大型公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能評價(jià)

上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 劉書薈

0 引言

大型公共建筑一般指建筑面積2萬平方米以上的辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通運(yùn)輸用房。目前我國每年城鎮(zhèn)新建公共建筑約3～4億m2，既有公共建筑面積約40億m2，隨著公共建筑面積的迅速增加，建筑能耗問題日益突出，公共建筑節(jié)能對整個社會的節(jié)能意義重大，而大型公共建筑因面積較大造成的高能耗成為公共建筑耗能的重中之重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國大型公共建筑面積僅占建筑總面積的5%～6%，而總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%。隨著節(jié)能減排的不斷推進(jìn)，大型公共建筑成為國家及地方實(shí)施建筑節(jié)能監(jiān)管、能源審計(jì)、能效測評、能效標(biāo)識、能耗定額對標(biāo)及技術(shù)改造的主要對象。中央空調(diào)系統(tǒng)作為大型公共建筑中耗能最高、最復(fù)雜的系統(tǒng)，一般占建筑總能耗的40～60%，其能效水平的高低直接影響建筑能耗的大小，提高中央空調(diào)能效水平、降低中央空調(diào)能耗成為大型公共建筑節(jié)能的重要組成部分，也成為技術(shù)最復(fù)雜、較難實(shí)施的一項(xiàng)節(jié)能措施。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

上海市大型公共建筑能耗組成中，空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗的50%，照明設(shè)備能耗占15%，動力及其他設(shè)備能耗占35%，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能是整個建筑節(jié)能的重點(diǎn)。中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗除了與建筑本身的結(jié)構(gòu)、人員、設(shè)備等情況有直接關(guān)系之外，因設(shè)計(jì)、施工、管理等方面存在的不足，往往造成能耗過大，導(dǎo)致能源浪費(fèi)，設(shè)備配置不合理、效率低下、調(diào)節(jié)方式落后、設(shè)備維護(hù)管理不善等等，導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行能耗偏高。

隨著建筑設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、監(jiān)管等相關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等對建筑節(jié)能要求的不斷提高，新建建筑及技術(shù)改造的中央空調(diào)系統(tǒng)都安裝了實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際使用情況來看，大部分監(jiān)控系統(tǒng)的作用包括系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時顯示（系統(tǒng)主要參數(shù)顯示）、報(bào)警（包括設(shè)備故障和限值報(bào)警）、運(yùn)行調(diào)節(jié)（溫濕度調(diào)節(jié)、閥門的開度、電機(jī)轉(zhuǎn)速等）、能耗及相關(guān)數(shù)據(jù)收集匯總等幾個主要方面，主要是實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀的顯示、調(diào)節(jié)及數(shù)據(jù)的收集。對于操作人員來說，大大減輕了工作量，同時能夠積累比較詳細(xì)的能耗數(shù)據(jù)。但是，對于占建筑能耗50%的中央空調(diào)系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的正常運(yùn)行僅僅是實(shí)現(xiàn)其基本功能的必要條件，然而正常運(yùn)行模式的系統(tǒng)是否具有節(jié)能的空間和潛力，能否進(jìn)一步優(yōu)化其運(yùn)行參數(shù)以減少能耗，是上述監(jiān)控系統(tǒng)無法做到的。當(dāng)前，中央空調(diào)的監(jiān)控檢測系統(tǒng)仍大多局限于系統(tǒng)運(yùn)行的檢測和故障診斷或以系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)為控制目標(biāo)的控制系統(tǒng)，而在中央空調(diào)能耗方面的監(jiān)測仍局限在計(jì)算中央空調(diào)各用戶端實(shí)時所需能耗并作為中央空調(diào)系統(tǒng)能量供應(yīng)量的調(diào)控依據(jù)，對于中央空調(diào)系統(tǒng)能效水平的判斷大多數(shù)情況下依賴于軟件模擬計(jì)算用于設(shè)計(jì)初期或?qū)嶋H運(yùn)行后的能效檢測，對于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能評價(jià)也不盡相同。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能評價(jià)

提高中央空調(diào)系統(tǒng)能效水平、降低能耗、減少能源浪費(fèi)的前提是合理評價(jià)其能效水平，發(fā)現(xiàn)造成能源浪費(fèi)的關(guān)鍵問題。當(dāng)前，對建筑的各種節(jié)能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)則中包含了對中央空調(diào)系統(tǒng)的要求，大多重點(diǎn)關(guān)注單體設(shè)備的性能、施工要求及與空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的建筑相關(guān)指標(biāo)，并包括對系統(tǒng)監(jiān)控的要求，部分標(biāo)準(zhǔn)提出了對整個系統(tǒng)能效水平的評價(jià)指標(biāo)。各類評價(jià)體系概況分述如下。

2.1 GB50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

國家對建筑的相關(guān)節(jié)能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，其中第五節(jié)對采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)做出了規(guī)定和要求，同時對與暖通空調(diào)直接相關(guān)的室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)做出了規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)中分別對冷熱源（鍋爐效率、冷水/熱泵機(jī)組制冷性能系數(shù)、部分負(fù)荷性能系數(shù)、溴化鋰吸收式制冷機(jī)組性能系數(shù)）、輸送系統(tǒng)（熱水系統(tǒng)熱水循環(huán)泵的耗電輸熱比、風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率、空氣調(diào)節(jié)冷熱水系統(tǒng)的輸送能效比）及末端裝置（單元式空調(diào)機(jī)組能效比、熱回收裝置額定熱回收率）的能效限值做出了規(guī)定和要求，對系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)、控制方式等做出了技術(shù)性要求。

2.2 GB/T50378-2006《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》

GB/T50378-2006《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》按照控制項(xiàng)、一般項(xiàng)、優(yōu)選項(xiàng)對公共建筑的節(jié)能、室內(nèi)環(huán)境控制及運(yùn)營管理情況給出了評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其中對空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能評價(jià)主要包括對冷熱源機(jī)組能效及風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率給出了明確的指標(biāo)要求。

2.3 GB50411-2007《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》

驗(yàn)收規(guī)范GB50411-2007《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，分為一般項(xiàng)目和主控項(xiàng)目對通風(fēng)與空調(diào)節(jié)能工程及空調(diào)與采暖系統(tǒng)冷熱源及管網(wǎng)節(jié)能工程做出了節(jié)能驗(yàn)收要求，提出了工程驗(yàn)收時需要檢驗(yàn)的項(xiàng)目和設(shè)備數(shù)量，對施工過程中的細(xì)節(jié)做出了硬性要求。

2.4 《民用建筑能效測評標(biāo)識技術(shù)導(dǎo)則》(試行)

2008年住建部發(fā)布了《民用建筑能效測評標(biāo)識技術(shù)導(dǎo)則》(試行)，能效測評標(biāo)識分為能效理論標(biāo)識和能效實(shí)測標(biāo)識，采用理論和實(shí)際檢測相結(jié)合的測評辦法，根據(jù)現(xiàn)行的建筑節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對中央空調(diào)的冷熱源設(shè)備能效比、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的單位風(fēng)量耗功率、空調(diào)冷熱水輸送能效比等提出了理論和實(shí)測節(jié)能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定了系統(tǒng)的監(jiān)測和控制所達(dá)到的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 LEED評價(jià)體系

LEED認(rèn)證中，與中央空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的評價(jià)體系包括第三（能源與環(huán)境）和第五部分（室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量）的內(nèi)容，其中包含了能源與環(huán)境評分的三個先決條件，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的兩個先決條件，總計(jì)五個先決條件。其中能源與環(huán)境的三個先決條件中，除了對建筑內(nèi)能耗系統(tǒng)提出了設(shè)計(jì)、安裝施工、調(diào)試的基本要求外，在能源使用最小化的先決條件中，對建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、管道保溫、冷機(jī)效率、鍋爐效率、排熱設(shè)備效率等提出了明確要求，對冷機(jī)效率的要求較為嚴(yán)格，并要求要求在新建建筑的通風(fēng)、采暖、空調(diào)和制冷設(shè)備中不使用含CFC的制冷劑以減少對大氣臭氧層的破壞。有關(guān)中央空調(diào)系統(tǒng)的評分條件中，能源使用最優(yōu)化、可再生能源利用、加強(qiáng)調(diào)試、制冷劑選用、系統(tǒng)測試及綠色能源利用評分項(xiàng)目中對中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行均提出了明確要求；其中室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的兩個先決條件中，對通風(fēng)率、吸煙環(huán)境設(shè)計(jì)作出了明確規(guī)定，相應(yīng)的評分項(xiàng)中，室內(nèi)二氧化碳及新風(fēng)量的監(jiān)測、排風(fēng)設(shè)備、控制系統(tǒng)及熱舒適度均列入評分項(xiàng)目。

2.6 GB/T17981-2007《空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》

空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T17981-2007《空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》從系統(tǒng)的角度對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各種評價(jià)指標(biāo)做了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的限值，提出了評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對空調(diào)區(qū)域的環(huán)境參數(shù)、設(shè)備的運(yùn)行調(diào)度、關(guān)鍵設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行、風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及能耗計(jì)量均提出了明確的要求，對空調(diào)系統(tǒng)能效比、制冷系統(tǒng)能效比、冷凍水輸送系數(shù)、空調(diào)末端能效比、冷水機(jī)組運(yùn)行效率及冷卻水輸送系數(shù)給出了詳細(xì)的計(jì)算、說明及限值評價(jià)，根據(jù)系統(tǒng)-子系統(tǒng)-設(shè)備的逐步細(xì)化式評價(jià)建立了空調(diào)系統(tǒng)的評價(jià)體系，同時對空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行提出了節(jié)能管理要求，提倡空調(diào)系統(tǒng)使用者的行為節(jié)能。

2.7 DB31/T 255-2003《集中式空調(diào)（中央空調(diào)）系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行與管理技術(shù)要求》

上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/T255-2003《集中式空調(diào)（中央空調(diào)）系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行與管理技術(shù)要求》對系統(tǒng)運(yùn)行的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)、冷熱源的能效指標(biāo)、設(shè)備管理及控制等提出了要求，對風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量功率消耗、供冷（暖）的水系統(tǒng)輸送系數(shù)提出節(jié)能評價(jià)指標(biāo)，同時，該標(biāo)準(zhǔn)提出了CEC（空調(diào)能耗系數(shù)）評價(jià)指標(biāo)，對辦公樓、學(xué)校，商場、游樂場及旅館、醫(yī)院給出了評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。CEC是指建筑物空調(diào)系統(tǒng)全年一次能源總消耗量與假象建筑物全年空調(diào)負(fù)荷累計(jì)值之比，并給出了假象建筑全年空調(diào)負(fù)荷累計(jì)值的詳細(xì)計(jì)算方法。

上海市于2011年發(fā)布了D B 31/T529-2011《集中式空調(diào)（中央空調(diào)）系統(tǒng)節(jié)能評價(jià)值及其計(jì)算方法》，到目前為止，該標(biāo)準(zhǔn)的正式文本尚未發(fā)布。

綜上各類國家、上海市地方標(biāo)準(zhǔn)及目前國際上建筑節(jié)能認(rèn)證較為廣泛的LEED評價(jià)體系，覆蓋了對于中央空調(diào)系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、管理的全生命周期，從內(nèi)容來看，涵蓋了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、空調(diào)區(qū)域環(huán)境參數(shù)、制冷劑選用、單體設(shè)備的能效值、子系統(tǒng)輸送能效值、能耗計(jì)量、監(jiān)測、控制及空調(diào)系統(tǒng)能效值等評價(jià)參數(shù)，各標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范提出的評價(jià)項(xiàng)目和指標(biāo)不盡相同，但是可以看到，各評價(jià)項(xiàng)目中均包括對冷熱源設(shè)備的能效評價(jià)。作為中央空調(diào)系統(tǒng)中能耗較大的冷熱源設(shè)備，其能效水平對整個系統(tǒng)的能耗有較大影響，同時，制冷/制熱機(jī)組的能效水平尤其是額定工況下能效水平比較容易獲得，對單體設(shè)備的運(yùn)行能效檢測相對簡單，無論是理論評價(jià)或?qū)崪y評價(jià)，均比較容易實(shí)現(xiàn)。與之相比，系統(tǒng)能效評價(jià)項(xiàng)目，如G B/T 17981-2007《空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中“空調(diào)系統(tǒng)能效比”及DB31/T255-2003《集中式空調(diào)（中央空調(diào)）系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行與管理技術(shù)要求》中“CEC”，其它評價(jià)體系中均未提及。就當(dāng)前的與建筑節(jié)能相關(guān)的中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能檢測、評價(jià)、測評、科研現(xiàn)狀，中央空調(diào)系統(tǒng)能效評價(jià)實(shí)際數(shù)據(jù)甚少，大多依靠軟件模擬獲得系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)，以上兩個標(biāo)準(zhǔn)中的系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)應(yīng)用較少。

3 結(jié)語

中央空調(diào)系統(tǒng)是大型公共建筑中能耗最大的系統(tǒng)，也是建筑節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理的基準(zhǔn)能耗及能效水平是節(jié)能的基本前提。合理的、操作性及適用性強(qiáng)的節(jié)能評價(jià)體系至關(guān)重要，然而由于中央空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性，其評價(jià)體系也不盡相同，隨著中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的進(jìn)一步開展，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也需更加完善，以進(jìn)一步降低中央空調(diào)系統(tǒng)能耗、減少能源浪費(fèi)。

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