中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況

1.大型公建的特點

大型公建：體量大，單體建筑面積≥2萬m2，多采用中央空調(diào)；

大型辦公樓、賓館、購物中心、機場、車站、娛樂中心等；

建筑特點：內(nèi)部發(fā)熱量大；無外墻的內(nèi)區(qū)比例大；

能耗特點：采暖能耗低于一般建筑；耗電量遠高于一般建筑；空調(diào)能耗占較大部分。

2.大型公建的能耗情況

高檔辦公樓、賓館、大型購物中心、綜合商廈、交通樞紐等,此類建筑在新建建筑中比例呈增加趨勢，導致近幾年我國大部分城鎮(zhèn)夏季用電量急劇上升的主要原因之一；與發(fā)達國家能耗水平比較，與美國基本在同一水平，比日本城市高，節(jié)能水平遠遠差于西歐、北歐水平。

北京、上海大型公建的耗電量調(diào)查結(jié)果

建筑類型	耗電指標
住宅	北京10~15度/平米/年 上海10~20度/平米/年
一般辦公建筑	20~50度/平米/年
大型辦公樓	>100 度/平米/年
五星酒店	100~200 度/平米/年
購物中心	200~300度/平米/年

大型公共建筑耗電量是住宅的10倍以上；

盡管面積總量不大，但其電耗占建筑總電耗的20～25%。

北京市大型公共建筑的參考用電指標 （單位：kWh/(m2.年)

	政府辦公樓	甲級寫字樓	酒店	商場
中央空調(diào)	30	40	50	80
照明	15	30	20	65
辦公設(shè)備	20	20	5	10
電梯	5	5	10	15
飲水機及電開水器	5	－	－	－
生活熱水循環(huán)泵	－	－	10	－
全年總用電量（不包括特殊功能性房間的用電）	75	95	95	160

空調(diào)系統(tǒng)能耗一般占建筑總能耗的40%~60%。

不同大型公建逐月平均單位面積電耗

3.大型公建的能耗高的主要原因

不合理的建筑設(shè)計產(chǎn)生的問題：大面積的玻璃幕墻，帶來大量的太陽得熱量，也導致冷負荷過高。不能開窗，不能自然通風，不良的室內(nèi)空氣質(zhì)量，完全依賴空調(diào)，導致空調(diào)冷量過高；大量的無外窗空間或不與室外連接的內(nèi)區(qū)，照明，通風高能耗。暖通南社

中央空調(diào)系統(tǒng)不合理地設(shè)計與運行產(chǎn)生的問題

不合理的空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水泵不合理的空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、風機用電量過大；

各空間風量平衡設(shè)計不當，導致局部新風量過大；

不能充分利用室外低溫冷卻，冷機運行時間過長；

冷源配置不合理，導致相當多的時間低效運行。

中央空調(diào)系統(tǒng)運行管理問題：不合理的運行制度或運行方式導致空調(diào)系統(tǒng)運行時間過長。

大型公建的能耗高的主要原因：技術(shù)方案本身有問題；設(shè)計意圖未能得到落實；設(shè)備安裝及系統(tǒng)調(diào)試不合格；運行管理方法不科學。

4.大型公建的節(jié)能潛力

降低大型公共建筑能耗

新建大型公共建筑能耗為目前的40%；改善新建建筑的建筑設(shè)計；采用新的節(jié)能的機電系統(tǒng)。暖通南社

改善管理：既有的大型公共建筑能耗降低30%；改進機電系統(tǒng)；改善管理。

中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計問題

中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要點：

分區(qū)問題；冷熱源設(shè)計問題；水系統(tǒng)設(shè)計問題；風系統(tǒng)設(shè)計問題；氣流組織問題；

控制系統(tǒng)問題。

分區(qū)問題：

負荷特性差異較大的房間應該分別設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)

例如：大中型建筑物選制冷機的容量與臺數(shù)時，應大小搭配，按過渡季節(jié)最小負荷選一臺小制冷機，這樣可以滿足小負荷時機組節(jié)能高效運行。

不**間的運行時間和室內(nèi)熱擾差異較大時，需要分區(qū)考慮，否則會“眾口難調(diào)”。暖通南社

例如：電視臺，如演播室、中心設(shè)備機房、片庫資料室的室內(nèi)熱擾不同，不分區(qū)容易出現(xiàn)一邊冷、一邊熱的局面。

冷熱源設(shè)計問題――選型過大

冷機選型偏大，長時間處于部分負荷工況運行。

水系統(tǒng)設(shè)計問題―冷卻水泵選型過大

冷卻水泵選型偏大，為防止電機燒毀，只能關(guān)小閥門；工況點嚴重偏離設(shè)計點，效率普遍為30％～50％。

需要揚程43m，選了70m的泵；改成閉式系統(tǒng)后，需要揚程23m，仍然選了40m的泵。

風系統(tǒng)設(shè)計問題

變風量風道設(shè)計采用了定風量方式

癥狀：近端房間風量過大，而遠端房間風量不足，達不到設(shè)計要求。

原因：設(shè)計為變風量系統(tǒng)，但主送風道設(shè)計成長距離枝狀漸縮風道，導致遠近靜壓差太大。特別是近端需求風量小，遠端需求風量多時，空氣流速越到末端越高，靜壓更小。而近端VAV末端關(guān)到下限風量都偏大。

建議：采用環(huán)形風道或者不變徑風道，利用復得的靜壓減少遠近壓差。

風系統(tǒng)設(shè)計問題―新風不足問題

現(xiàn)象：北京某商場，有中央空調(diào)和采暖系統(tǒng)，冬季采暖系統(tǒng)不用，室內(nèi)仍然過熱。

設(shè)計說明書上寫明過渡季和冬季過熱時可以增加新風百分比或者走全新風，但把新風閥門開到最大也無法增加新風百分比。

原因：新風道尺寸和風機壓頭是按照最小新風量設(shè)計的，無法再增加新風量。

室內(nèi)氣流組織問題

室內(nèi)空間較大，上送上回送風時，冬季熱風送不下來：

某銀行，冬季上下溫差達到16℃(13~29℃)。

風口距地面有4.2米的高度，風口面積過大，而且采用上送上回的送風方式，導致了熱風上浮。

夏季造成頭部吹風感：某開放式空間辦公樓；原設(shè)計采用條縫風口形成窗側(cè)空氣幕；結(jié)果造成窗前人員的吹風感。暖通南社

系統(tǒng)控制設(shè)備問題：

存在的問題：

硬件先進，缺乏軟件，自控變手控

BAS系統(tǒng)只測不控，久而久之測量功能也喪失了

BAS系統(tǒng)誤操作，不節(jié)能反費能

空調(diào)設(shè)計人員只注重單點設(shè)計：沒有提出詳細的工藝要求，特別是工況轉(zhuǎn)換以及如何進行閥的調(diào)節(jié)沒有描述，比如，什么叫做過渡季？什么閥能夠控什么參數(shù)？

中央空調(diào)系統(tǒng)的運行管理

不合理的運行方式

不能正確轉(zhuǎn)換冷機運行狀態(tài)，導致冷機長時間低效運行；

大多數(shù)時間輸配系統(tǒng)實現(xiàn)“大流量，小溫差”，造成輸配系統(tǒng)耗電較大；

不適當?shù)臏貪穸仍O(shè)定，“夏天太冷，冬天太熱”，造成室內(nèi)溫度不均勻，舒適性較差；不能按照需求啟停，不能有效利用過渡季節(jié)。

案例：首都大酒店運行管理與節(jié)能改造經(jīng)驗

2005年度建筑賓館客房、裙房和寫字樓耗電量統(tǒng)計

總面積	50000m2
年耗電總量	6192.1萬度
每平米年用電指標	123.8度/m2..a
使用人數(shù)	800（工作人員）
人均年用電指標	7740.1度/人.a

設(shè)備運行情況：冷凍站運行機組包括兩臺三菱直燃機和兩臺YORK離心機；

一臺直燃機制冷量為150冷噸，另一臺直燃機和兩臺離心機的制冷量都是250冷噸；每臺冷機對應一臺冷凍泵和一臺冷卻泵。暖通南社

北京地區(qū)不同時段的電價政策

	時間段	電價
谷電時段	23:00－7:00	0.35元/度
平電時段	7:00－8:00 和11:00－18:00	0.71元/度
峰電時段	8:00－11:00和18:00－23:00	1.10元/度

在不同的電價時段，冷機采用不同的運行策略將會產(chǎn)生不同的運行費用。

冷機采用不同運行策略的運行費用比較

7月5日－7月6日一天冷凍站運行費用分析

方案1：優(yōu)先離心機

方案2：優(yōu)先直燃機

谷電時段：優(yōu)先開啟離心機方案同比優(yōu)先開啟直燃機方案；

運行費：前者比后者每小時要節(jié)省36％的費用。

平電時段：優(yōu)先開啟離心機方案同比優(yōu)先開啟直燃機方案；

運行費：前者比后者每小時要節(jié)省16％的費用。

峰電時段：優(yōu)先開啟離心機方案同比優(yōu)先開啟直燃機方案；

運行費：離心機組主機部分高于直燃機組主機部分；

綜合考慮冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔的運行費用之后，前者比后者每小時要節(jié)省7％的費用。

改造方案：酒店冷機原來的運行策略：在電價的峰平時段，優(yōu)先開啟直燃機，在谷電時段優(yōu)先開啟離心機。

改造運行策略：無論何時都優(yōu)先采用優(yōu)先離心機方案，當負荷大于兩臺離心機時，再開啟直燃機。

冷站部分全年運行費用

	費用(萬元)
酒店目前的運行策略	86.1
全年優(yōu)先開啟離心機的運行策略	67.7
節(jié)省運行費用	18.4
節(jié)省比率	20%

對無成本改造方案――應當落實

冷凍水輸配系統(tǒng)改造：

現(xiàn)狀與問題分析： 部分負荷下冷凍水的流量小，為保證樓內(nèi)各路水路的均勻性，加開一臺1＃泵（見下圖），加大流量，以保證樓內(nèi)各路冷凍水路的均勻性；原本一機配一泵，實際是一機多臺泵配合運行；旁通混水現(xiàn)象； 運行中的冷機前后閥門沒有完全打開。

改造方案：嚴格采用一機對一泵的運行方式，避免開一臺機組開多臺泵的情況；

將不開啟的冷機前后的閥門關(guān)死，避免旁通的情況；

將開啟的冷機前后的閥門全部打開，避免用閥門開度來強行減小水流量的情況。

實施一機一泵運行方式后結(jié)果：直燃機總的COP從0.83升高到0.91；總耗電量減少了37.9kW；每天可以節(jié)省910度電；每年可以節(jié)省電費3萬元。

無成本改造方案――應當落實

冷卻水系統(tǒng)改造

現(xiàn)狀：冷卻水系統(tǒng)共采用了五臺冷卻塔，兩臺小的冷卻塔對應兩臺離心機，三臺大的冷卻塔對應三臺直燃機；

每臺冷卻塔配備一臺風扇。三臺大的冷卻塔之間有旁通管連接，兩臺小的同樣也有旁通管連接。

問題：冷卻塔維護不足，飄水損失嚴重；布水不勻，冷卻水回水溫度高，冷卻塔效率低。

宴會廳空調(diào)箱改造：

空調(diào)系統(tǒng)采用全空氣系統(tǒng)，問題如下：

過濾器或表冷器有堵塞的現(xiàn)象 ；

新風量過大將增加空調(diào)箱所需處理的新風負荷，增大能源消耗。

改造方案：

空調(diào)箱要定期清洗過濾器，以免因灰塵造成堵塞；

過渡季時空調(diào)箱的新風閥可以開大，夏季和冬季時要減小新風閥的開度，所送新風量滿足宴會廳人員的需求即可。

節(jié)能效果：預計全年三臺空調(diào)箱將省下3~4萬元。  

低成本改造――應當鼓勵

空調(diào)系統(tǒng)改造經(jīng)濟性分析一覽

節(jié)能改造建議	全年節(jié)省費用（萬元）
冷源改造	18
冷凍水輸配系統(tǒng)改造	3
冷卻塔改造	2.5
宴會廳空調(diào)箱改造	3-4
總計	26.5~27.5

無成本或低成本改造方案

此為50000平方米酒店，對于更大的酒店、辦公樓、商場等高耗能建筑，無成本或低成本下的節(jié)能潛力將會更大。

中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能建議和措施

1、實行嚴格的新建公建建筑審批制度；

控制大型公共建筑建設(shè)項目；

控制既有公共建筑的大規(guī)模提高標準的改建項目；

控制超標準，豪華型住宅的建造。

2、對新建公建建筑實行嚴格的節(jié)能審查制度

包括對方案設(shè)計、施工設(shè)計的審查，對施工過程中的檢查，及竣工時的節(jié)能驗收。

逐漸形成和發(fā)展出建筑全過程能耗與性能監(jiān)理咨詢這種新的方式和社會服務行業(yè)。

對既有公建建筑：

3、加強現(xiàn)有無成本或低成本節(jié)能經(jīng)驗的總結(jié)和宣傳；加強對中央空調(diào)系統(tǒng)運行人員的節(jié)能培訓；

4、落實和鼓勵無成本或低成本的節(jié)能技術(shù)改造或運行方案調(diào)整。

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文章名稱：《中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要點與運行管理》

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