某大廈空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)探討

楊 丹

上海浦公節(jié)能環(huán)保科技有限公司

1 引言

隨著國家《節(jié)能和應(yīng)對氣候變化“十三五”規(guī)劃》《民用建筑節(jié)能管理辦法》等的陸續(xù)出臺，國家對公共建筑的節(jié)能越抓越緊。對文中的上海市某大廈，通過能耗分析查找空調(diào)系統(tǒng)用能方面存在的問題和漏洞，分析量化并挖掘節(jié)能潛力，提出將電鍋爐+冷水機組替換成模塊化降膜蒸發(fā)式熱泵機組，實現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱雙高效運行的方案進行解決，實現(xiàn)既滿足舒適性規(guī)范要求又節(jié)約能源的改造具有非常重要的意義。

2 項目節(jié)能改造情況

2.1 大廈概況

上海市某大廈（以下簡稱“大廈”）自1996年12月投入運營，至今已有20 年。總建筑面積約4 萬平方米，占地面積為10245.97m2，共26 層，由裙房和主樓組成，其中1～4 層為商業(yè)裙房，運營時間為10：00～20：00；5層為俱樂部，運營時間為15：00～3：00；6～26層為辦公塔樓，運營時間為8：00～20：00。

2.2 大廈空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)現(xiàn)狀

大廈冬季采暖采用2臺雙頭電熱水鍋爐供應(yīng)，設(shè)備位于供暖鍋爐房，且僅作為采暖使用。通過調(diào)研可知，鍋爐無控制系統(tǒng)，電熱阻絲開啟等控制均采用手動開關(guān)。兩臺鍋爐分別對應(yīng)兩臺熱水泵，互為備用，目前水泵未做變頻控制。

大廈制冷系統(tǒng)共有3 臺約克螺桿式冷水機組，2 臺大機（額定制冷量468RT），1臺小機（額定制冷量259RT），根據(jù)運行記錄可知，最熱月開啟兩臺大主機。

輸配系統(tǒng)配有3臺冷凍水泵、3臺冷卻水泵和3臺冷卻塔，其中2臺冷卻塔已更換成新設(shè)備。通過調(diào)研可知，制冷系統(tǒng)無BA控制，機組等設(shè)備的啟停控制均為手動控制。

2.3 大廈節(jié)能潛力分析

大廈2015 年、2016 年的電實際年消耗量（能源賬單數(shù)據(jù)），我方經(jīng)過統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，大廈2016年總能耗比2015年略有上升，約上浮10%，通過調(diào)研分析，與大廈業(yè)務(wù)增長、用能系統(tǒng)效率衰減有關(guān)。

同時對大廈單位建筑面積的能耗進行了統(tǒng)計和分析。具體各年單位面積用電量和單位面積建筑總能耗數(shù)據(jù)平均值分別為28kgcu/(m2·a)和92 kWh/(m2·a)。

表1

據(jù)上表，結(jié)合國家《夏熱冬冷地區(qū)辦公建筑能耗指標》可知，大廈單位建筑面積年用電量大于辦公樓單位建筑面積年用電量的約束性指標值75(kWh/(m2·a)，說明大廈目前運行能耗還有待降低，建筑本身存在一定的節(jié)能空間。

根據(jù)分項計量系統(tǒng)總能耗及制冷、供暖系統(tǒng)的分項能耗對比分析，制冷和供暖系統(tǒng)冷熱源占總能耗的38.5%，空調(diào)系統(tǒng)能耗占總能耗的50.2%。因此，從節(jié)能角度建議進行空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造。

2.4 節(jié)能改造建議

2.4.1 改造思路

對本項目改造建議的方案包括用以下幾種形式取代原有鍋爐和冷水機組：燃氣鍋爐+常規(guī)冷水機組、燃氣鍋爐+磁懸浮冷水機組、降膜蒸發(fā)式熱泵空調(diào)系統(tǒng)，從系統(tǒng)適用范圍、穩(wěn)定性、安全性、出水溫度、節(jié)能性及施工難度等方面做了以下對比，具體如表2。

根據(jù)上表，建議采用模塊化降膜蒸發(fā)式熱泵機組，實現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱雙高效運行，安裝在室外或屋面，無須空調(diào)機房，內(nèi)置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，其自身自帶小水泵和水冷冷凝器，無須另配冷卻塔和冷卻水泵，節(jié)約安裝投資、節(jié)約運行成本和占地面積。

表2 取代原有鍋爐+冷水機組的各種形式性能對比

2.4.2 系統(tǒng)工作原理

本項目采用模塊化降膜蒸發(fā)式熱泵機組系統(tǒng)，根據(jù)大廈實際負荷計算，確定改造機組的額定制冷量不應(yīng)小于2560kW，最終確定改造的降膜蒸發(fā)式熱泵機組的額定制冷取3160kW（898RT），考慮新的設(shè)備水流量與原設(shè)備有變化，且原水泵運行時間較長，存在漏水效率低下等問題，建議同時更換水泵。

空調(diào)制冷系統(tǒng)改為模塊化降膜蒸發(fā)式熱泵機組后，機組置于裙房或塔樓屋面，改造的20臺模塊化降膜蒸發(fā)式熱泵機組分2組安裝，每組10臺，空間足夠。

20 臺模塊化降膜蒸發(fā)式熱泵機組總的配電功率為690kW，小于原鍋爐的配電功率，故配電余量足夠，為保證冷熱源主要設(shè)備的供電穩(wěn)定可靠，新增設(shè)備分兩個變壓器兩路供電。

2.5 節(jié)能效果分析

改造后，降膜蒸發(fā)式熱泵節(jié)約電量計算如下表3。

表3 改造后機組年度節(jié)約電量計算表

3 結(jié)束語

對文中的上海市某大廈，找出其空調(diào)系統(tǒng)存在的運行能耗高問題，提出將電鍋爐+冷水機組替換成模塊化降膜蒸發(fā)式熱泵機組，實現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱雙高效運行的方案進行解決，實現(xiàn)既滿足舒適性規(guī)范要求又節(jié)約能源的改造具有非常重要的意義。