大中型工程冷热源系统建设通常分为规划与方案、初步设计、施工图设计、施工建设、运行管理等环节，在每个不同设计阶段，对于冷热负荷预测或计算的精度要求是不同的。

　　在大中型工程冷热源系统规划初期，需要进行冷热源的方案比较。方案比较主要是讨论初投资、年运行费用、回收年限等涉及LCC的问题，再进一步就是讨论并比较各类系统形式的全寿命周期对环境的影响，也就是涉及LCA的问题。前者是目前国内比较关注的焦点，后者是需要逐步努力去实现的。通常，可能出现以下几种情况：

　　(1)采用传统的指标法，对于功能较为单纯的建筑物，可以估算出设计冷热负荷，但是无法确定全年累计负荷，所以评估年运行费用和回收年限等就成了问题。

　　(2)采用传统的指标法，对于功能较为复杂的建筑物或建筑群，就难以得出比较合理的设计冷热负荷，当然全年累计负荷、年运行费用和回收年限等也就成问题了。

　　(3)采用冷负荷系数法，无论建筑物或建筑群功能是简单还是复杂，都可以计算设计冷热负荷，但是全年累计负荷的计算就不适用了，所以评估年运行费用和回收年限等也成了问题。

　　(4)采用建筑模拟软件进行动态负荷计算。在规划初期，该规划区域内单体建筑物或设施的建筑规划往往还没有完成;即使建筑用途已经确定，单体建筑在方案创作过程中变化多端，建筑物作息时间、人员密度、照明负荷以及负荷变化规律等许多方面还是不确定的。由于这样的理由，在规划初期阶段要是运用动态负荷模拟软件，建立建筑模型，输入建筑物围护结构类型及热工参数、房间功能、室内设计参数、室内热扰参数、空调系统作息模式等，进行精细而又较为严密的冷热负荷计算就会出现困难，而且投入的工作量是十分可观的。

　　(5)采用既有建筑物或设施实测所收集到的数据，进行归纳与统计处理，得出冷负荷、热负荷、用电负荷、生活热水加热负荷的设计负荷和全年累计负荷的设计指标，以及逐时、逐月的各类负荷的变化规律，来预测规划项目的设计冷热负荷、全年累计冷热负荷和逐时、逐月各类负荷的变化趋势，是一种简单、有效的方法。

　　要想在方案阶段进行冷热源方案比较，就需要了解建设项目的设计冷热负荷和全年累计冷热负荷;要想提高建设项目的能源利用效率，就需要掌握建设项目的冷负荷、热负荷、用电负荷和生活热水加热负荷的逐时、逐月变化规律。

　　日本在大中型工程冷热源规划阶段，采用冷负荷、热负荷、用电负荷、生活热水加热负荷的设计负荷和全年累计负荷的设计指标，以及逐时、逐月的各类负荷的变化规律的方法，来估算或预测各类冷热源系统的冷热源设备装机容量、输配动力、管线直径等的初投资以及运行费用、回收年限等，讨论确定冷热源方案。在文中，分析并介绍日本在这方面的实践与经验，供国内同行借鉴。

　　日本区域供冷供热的状况

　　据日本区域供冷供热协会介绍，截止2002年统计分析表明，平均区域供冷供热系统所管辖的面积约为26.8ha，10ha面积以下区域约占半数;能源中心平均供冷量26MW，平均供热量28MW;其中供冷量0~30MW约占80%;100MW以上的大规模区域供冷供热项目分别是东京临海副都心、新宿副都心、横滨港未来21世纪、大手町地区、千里中央地区等。我国在城市建设过程中，设计人员承担10~20万m2建筑面积，乃至100万m2建筑面积的冷热源系统与输配系统的设计项目逐渐增多，从规模上来讲，与日本的区域供冷供热系统有类似的地方，日本的有益经验值得中国同行借鉴，参考处理我国大中型冷热源的方案比较。

　　设计负荷与全年累计负荷

　　表1是引自日本东京都设计指导纲要，分别就办公建筑、商业建筑、酒店建筑、医院建筑、文化教育建筑和地下铁站台，表示了设计冷负荷、热负荷与生活热水加热负荷指标以及全年累计冷负荷、热负荷与生活热水加热负荷指标。表中办公建筑特大规模是指建筑面积100 000m2以上，大规模是指建筑面积30 000~100 000m2，中规模是指10 000~30 000m2，小规模是指10 000m2以下。表中数据是根据实际运行参数，通过归纳统计分析，得出的反映实际情况的负荷指标。

　　表1 建筑物设计冷热负荷和全年累计冷热负荷指标

　　注：括号内的数值为平均值

　　表2是日本住宅·建筑节能机构(IBEC)发表的日本住宅建筑、办公建筑、商业建筑、酒店建筑、医院建筑的用电量、冷负荷、热负荷、生活热水加热量四项内容的设计负荷指标和全年累计负荷指标统计值。

　　表2 用电量、冷负荷、热负荷、生活热水加热量的设计负荷与全年累计负荷指标

　　表1与表2的设计负荷指标和全年累计负荷指标由于出自不同机构的资料，不完全一致。参考时，需结合实际情况酌情选取。表2除冷负荷、热负荷、生活热水加热量之外还统计了用电量负荷指标。建筑物冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷、用电负荷四项内容对于建筑综合节能分析，提高系统能源利用效率是非常有意义的。尤其在分布式冷热电联供系统设计时，冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷、用电负荷的设计负荷、全年累计负荷以及逐时、逐月变化规律等是十分关键的。

　　逐时、逐月负荷变化规律

　　住宅建筑、办公建筑、商业建筑、酒店建筑、医院建筑的冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷、用电负荷的逐时、逐月变化模式见图1~图10。图中所表示的数据，是由日本住宅·建筑节能机构(IBEC)和日本空气调节卫生工学会(SHASE)发表的，是按建筑用途进行分类，对既有建筑实测数据进行统计分析的基础之上，总结出的逐时、逐月负荷变化模式。

　　图1 住宅冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐月变化规律


　　图2 住宅冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐时变化规律

　　图3 办公建筑冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐月变化规律

　　图4 办公建筑冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐时变化规律

　　图5 商业建筑冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐月变化规律

　　图6 商业建筑冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐时变化规律

　　图7 酒店建筑冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐月变化规律

　　图8 酒店建筑冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐时变化规律

　　图9 医院冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐月变化规律

　　图10 医院冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷以及用电负荷逐时变化规律

　　在以往的设计实践过程中，当我们处于方案或初设阶段，面对一个具有办公、商业、酒店、公寓等功能建筑群组成的区域时，将各种功能的估算负荷叠加，往往就容易造成冷热源系统容量与输配系统配置过大。冷热源容量过大、输配系统配置过大，则方案的初投资、全寿命周期运行费、回收年限、系统运行效率等就容易失去其合理性。

　　然而经常采用的、又非常关键的“同时使用系数”的取值就显得比较随意，缺乏令人信服的依据。

　　在建筑设计方案阶段，试图运用建筑模拟软件，通过建模、设定各类边界条件等，进行全年8760小时负荷计算，对于功能复杂、需要带有研究性质的设计项目是具有可能性的，但是对于大量的、更广大范围的设计项目，是需要考虑设计方的人力、物力、财力的可承受能力，那么在广泛意义上，在方案阶段采用建筑模拟软件进行复杂、严格的模拟分析就需要考虑现实可能性了。

　　鉴于国外设计实践经验，日本是借助设计负荷指标、全年累计负荷指标和负荷逐时、逐月变化模式，在方案阶段估算出各类功能建筑物的逐时负荷变化，以提高方案比较的合理性与可行性。

　　我国在大中型工程项目的冷热源规划初期阶段，尤其是办公、酒店、商业等多功能组合的建筑群的规划，可以参考日本方面提出的冷热负荷逐时、逐月变化模式，估算出规划项目的逐时、逐月的负荷变化值，分析变化规律。首先，采用负荷逐时相加，而不是最大值相加，从而比较经济、合理地确定冷热源容量;其次，由于能够估算或预测全年累计冷热负荷，也就使得年运行费用、回收年限等的比较有了共同基础，也使冷热源方案比较更符合实际情况;最后，由于采用了冷负荷、热负荷、用电负荷、生活热水加热负荷的设计负荷、全年累计负荷以及逐时、逐月变化规律，使得能源有效利用率的综合分析成为可能。另一方面我国需要加紧对既有建筑用能状况的调查与检测，积累并探索出中国自己的各类建筑的各种负荷的变化规律，为冷热源方式、容量的确定奠定更坚实的基础。

　　几个重要系数

　　(1)估算区域内各类功能建筑的最大负荷和逐时负荷值，将各功能建筑逐时负荷叠加最大值除以各功能建筑最大负荷总和，得出“同时使用系数”。同时使用系数的确定取决于逐时负荷值。设计过程中，通常建议同时使用系数取值范围是0.7~0.9，那么什么场合取0.7，什么场合取0.9，完全取决于经验;有的项目甚至于取1.0，解释是为了安全。总之，由于没有取得逐时负荷值，同时使用系数的取值似乎就被蒙上一层神秘的色彩。同时使用系数与最大负荷值关系到大中型工程冷热源系统设备与输配系统的容量与初投资，事关重大。

　　(2)包含输配系统冷(热)损失在内，全年冷(热)源设备提供的冷量(热量)与冷(热)源设备供冷(供热)能力之比，称为全年满负荷当量运行时间。全年满负荷当量运行时间(h)关系到年平均负荷率。全年满负荷当量运行时间越大，年平均负荷率就越高，冷热源系统运行效率和经济性就会越好。

　　(3)在日本是以日本东京的设计负荷指标、全年累计负荷指标为“基准数据”，采用HASS112和HASP计算模拟软件对日本全国典型地区进行分析，得出“区域系数”。再通过“基准数据”与“区域系数”的乘积，推导日本全国各地的设计负荷与全年累计负荷指标。区域系数见表3。

　　表3 冷热负荷区域系数

　　注：括号内数值为采用高标准保温措施时的数值。

　　结论

　　(1)本文描述了在大中型冷热源规划阶段，冷热源方案比较的前提条件是设计冷热负荷与全年累计冷热负荷的确定。

　　(2)充分掌握建筑物的冷负荷、热负荷、用电负荷和生活热水加热负荷的逐时、逐月变化规律是提高建筑物能源利用效率的关键所在。

　　(3)本文分析了日本在区域供冷供热系统的冷热源规划阶段，负荷预测的基本思路，反映了日本的用能水准与状况。借鉴日本的经验，对于做好我国大中型建设工程冷热源规划是十分有益的。

　　(4)对于不同设计阶段应采用不同精度的计算方法。在方案设计规划阶段，可以采用设计负荷指标和全年累计负荷指标以及逐时、逐月负荷变化系数，估算各类功能建筑的逐时负荷变化规律，从而经济合理地确定冷热源方案、容量、初投资、回收年限和全寿命周期盈利预期。

　　(5)采集既有建筑冷热源系统的运行参数，统计分析出各类功能建筑的冷负荷、热负荷、生活热水加热负荷和用电负荷设计指标与全年累计负荷指标，以及相应的逐时、逐月负荷变化系数是一项重要工作。首先，可以反映冷热源系统的用能状况;其次，发现系统设计方面的问题;最后，可以检验计算方法的可靠性。

　　(6)采用“基准数据”和“区域系数”的乘积，确定其他区域的设计负荷与全年累计负荷是实测与计算相结合的基础性工作，有利于提高负荷预测的工作效率。