談既有公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造常見方法

郭 銳

(貴州省建筑設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550081)

?

談既有公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造常見方法

郭 銳

(貴州省建筑設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550081)

針對既有公共建筑中空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑能耗比重較大的問題，從空調(diào)主機、輸配系統(tǒng)、冷卻塔等方面，介紹了常見的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造方法，并結(jié)合工程實例，闡述了空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的具體方案，為既有公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造工程提供了思路。

公共建筑，節(jié)能改造，空調(diào)系統(tǒng)，SCOP

0 引言

我國現(xiàn)有公共建筑面積約為45億m2，占城鄉(xiāng)房屋建筑總面積的10.7%，但公共建筑能耗占建筑總能耗的20%，比居住建筑高出很多。而且在公共建筑的全年能耗中，約50%以上消耗于采暖通風空調(diào)和生活熱水，20%～30%消耗于照明能耗[1]。而在發(fā)達國家，建筑能耗占總能耗的比重高于我國目前的水平，隨著既有公共建筑的增多以及人民生活水平的提高，可以預見我國建筑用能的水平將保持上升的趨勢。因此，節(jié)能改造是降低既有公共建筑能耗水平的主要方式。

針對占建筑物用能比例1/2以上的空調(diào)系統(tǒng)，對其出現(xiàn)的高耗能，低用能效率的情況進行有針對性的改造就很有必要?？照{(diào)系統(tǒng)的改造主要圍繞其系統(tǒng)中耗能比重較大的空調(diào)主機、輸配系統(tǒng)中的冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔風機、末端系統(tǒng)部件展開。本文中將主要介紹上述部件的節(jié)能改造常用方法，并以文獻調(diào)研的方式對實際建筑物空調(diào)系統(tǒng)的改造技術(shù)及效果進行列表對比分析。

1 空調(diào)系統(tǒng)主要部件的常見改造方法

空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的重點應圍繞節(jié)能潛力大、耗能高的部件優(yōu)先進行。下文將對空調(diào)系統(tǒng)中的主要耗能部件的常用改造方法逐一進行介紹。

1.1 空調(diào)主機節(jié)能改造

空調(diào)主機的耗電量一般占空調(diào)系統(tǒng)的耗電量的1/2以上，空調(diào)主機是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的核心。而空調(diào)主機的改造方法比較常見的有以下幾種：

1)用高效的新式機組代替老舊機組或增加小型制冷機。如中國香港又一城[2]制冷主機耗電量占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的68%，對空調(diào)系統(tǒng)的改造就是空調(diào)主機重新選型，重新選擇主機的額定冷量與臺數(shù)，使主機制冷量更接近于日常實際運行的需要。此外，如重慶市某辦公樓空調(diào)系統(tǒng)改造即是單獨增加了一臺風冷熱泵，這樣可以在低負荷時段停止大型制冷主機的運行。

2)空調(diào)主機加裝變頻器。北京市某中心中央空調(diào)系統(tǒng)變頻改造[3]，原有空調(diào)系統(tǒng)為恒速離心式冷水機組，因建筑物負荷的動態(tài)特性，機組在99%的時間都處于部分負荷運行。因此給離心主機加裝了變頻設(shè)備，在部分負荷下降低輸入功率；進行變頻改造后，年總節(jié)電799 312 kW·h，年總節(jié)省標準煤98.23 t。此外，北京某報社[4]的空調(diào)主機改造也是以加裝變頻器的方式來達到節(jié)約主機耗電的目的。

3)改變空調(diào)主機運行策略。仍以北京市某中心的空調(diào)主機為例[3]，在日常運行中將空調(diào)主機的冷凍水出水溫度設(shè)置由之前的7 ℃出水調(diào)整為9 ℃，極大的降低了制冷季空調(diào)的能耗?；虿捎孟到y(tǒng)中不同主機的靈活配置方式進行搭配組合以提高系統(tǒng)運行效率。上海某研發(fā)中心辦公樓也針對主機選型偏大的情況采取了管路改動，在低負荷時間段采取由一臺主機供應兩棟建筑物的做法以降低運行費用[5]。

4)改變系統(tǒng)或其配置形式。如采用地源熱泵空調(diào)代替原來的老舊空調(diào)主機及其系統(tǒng)等類似的做法以提高空調(diào)系統(tǒng)的效率及平時運行維護工作中的靈活性及便捷性。

5)加裝控制系統(tǒng)。以某大廈為例[6]，針對空調(diào)系統(tǒng)加裝了管理專家系統(tǒng)，采用模糊控制技術(shù)，結(jié)合經(jīng)驗及過程變化狀態(tài)，使系統(tǒng)自動選擇優(yōu)化運行策略。機房內(nèi)合理設(shè)置良好的控制系統(tǒng)，可以保證制冷機組高效運行。

此外，空調(diào)主機的改造還涉及到了一些其他技術(shù)，如清洗主機的換熱器等[7]。

1.2 輸配系統(tǒng)改造

冷凍水泵及冷卻水泵最為常見的改造方法是變頻調(diào)節(jié)及臺數(shù)調(diào)節(jié)，如青島嶗山辦公樓改造就應用了根據(jù)室外溫度及末端負荷變化來調(diào)整水泵的流量的改造方法。桂林二江機場候機樓的冷卻水泵也是通過跟蹤冷負荷變化而改變。上海移動總部大樓的冷凍及冷卻水泵也采用了根據(jù)實際冷負荷使冷凍水泵及冷卻水泵變頻，改造后，水泵大多數(shù)時間內(nèi)的運行頻率為37.5 Hz，耗電量得到了明顯的降低。

1.3 末端改造

末端改造最為常見的是末端空調(diào)機組的風機變頻，如文獻[8]所示調(diào)控控制時間步長，統(tǒng)一空調(diào)房間的溫度設(shè)定值。此外，對送風口送風方式的改造如增加雙層送風百葉使送風形成貼附[9]。如北京某中心末端風機更換為高效后傾式風機[3]，風機增加變頻裝置，使得系統(tǒng)可根據(jù)負荷需求變化，調(diào)節(jié)循環(huán)風量，減少輸入功率。

1.4 冷卻塔的改造

冷卻塔的運行效果好壞直接影響到制冷機組的運行情況。由于室內(nèi)負荷及室外氣象條件一直處于動態(tài)變化情況，因此，冷卻塔的實際運行模式也應處于動態(tài)變化的情況下，前提是要保證冷卻塔的出水溫度接近于室外濕球溫度。實際工程中，冷卻塔改造常用的技術(shù)方法有：在低負荷時控制冷卻塔的運行臺數(shù)，或控制冷卻塔風機的運行臺數(shù)；保證冷卻塔布水的均勻性；冷卻塔的清洗工作。依據(jù)制冷機模式來決定冷卻塔運行模式。文獻[10]提出在系統(tǒng)部分負荷下，風機變頻調(diào)節(jié)比風機臺數(shù)調(diào)節(jié)對提高冷卻塔的運行效率更為有效，但當頻率過低時，則建議采用臺數(shù)調(diào)節(jié)的方法。

1.5 其他改造理念

表1 4棟建筑空調(diào)系統(tǒng)改造案例列表

針對實際工程運行情況的不同，具體的工程會有針對性的節(jié)能改造方法。目前，空調(diào)系統(tǒng)改造的一個方向就是要注重系統(tǒng)總體能效的提升。如GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標準提出了電冷源綜合制冷性能系數(shù)SCOP的概念，即：設(shè)計工況下，電驅(qū)動的制冷系統(tǒng)的制冷量與制冷機、冷卻水泵及冷卻塔凈輸入能量之比。給出這一指標的目的在于保證空調(diào)冷源部分的節(jié)能設(shè)計整體更優(yōu)，一定程度上可以督促設(shè)計人員重視冷源選型時各設(shè)備之間的匹配性，有效促進空調(diào)系統(tǒng)能效的提升。因此，在一定的負荷下，如何將上述三個部件制冷機、冷卻水泵、冷卻塔的耗電量降低就成為運行中的目標之一。此外，就整個空調(diào)系統(tǒng)而言，無論是從設(shè)計人員、物管人員及業(yè)主方，也都逐步意識到要提高全工況負荷下系統(tǒng)的運行效率及節(jié)能效果的重要性。

2 實際改造案例匯總對比——以4棟辦公建筑為例

本文將針對實際工程中辦公建筑用空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造案例展開對比分析，為后續(xù)改造思路的確定、改造方法及節(jié)能效果的對比提供借鑒。本次分析通過文獻調(diào)研，選取了4棟辦公樓的改造案例進行分析(見表1)。為空調(diào)系統(tǒng)的改造提供已有工程類似改造手段及經(jīng)驗的匯總。

3 結(jié)語

本文針對暖通空調(diào)系統(tǒng)的常用節(jié)能改造方法進行了匯總分析，并提及了使用過對應改造方案的實際工程及節(jié)能效果。本文的匯總分析有利于運行人員、節(jié)能服務公司針對實際工程的運行現(xiàn)狀，在節(jié)能診斷的基礎(chǔ)上，借鑒已有實際工程中應用過的節(jié)能改造方法及節(jié)能改造經(jīng)驗，選擇適宜的改造方法，最大程度的挖掘節(jié)能潛力，提高空調(diào)系統(tǒng)的運行效率，達到最終節(jié)能的目的。

[1] JGJ 176—2009，公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 常 晟,魏慶芃,蔡宏武,等.空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運行與改造案例研究(1):冷水機組[J].暖通空調(diào)，2010(8)：33-36.

[3] 辦公建筑綠色改造技術(shù)指南(在編)[Z].

[4] 徐選才,郭侯斌,邵利民,等.某報社空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能診斷與改造[J].建筑科學，2010(10)：135-136.

[5] 王 瑾,辛晶晶,周尤濤,等.上海某研發(fā)中心集中式空調(diào)冷源系統(tǒng)節(jié)能改造[J].暖通空調(diào)，2011(6)：80-82.

[6] 徐 偉,鄒 瑜.公共建筑節(jié)能改造技術(shù)指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[7] 黃永發(fā).泉州遠太大廈中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造實踐[J].城市開發(fā)，2010(1)：61.

[8] 常 晟,魏慶芃,姜子炎,等.空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運行與改造案例研究(3):空調(diào)機組[J].暖通空調(diào)，2010(8)：41-44.

[9] 龍洋波．重慶市某辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造研究[J].建筑節(jié)能，2007(6)：44-46.

[10] 胡連江,趙新華,王 敬.冷卻塔風機的調(diào)速節(jié)能探討[J].中國給水排水，2009(6)：102-104.

[11] 錢紀程.學研大廈集中空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造案例解析[J].中國物業(yè)管理，2007(7)：35.

[12] 葉 倩, 金正日,朱偉峰,等.上海移動總部大樓節(jié)能服務解決方案[J].建設(shè)科技，2011(4)：49-51.

Discussion on common air-conditioning system energy-saving transformation methods of existing public building

Guo Rui

(GuizhouArchitecturalDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Guiyang550081,China)

In light of problems of high air-conditioning system energy consumption rate in existing public building, starting from aspects of major air-conditioning power, distribution and transmission system and cooling tower, the paper introduces common air-conditioning system energy-saving transformation methods. Combining with engineering examples, it describes specific air-conditioning system energy-saving transformation scheme, which has provided some ideas for air-conditioning system energy-saving transformation engineering of existing public building.

public building, energy-saving transformation, air-conditioning system, SCOP

1009-6825(2016)18-0193-02

2016-04-13

郭 銳(1986- )，男，工程師

TU201.5

A