1 项目简介
北京雁栖湖国际会展中心用地规模约10.8 h
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2
，总建筑面积约79 000
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2
。建筑占地面积2.6 万
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2
，建筑高度32 m，地上5层，地下2层，是1个具有示范作用的标志性节能生态建筑，实景图见图1。北京雁栖湖国际会展中心在使用功能上会议及展览并重，既需要承担众多大型及重要的国际会议，也会举办各种高端展览和演出，内部区域包括5 000人主会议厅、3 000人宴会厅、新闻发布厅以及各种大、中型会议室等。
图1 北京雁栖湖国际会展中心实景图
2 复合能源系统研究
2.1 项目冷热负荷特性分析
该工程建筑外形为圆形，外墙及屋面大多为弧线形，内部有较多的复杂高大空间，为了更好地实现节能设计，采用DeST软件进行了全年逐时负荷计算。以北京怀柔地区典型年的逐时气象参数为依据，动态计算了全年8 760 h内各个房间区域的逐时空调负荷，经分析、整理、统计后，可形成设计所需的各类负荷。
该工程冷/热负荷汇总见表1。
表1 冷/热负荷汇总 kW
2.2 地源热泵系统所承担基础冷热负荷的确定
北京雁栖湖国际会展中心以承办大型会议及展览为主，在平时没有会议及展览时，空调系统仅维持其基本的运行即可，所需空调系统装机容量很低；而在会议及展览期间，人员密集，各种空间的同时使用率高，总的冷热负荷大，所需要的空调系统装机容量及运行能耗也非常高。同时，由于其承办的是各种高端会议及展览，对于空调能源系统的保障率及安全性的要求也非常高。鉴于这种空调系统使用的特殊性，笔者所在单位咨询北京雁栖湖国际会展中心的运行单位，由运营方提供该项目今后的运营规划和安排，并以此为依据来确定地源热泵系统装机容量。
计算时将该建筑的运营状况简化为基础运营和峰值运营，根据估算，基础运营的时间约占全年总天数的60％～70％，因此，可先将地源热泵系统装机容量确定为满足基础运营时的空调负荷，在峰值运营时采用常规能源系统调峰。同时，常规能源系统容量的配置也必须考虑备用性。
根据负荷计算结果，并结合运营规划，进行了冬季热负荷的分类和汇总。1）根据建筑内部空间的使用功能、使用时间，将建筑内的空调区域分为9个功能区块；2）将每个功能区块的设计热负荷及值班供暖热负荷分别计算，并分成围护结构热负荷及新风热负荷分别统计；3）在负荷汇总时，将基础运营时全部使用的功能区域的使用率设定为1，将基础运营时部分使用的功能区域的使用率设定为0.5～0.8，将平时空置仅在峰值运营使用的功能区域取其值班供暖热负荷，计算结果见表2，3。
同样，可得出夏季的冷负荷汇总，见表4，5。
表2 冬季峰值运营下的热负荷统计
注：根据冬季运营计划，餐饮宴会区新风负荷取0.5的同时使用系数。
表3 冬季基础运营下的热负荷统计
表4 夏季峰值运营下的冷负荷统计
表5 夏季基础运营下的冷负荷统计
该工程基础运营时的夏季基础冷负荷为2 892.9 kW，约占总冷负荷的35％；冬季基础热负荷为3 340.2 kW，约占总热负荷的56％，由于北京属于寒冷地区，供暖时间较长，且冬季基础运营时不使用的区域也必须考虑值班供暖，由此采用冬季基础热负荷来确定地源热泵系统装机容量。
2.3 复合能源系统的配置及设备选型
1）该工程冬季空调热源采用地源热泵系统＋燃气锅炉，其中地源热泵系统承担基础运营时的冬季基础热负荷，燃气锅炉在调节峰值热负荷时启用。冬季地源热泵机组与燃气锅炉为并联运行方式。
2）该工程夏季空调冷源采用地源热泵系统＋电制冷冷水机组，其中地源热泵系统承担基础运营时的夏季基础冷负荷，冷水机组在调节峰值冷负荷时启用。夏季地源热泵机组与冷水机组并联运行，并设置4组冷却塔，其中2台与调峰电制冷冷水机组一一对应，另2台作为备用，与地源热泵机房内的2台地源热泵机组一一对应。
3）考虑到该工程的特殊性，为保证能源系统使用上的安全性，常规能源系统的容量按设计冷／热负荷的100％考虑，即使在地源热泵系统出现故障时，常规能源系统也能完全满足该工程空调供冷/供热的使用需求，由此复合能源系统的设备选型见表6，7。
表6 冬季工况时的设备选型
表7 夏季工况时的设备选型
注：地源热泵系统在地源侧故障时，可切换成接冷却塔散热模式，以保证空调供冷需求。
2.4 复合能源系统的设计
2.4.1 冬季供热系统原理图（见图2）
