)（結(jié)合外遮陽(yáng)百葉）；屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)\(K=0.55\mathrm{W/（㎡·K）}\)。（二）冷負(fù)荷計(jì)算方法采用動(dòng)態(tài)負(fù)荷模擬法結(jié)合冷負(fù)荷系數(shù)法：動(dòng)態(tài)模擬：使用DesignBuilder軟件建立建筑模型，輸入氣象參數(shù)（當(dāng)?shù)氐湫湍曛饡r(shí)溫度、太陽(yáng)輻射等）、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部負(fù)荷參數(shù)，模擬全年逐時(shí)冷負(fù)荷分布，識(shí)別高峰負(fù)荷時(shí)段及區(qū)域。冷負(fù)荷系數(shù)法：針對(duì)大空間（如影院、中庭），采用諧波法計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷，結(jié)合人員、設(shè)備、照明的逐時(shí)冷負(fù)荷系數(shù)（參考《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》），驗(yàn)證動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果。三、分區(qū)域冷負(fù)荷計(jì)算與分析（一）商業(yè)裙房（以3層零售區(qū)為例）1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷玻璃幕墻面積約2000㎡，夏季逐時(shí)太陽(yáng)輻射得熱通過(guò)幕墻傳入室內(nèi)，正午時(shí)段（12:00-14:00）得熱量達(dá)120kW（通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算，考慮遮陽(yáng)系數(shù)后，實(shí)際傳入負(fù)荷約80kW）；外墻、屋面?zhèn)鳠嶝?fù)荷約50kW（平均逐時(shí)）。2.人員負(fù)荷高峰時(shí)段人員密度0.3人/㎡，總面積6000㎡，人員顯熱負(fù)荷按60W/人計(jì)算，得熱：\(0.3×6000×60=108\mathrm{kW}\)；潛熱負(fù)荷：\(0.3×6000×70=126\mathrm{kW}\)（總?cè)藛T負(fù)荷234kW）。3.設(shè)備與照明負(fù)荷照明功率20W/㎡，總照明負(fù)荷120kW（全部為顯熱）；設(shè)備功率15W/㎡，總設(shè)備負(fù)荷90kW（顯熱占比60%，即54kW）。4.新風(fēng)負(fù)荷新風(fēng)量按30\(\mathrm{m^3/（h·人）}\)計(jì)算，高峰時(shí)段新風(fēng)量：\(0.3×6000×30=____\mathrm{m^3/h}\)，新風(fēng)負(fù)荷：\(1.2×1.01×(35-26)×____/3600≈164\mathrm{kW}\)（夏季室外設(shè)計(jì)溫度35℃）。該區(qū)域逐時(shí)冷負(fù)荷峰值出現(xiàn)在15:00-17:00，總峰值負(fù)荷約：\(80（幕墻）+50（圍護(hù)）+234（人員）+120（照明）+54（設(shè)備顯熱）+164（新風(fēng)）≈702\mathrm{kW}\)（潛熱負(fù)荷單獨(dú)由除濕系統(tǒng)承擔(dān)，不計(jì)入空調(diào)冷負(fù)荷峰值）。（二）寫字樓（以10層辦公區(qū)為例）1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷外墻面積約800㎡，玻璃幕墻面積約600㎡，逐時(shí)傳熱負(fù)荷約30kW（平均），太陽(yáng)輻射得熱負(fù)荷約20kW（正午時(shí)段）。2.人員負(fù)荷人員密度0.15人/㎡，總面積4000㎡，顯熱負(fù)荷：\(0.15×4000×60=36\mathrm{kW}\)；潛熱負(fù)荷：\(0.15×4000×70=42\mathrm{kW}\)（總?cè)藛T負(fù)荷78kW）。3.設(shè)備與照明負(fù)荷照明功率18W/㎡，總照明負(fù)荷72kW；設(shè)備功率15W/㎡，總設(shè)備負(fù)荷60kW（顯熱占比60%，即36kW）。4.新風(fēng)負(fù)荷新風(fēng)量按30\(\mathrm{m^3/（h·人）}\)，新風(fēng)量：\(0.15×4000×30=____\mathrm{m^3/h}\)，新風(fēng)負(fù)荷：\(1.2×1.01×(35-26)×____/3600≈54\mathrm{kW}\)。逐時(shí)冷負(fù)荷峰值出現(xiàn)在14:00-16:00，總峰值負(fù)荷約：\(30（圍護(hù)）+20（太陽(yáng)輻射）+78（人員）+72（照明）+36（設(shè)備顯熱）+54（新風(fēng)）≈290\mathrm{kW}\)。四、冷負(fù)荷優(yōu)化設(shè)計(jì)策略（一）圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化針對(duì)玻璃幕墻，在其外側(cè)增設(shè)電動(dòng)遮陽(yáng)百葉（遮陽(yáng)系數(shù)由0.35優(yōu)化至0.25），通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬，幕墻太陽(yáng)輻射得熱負(fù)荷降低約30%；屋面增設(shè)50mm厚擠塑聚苯板，傳熱系數(shù)降至\(0.45\mathrm{W/（㎡·K）}\)，屋面?zhèn)鳠嶝?fù)荷降低20%。（二）冷源系統(tǒng)選型優(yōu)化根據(jù)負(fù)荷特性（商業(yè)裙房高峰在15:00-20:00，寫字樓在9:00-17:00），采用“磁懸浮冷水機(jī)組+冰蓄冷”聯(lián)合系統(tǒng)：基載機(jī)組（磁懸浮，COP=6.5）承擔(dān)30%基礎(chǔ)負(fù)荷，夜間（谷電時(shí)段）冰蓄冷系統(tǒng)制冰，白天融冰釋放冷量，承擔(dān)70%高峰負(fù)荷。冰蓄冷槽容量按商業(yè)裙房高峰負(fù)荷的40%設(shè)計(jì)（約280kW·h），有效降低高峰時(shí)段電網(wǎng)負(fù)荷，節(jié)約運(yùn)行成本。（三）氣流組織與末端優(yōu)化商業(yè)裙房大空間采用“地板送風(fēng)+頂部回風(fēng)”，送風(fēng)溫差由8℃（傳統(tǒng)上送風(fēng)）降至4℃，提高舒適度的同時(shí)，降低風(fēng)機(jī)動(dòng)力能耗約15%。餐飲區(qū)設(shè)置獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)與油煙凈化系統(tǒng)，避免油煙污染空調(diào)風(fēng)路，同時(shí)單獨(dú)處理餐飲區(qū)高濕負(fù)荷，減少對(duì)相鄰區(qū)域的影響。五、實(shí)施效果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)（一）能耗與成本節(jié)約項(xiàng)目投運(yùn)后，夏季空調(diào)系統(tǒng)綜合能效比（COP）由傳統(tǒng)系統(tǒng)的4.2提升至5.8，年耗電量降低約22%；冰蓄冷系統(tǒng)利用谷電，電費(fèi)成本節(jié)約約35%（按當(dāng)?shù)胤骞入妰r(jià)差計(jì)算）。（二）舒適度提升室內(nèi)溫度波動(dòng)范圍由±2℃縮小至±1℃，相對(duì)濕度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，商場(chǎng)、寫字樓的用戶滿意度調(diào)查得分由82分提升至91分。（三）設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)1.商業(yè)建筑冷負(fù)荷設(shè)計(jì)需精準(zhǔn)調(diào)研功能區(qū)特性，區(qū)分不同時(shí)段、不同區(qū)域的負(fù)荷差異，避免“一刀切”設(shè)計(jì)。2.動(dòng)態(tài)負(fù)荷模擬與傳統(tǒng)計(jì)算方法結(jié)合，可更準(zhǔn)確識(shí)別高峰負(fù)荷及分布，為系統(tǒng)選型提供依據(jù)。3.圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是“源頭減荷”的關(guān)鍵，遮陽(yáng)、保溫