第三章 负荷预测与需求分析：冷、热、电负荷的计算方法、典型日负荷曲线分析

各位同行，咱们做能源站规划，第一步要干什么？不是选设备，也不是画图纸。第一步，得搞清楚你的用户到底需要多少冷、多少热、多少电。这活儿叫负荷预测，说白了就是给能源站算一笔「能量账」。我做了十几年项目，见过太多因为负荷算不准导致后期要么设备闲置、要么不够用的案例。今天咱们就把这块硬骨头啃下来。

3.1 冷负荷计算方法

冷负荷，就是建筑需要「搬走」的热量。我习惯把它分成两块：围护结构传热负荷和内部热源负荷。

围护结构传热负荷，用这个简化公式就够了：

Q_wall = K × F × ΔT

其中：

• K —— 墙体传热系数，单位 W/(m²·K)。这个值设计院会给，一般外墙在 0.4~0.8 之间。
• F —— 墙体面积，m²。
• ΔT —— 室内外温差，℃。注意，这里要用逐时温差，不是平均温差。

内部热源负荷包括人员、设备、照明。我有个经验值：

• 办公室：人员按 10~15 m²/人，每人散热量约 120W（含显热和潜热）。
• 商场：人员密度大，按 5~8 m²/人，每人散热量约 150W。
• 设备负荷：一般按 20~40 W/m² 估算，具体看业态。

3.2 热负荷计算方法

热负荷相对简单，主要是围护结构耗热量和冷风渗透耗热量。公式长这样：

Q_heat = Q_wall + Q_infil

围护结构耗热量和冷负荷类似，但温差方向相反：

Q_wall_heat = K × F × (t_in - t_out)

冷风渗透耗热量，说白了就是门窗漏进来的冷风需要加热。估算公式：

Q_infil = 0.28 × c_p × ρ × L × (t_in - t_out)

其中：

• c_p —— 空气比热容，约 1.01 kJ/(kg·K)。
• ρ —— 空气密度，约 1.2 kg/m³。
• L —— 渗透风量，m³/h。这个值不好算，我一般按换气次数 0.5~1.0 次/h 估算。

3.3 电负荷计算方法

电负荷分两块：动力负荷和照明插座负荷。

动力负荷包括空调主机、水泵、风机、电梯等。这部分需要设备厂家提供额定功率，然后乘以需要系数。需要系数怎么取？我列个表：

照明插座负荷，按面积估算更实用：

• 普通办公室：15~25 W/m²。
• 商场：30~50 W/m²。
• 酒店客房：20~30 W/m²。

3.4 典型日负荷曲线分析

算完最大负荷，还不够。你得知道负荷在一天里怎么变化。这就是典型日负荷曲线的作用。

我一般把典型日分成三类：

• 夏季典型日 —— 关注冷负荷峰值出现的时间段。
• 冬季典型日 —— 关注热负荷峰值。
• 过渡季典型日 —— 关注部分负荷运行情况。

下面这张图，是我用 SVG 画的冷热电负荷曲线示意。横轴是时间（0~24时），纵轴是负荷率（%）。

你看这个曲线，冷负荷峰值出现在下午 2 点左右，热负荷峰值在中午前后，电负荷则有两个小高峰（上午 10 点和下午 3 点）。为什么会这样？说白了，冷负荷跟着太阳辐射走，热负荷跟着室外温度走，电负荷跟着人的活动规律走。

拿到这个曲线，你能干什么？

• 选设备容量 —— 峰值负荷决定了主机大小。
• 定运行策略 —— 低谷时段可以蓄冷/蓄热，高峰时段释放。
• 算经济账 —— 部分负荷率决定了全年运行费用。

3.5 负荷预测的实用工具

手算太慢，我推荐几个工具：

• Dest —— 国内用得最多的建筑能耗模拟软件，适合做全年逐时负荷。
• EnergyPlus —— 国际通用，功能强大，但学习曲线陡。
• Excel 模板 —— 我自己攒了一套，用气象参数和建筑参数直接出曲线。适合快速估算。

用工具的时候，注意输入参数的准确性。我见过有人把窗墙比输错了，结果冷负荷差了 30%。

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