南京某檔案館中央空調(diào)節(jié)能改造案例分析

周 蓓，黃桂芳

（南京法斯克能源科技發(fā)展有限公司，南京 210000）

1 項目概況

南京某檔案館大樓建筑層數(shù)為3層，建筑面積為3 994.11 m2，其中庫房部分建筑面積約為2 000 m2，屬二類建筑，結(jié)構(gòu)型式為框架結(jié)構(gòu)，抗震等級為7度，耐火等級為Ⅱ級，屋面防水等級Ⅱ，建筑耐久年限為2級（50年），大樓建成時間為2007年，保溫采用如下措施：

（1）沿所有外墻面外側(cè)做R.E砂漿復(fù)合保溫，為江蘇省建設(shè)廳批準(zhǔn)推薦使用的R.E砂漿復(fù)合保溫系統(tǒng)做法，按照J(rèn)/T 16—2004，外墻保溫層為25 mm。

（2）倒置式保溫屋面，使用擠塑聚苯乙烯泡沫板，厚35 mm。

（3）庫房空調(diào)采用3套獨立的恒溫恒濕全空氣處理系統(tǒng)，其中風(fēng)冷型恒溫恒濕機的具體參數(shù)如表1所示，庫房原空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示。

表1 恒溫恒濕機銘牌參數(shù)表

圖1 改造前庫房空調(diào)系統(tǒng)圖

2 改造前能耗評估

根據(jù)檔案館提供的2010年未進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)改造前的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出檔案館庫房空調(diào)系統(tǒng)能耗逐月數(shù)據(jù)如圖2所示，年空調(diào)總能耗為237 205 kWh。

圖2 2010年檔案館空調(diào)系統(tǒng)耗電量

通過對項目能源使用情況的調(diào)查和分析可知：

（1）建筑物在建筑設(shè)計和施工過程中考慮了外墻保溫及外圍護(hù)的遮陽措施，建筑物整體設(shè)計較為合理，建筑物向外界的熱量耗散較小，不需要進(jìn)行改變。

（2）庫房采用的恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng)，由于庫房室內(nèi)負(fù)荷穩(wěn)定且?guī)旆繉穸鹊囊筝^高，所以空調(diào)設(shè)計以除濕為主要目標(biāo)，降溫為第二目標(biāo)，機組將新風(fēng)和回風(fēng)混合后進(jìn)行集中處理，新風(fēng)與回風(fēng)的比例為1∶4，而實際上室內(nèi)回風(fēng)不需要除濕，只需要降溫即可，回風(fēng)消耗的能量較小，主要能量損耗在新風(fēng)處理上。

（3）恒溫恒濕機組在夏季處理到溫度低于室內(nèi)要求標(biāo)準(zhǔn)的情況下會自動開啟電加熱輔助升溫；在冬季采用電加熱方式制熱，同時在室室內(nèi)濕度低時還需將通過噴蒸汽加濕的方式加大送風(fēng)濕度確保室內(nèi)濕度。整體能耗較大。

從檔案館能耗情況分析看，其主要能耗來自于庫房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計不合理，在保證原有空氣環(huán)境的基礎(chǔ)上對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計是解決檔案館庫房能耗較高的關(guān)鍵。

3 空調(diào)節(jié)能改造方案

3.1 節(jié)能改造原則

采用如下思路對系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，改造后的系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

（1）原庫房有3個機房，分設(shè)3個獨立的空調(diào)系統(tǒng)，每個空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)有原恒溫恒濕機組一臺。增加3臺風(fēng)冷熱泵管道機，每個機房一臺，承擔(dān)室內(nèi)總的顯熱負(fù)荷，原恒溫恒濕機組僅用于承擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷。

（2）庫房內(nèi)極少有人員進(jìn)出，所需新風(fēng)量極少，僅需滿足室內(nèi)正壓的新風(fēng)量即可，適當(dāng)考慮減小新回風(fēng)比例或者直接不引入新風(fēng)，減少總冷負(fù)荷。

（3）回風(fēng)溫度較低，需將回風(fēng)全部通過管道接入風(fēng)冷熱泵管道機組，以減少回風(fēng)的能量損耗。

3.2 設(shè)備選型

根據(jù)空調(diào)設(shè)計規(guī)范，檔案館庫房內(nèi)溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)分別為：夏季溫度≤24℃，相對濕度≤60%；冬季溫度≥14℃，相對濕度≥45%[1]。核算檔案館庫房夏季單位面積顯熱負(fù)荷指標(biāo)為35 W/m2，庫房總顯熱負(fù)荷為70 kW。冬季單位面積熱負(fù)荷指標(biāo)為40 W/m2，庫房總熱負(fù)荷為80 kW。

圖3 節(jié)能改造后庫房空調(diào)系統(tǒng)圖

庫房共3個機房，每個機房承擔(dān)負(fù)荷相當(dāng)，選擇風(fēng)冷熱泵機組作為其冷熱源，具體型號參數(shù)如表2所示。

表2 風(fēng)冷熱泵管道機參數(shù)

3.3 運行模式

改造后優(yōu)先采用管道式空調(diào)機組供應(yīng)庫房空調(diào)，極端天氣情況下切換到原恒溫恒濕機組。具體控制操作模式如下：

在室內(nèi)溫濕度不達(dá)標(biāo)的情況下，優(yōu)先啟動風(fēng)冷熱泵管道機，當(dāng)管道機運行2 h仍不能使得室內(nèi)溫濕度達(dá)標(biāo)的情況下，關(guān)閉管道機啟動恒溫恒濕機組；當(dāng)恒溫恒濕機組運行后能保證室內(nèi)溫濕度已達(dá)標(biāo)超過1 h的情況下，則關(guān)閉恒溫恒濕機組再次啟動管道機。管道機本身具備溫濕度達(dá)標(biāo)自動停機和不達(dá)標(biāo)自動開機功能。

4 節(jié)能改造后實際應(yīng)用效果

庫房空調(diào)采用以上方案進(jìn)行改造后，減少了庫房管理成本，庫房內(nèi)的空調(diào)效果得到切實保障，同時也大大降低了空調(diào)運行能耗。

（1）減少了機房管理人員，僅需一名值班人員實時監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)即可。

（2）庫房內(nèi)冬季和夏季的室內(nèi)溫濕度能夠得到切實的保障。

（3）改造后年能耗有明顯降低。選取1年（2013年1月至2013年12月）的運行數(shù)據(jù)作為分析的依據(jù)，2013年逐月耗電量如圖4所示。

5 項目經(jīng)濟(jì)性分析

圖4 2013年檔案館庫房空調(diào)系統(tǒng)耗電量

2010年檔案館庫房空調(diào)系統(tǒng)總能耗237205kWh，扣除辦公區(qū)用空調(diào)能耗，庫房空調(diào)能耗占總能耗的90%，則庫房年空調(diào)能耗為210 784.5 kWh，以此為基準(zhǔn)。2012年度改造完成投入使用，2013年空調(diào)系統(tǒng)能耗為122 984.3 kWh，年節(jié)約電量87 800.2 kWh，節(jié)能率可達(dá)40%以上。改造前后空調(diào)系統(tǒng)逐月能耗對比如圖5所示。

圖5 2010年與2013年檔案館庫房空調(diào)系統(tǒng)能耗逐月對比圖

項目節(jié)能改造總投資32萬元，年節(jié)電量87 800.2 kWh，當(dāng)時當(dāng)?shù)仉妰r為0.615元/kWh，則年節(jié)約運行費用約5.4萬元，節(jié)能改造的投資可在6年內(nèi)回收。

6 結(jié)束語

該項目通過節(jié)能改造改善不合理的空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省大量的能耗。主要利用兩套空調(diào)系統(tǒng)切換控制溫濕度的方法，使得系統(tǒng)能耗得以大幅度降低。春秋季節(jié)節(jié)約的能耗較大，同時冬夏季也節(jié)約了相當(dāng)大的能耗。對于此類采用恒溫恒濕機組控制室內(nèi)溫濕度的案例可按照此項目的方法進(jìn)行推廣改造。

[1]GB 50019—2000，檔案館建筑設(shè)計規(guī)范[S].