大型公共建筑中央空調系統節能評價

上海市質量監督檢驗技術研究院 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、商業建筑、旅游建筑、科教文衛建筑、通信建筑以及交通運輸用房。目前我國每年城鎮新建公共建筑約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，公共建筑節能對整個社會的節能意義重大，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。據統計，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總耗電量的22%。隨著節能減排的不斷推進，大型公共建筑成為國家及地方實施建筑節能監管、能源審計、能效測評、能效標識、能耗定額對標及技術改造的主要對象。中央空調系統作為大型公共建筑中耗能最高、最復雜的系統，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，提高中央空調能效水平、降低中央空調能耗成為大型公共建筑節能的重要組成部分，也成為技術最復雜、較難實施的一項節能措施。

1 中央空調系統運行現狀

上海市大型公共建筑能耗組成中，空調系統能耗占建筑總能耗的50%，照明設備能耗占15%，動力及其他設備能耗占35%，空調系統節能是整個建筑節能的重點。中央空調系統的運行能耗除了與建筑本身的結構、人員、設備等情況有直接關系之外，因設計、施工、管理等方面存在的不足，往往造成能耗過大，導致能源浪費，設備配置不合理、效率低下、調節方式落后、設備維護管理不善等等，導致中央空調系統實際運行能耗偏高。

隨著建筑設計、施工、驗收、監管等相關法律、法規、標準等對建筑節能要求的不斷提高，新建建筑及技術改造的中央空調系統都安裝了實時監控系統，根據實際使用情況來看，大部分監控系統的作用包括系統運行實時顯示（系統主要參數顯示）、報警（包括設備故障和限值報警）、運行調節（溫濕度調節、閥門的開度、電機轉速等）、能耗及相關數據收集匯總等幾個主要方面，主要是實現了系統運行現狀的顯示、調節及數據的收集。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的能耗數據。但是，對于占建筑能耗50%的中央空調系統來說，系統的正常運行僅僅是實現其基本功能的必要條件，然而正常運行模式的系統是否具有節能的空間和潛力，能否進一步優化其運行參數以減少能耗，是上述監控系統無法做到的。當前，中央空調的監控檢測系統仍大多局限于系統運行的檢測和故障診斷或以系統設計參數為控制目標的控制系統，而在中央空調能耗方面的監測仍局限在計算中央空調各用戶端實時所需能耗并作為中央空調系統能量供應量的調控依據，對于中央空調系統能效水平的判斷大多數情況下依賴于軟件模擬計算用于設計初期或實際運行后的能效檢測，對于空調系統的節能評價也不盡相同。

2 中央空調系統的節能評價

提高中央空調系統能效水平、降低能耗、減少能源浪費的前提是合理評價其能效水平，發現造成能源浪費的關鍵問題。當前，對建筑的各種節能評價標準及規則中包含了對中央空調系統的要求，大多重點關注單體設備的性能、施工要求及與空調系統相關的建筑相關指標，并包括對系統監控的要求，部分標準提出了對整個系統能效水平的評價指標。各類評價體系概況分述如下。

2.1 GB50189-2005《公共建筑節能設計標準》

國家對建筑的相關節能評價標準中，設計標準GB50189-2005《公共建筑節能設計標準》，其中第五節對采暖、通風和空氣調節節能設計做出了規定和要求，同時對與暖通空調直接相關的室內環境設計參數做出了規定，標準中分別對冷熱源（鍋爐效率、冷水/熱泵機組制冷性能系數、部分負荷性能系數、溴化鋰吸收式制冷機組性能系數）、輸送系統（熱水系統熱水循環泵的耗電輸熱比、風機的單位風量耗功率、空氣調節冷熱水系統的輸送能效比）及末端裝置（單元式空調機組能效比、熱回收裝置額定熱回收率）的能效限值做出了規定和要求，對系統的監測參數、控制方式等做出了技術性要求。

2.2 GB/T50378-2006《綠色建筑評價標準》

GB/T50378-2006《綠色建筑評價標準》按照控制項、一般項、優選項對公共建筑的節能、室內環境控制及運營管理情況給出了評價標準，其中對空調系統的節能評價主要包括對冷熱源機組能效及風機的單位風量耗功率給出了明確的指標要求。

2.3 GB50411-2007《建筑節能工程施工質量驗收規范》

驗收規范GB50411-2007《建筑節能工程施工質量驗收規范》，分為一般項目和主控項目對通風與空調節能工程及空調與采暖系統冷熱源及管網節能工程做出了節能驗收要求，提出了工程驗收時需要檢驗的項目和設備數量，對施工過程中的細節做出了硬性要求。

2.4 《民用建筑能效測評標識技術導則》(試行)

2008年住建部發布了《民用建筑能效測評標識技術導則》(試行)，能效測評標識分為能效理論標識和能效實測標識，采用理論和實際檢測相結合的測評辦法，根據現行的建筑節能相關標準對中央空調的冷熱源設備能效比、風機系統的單位風量耗功率、空調冷熱水輸送能效比等提出了理論和實測節能評價標準，并規定了系統的監測和控制所達到的技術標準。

2.5 LEED評價體系

LEED認證中，與中央空調系統相關的評價體系包括第三（能源與環境）和第五部分（室內環境質量）的內容，其中包含了能源與環境評分的三個先決條件，室內環境質量的兩個先決條件，總計五個先決條件。其中能源與環境的三個先決條件中，除了對建筑內能耗系統提出了設計、安裝施工、調試的基本要求外，在能源使用最小化的先決條件中，對建筑外圍護結構傳熱系數、管道保溫、冷機效率、鍋爐效率、排熱設備效率等提出了明確要求，對冷機效率的要求較為嚴格，并要求要求在新建建筑的通風、采暖、空調和制冷設備中不使用含CFC的制冷劑以減少對大氣臭氧層的破壞。有關中央空調系統的評分條件中，能源使用最優化、可再生能源利用、加強調試、制冷劑選用、系統測試及綠色能源利用評分項目中對中央空調系統設計、安裝、運行均提出了明確要求；其中室內環境質量的兩個先決條件中，對通風率、吸煙環境設計作出了明確規定，相應的評分項中，室內二氧化碳及新風量的監測、排風設備、控制系統及熱舒適度均列入評分項目。

2.6 GB/T17981-2007《空氣調節系統經濟運行》

空調系統經濟運行標準GB/T17981-2007《空氣調節系統經濟運行》從系統的角度對空氣調節系統的各種評價指標做了經濟運行的限值，提出了評價標準。對空調區域的環境參數、設備的運行調度、關鍵設備的優化運行、風系統、水系統的經濟運行及能耗計量均提出了明確的要求，對空調系統能效比、制冷系統能效比、冷凍水輸送系數、空調末端能效比、冷水機組運行效率及冷卻水輸送系數給出了詳細的計算、說明及限值評價，根據系統-子系統-設備的逐步細化式評價建立了空調系統的評價體系，同時對空調系統運行提出了節能管理要求，提倡空調系統使用者的行為節能。

2.7 DB31/T 255-2003《集中式空調（中央空調）系統節能運行與管理技術要求》

上海市地方標準DB31/T255-2003《集中式空調（中央空調）系統節能運行與管理技術要求》對系統運行的室內環境參數、冷熱源的能效指標、設備管理及控制等提出了要求，對風機的單位風量功率消耗、供冷（暖）的水系統輸送系數提出節能評價指標，同時，該標準提出了CEC（空調能耗系數）評價指標，對辦公樓、學校，商場、游樂場及旅館、醫院給出了評價標準。CEC是指建筑物空調系統全年一次能源總消耗量與假象建筑物全年空調負荷累計值之比，并給出了假象建筑全年空調負荷累計值的詳細計算方法。

上海市于2011年發布了D B 31/T529-2011《集中式空調（中央空調）系統節能評價值及其計算方法》，到目前為止，該標準的正式文本尚未發布。

綜上各類國家、上海市地方標準及目前國際上建筑節能認證較為廣泛的LEED評價體系，覆蓋了對于中央空調系統從設計、安裝、調試、運行、管理的全生命周期，從內容來看，涵蓋了建筑圍護結構傳熱系數、空調區域環境參數、制冷劑選用、單體設備的能效值、子系統輸送能效值、能耗計量、監測、控制及空調系統能效值等評價參數，各標準及規范提出的評價項目和指標不盡相同，但是可以看到，各評價項目中均包括對冷熱源設備的能效評價。作為中央空調系統中能耗較大的冷熱源設備，其能效水平對整個系統的能耗有較大影響，同時，制冷/制熱機組的能效水平尤其是額定工況下能效水平比較容易獲得，對單體設備的運行能效檢測相對簡單，無論是理論評價或實測評價，均比較容易實現。與之相比，系統能效評價項目，如G B/T 17981-2007《空氣調節系統經濟運行》中“空調系統能效比”及DB31/T255-2003《集中式空調（中央空調）系統節能運行與管理技術要求》中“CEC”，其它評價體系中均未提及。就當前的與建筑節能相關的中央空調系統節能檢測、評價、測評、科研現狀，中央空調系統能效評價實際數據甚少，大多依靠軟件模擬獲得系統能耗數據，以上兩個標準中的系統能效評價指標應用較少。

3 結語

中央空調系統是大型公共建筑中能耗最大的系統，也是建筑節能的關鍵環節，合理的基準能耗及能效水平是節能的基本前提。合理的、操作性及適用性強的節能評價體系至關重要，然而由于中央空調系統的復雜性，其評價體系也不盡相同，隨著中央空調系統節能的進一步開展，評價標準也需更加完善，以進一步降低中央空調系統能耗、減少能源浪費。

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