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                       實(shí)現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)節(jié)能的技術(shù)與方法

    隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，能源制約日益加劇，國(guó)家對(duì)節(jié)能減排和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)日趨重視，市場(chǎng)參與主體愈發(fā)壯大，合同能源管理正展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Α０凑铡?#8220;十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，合同能源管理被列為八大重點(diǎn)工程之一，未來(lái)5～10年，合同能源管理有望步入黃金發(fā)展時(shí)期。到2015年節(jié)能服務(wù)業(yè)總產(chǎn)值要達(dá)到3000億元。

    文獻(xiàn)[1]提到：得到建筑的分項(xiàng)能耗對(duì)挖掘各個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能潛力是非常關(guān)鍵的，通過(guò)對(duì)建筑進(jìn)行能源審計(jì)，得到建筑的綜合能耗和各分項(xiàng)能耗情況，便于分析節(jié)能潛力。所以本文根據(jù)能耗監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行能源分類，找到分項(xiàng)能耗基準(zhǔn)線。另外，本文采用的動(dòng)態(tài)能耗模擬軟件是由美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室( LBNL)和J．J．Hirsch及其聯(lián)盟(Associates)共同開發(fā)的eQuest能耗模擬軟件，其計(jì)算核心是目前使用最為廣泛的能耗模擬軟件DOE2的高級(jí)版本DOE2-2，其不僅吸收了DOE-2的優(yōu)點(diǎn)，而且增加了許多新的功能，簡(jiǎn)化了建筑建模過(guò)程，使結(jié)果輸出形式更加清晰明了。

1  項(xiàng)目概況

    中新天津生態(tài)城服務(wù)中心項(xiàng)目是生態(tài)城內(nèi)建設(shè)的第一個(gè)綠色建筑項(xiàng)目。建筑功能性質(zhì)是政府機(jī)關(guān)辦公樓，最初建筑面積12096m2，整改后在建筑后部加建了一層辦公樓，總建筑面積14469m2。項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源由土壤源熱泵系統(tǒng)提供，空調(diào)末端采用風(fēng)機(jī)盤管。按照典型計(jì)算年計(jì)算全年能耗，其能耗模擬結(jié)果和三維效果圖如圖1、圖2所示。

根據(jù)物業(yè)公司提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，得出該建筑的總能耗及單位面積能耗，如表1。由于項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行能耗值包括了最初建設(shè)部分和擴(kuò)建部分的總能源消耗，而設(shè)計(jì)能耗模擬值是最初建設(shè)部分的能耗，故運(yùn)行能耗與設(shè)計(jì)能耗的差值較大。本報(bào)告在后面的分析中，主要分析建筑的單位面積能耗。

    從全口徑能耗角度分析，設(shè)計(jì)單位面積能耗為82.75kWh/ (m2.a)，而實(shí)際運(yùn)行單位面積能耗為127.98kWh/(m2.a)，設(shè)計(jì)能耗與運(yùn)行能耗相差35.34%。根據(jù)節(jié)能潛力總體思路分析，把設(shè)計(jì)能耗作為本項(xiàng)目的能耗基準(zhǔn)線，發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心項(xiàng)目的節(jié)能潛力很大�；�于合同能源管理的重要理念，本文僅就空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行部分，通過(guò)將實(shí)際運(yùn)行能耗與能耗模擬值數(shù)據(jù)比較分析的方法，得出該項(xiàng)目的空調(diào)部分節(jié)能潛力。

2  HVAC主機(jī)能耗分析

    本項(xiàng)目冷熱源為土壤源熱泵機(jī)組，機(jī)組制冷能效比為5.29，制熱能效比為3.64。HVAC主機(jī)設(shè)計(jì)單位面積能耗為17.41kWh/(m2．a(chǎn))，實(shí)際運(yùn)行能耗為3 9.4kWh/(m2.a)，運(yùn)行能耗為設(shè)計(jì)能耗的2.26倍。其中采暖空調(diào)的設(shè)計(jì)和實(shí)際能耗如圖3所示。

    主要原因：

    1)空調(diào)節(jié)能運(yùn)行管理較差

    運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)造成的浪費(fèi)。地源熱泵機(jī)組在4月、10月等過(guò)渡季節(jié)、節(jié)假日以及制冷季的非上班時(shí)間依然在運(yùn)行。在過(guò)渡季節(jié)原則上不需要使用空調(diào)，而是采用自然通風(fēng)達(dá)到通風(fēng)換氣的目的，天津生態(tài)城規(guī)定的空調(diào)運(yùn)行時(shí)間為5月15日至9月15日，共120天，采暖時(shí)間為1 1月15日至3月15日，共120天。通過(guò)檢查其物業(yè)公司提供的低壓日運(yùn)行記錄表，空調(diào)實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)為1553h，采暖實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)為4140h，而《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005中建議采暖每天運(yùn)行24h，空調(diào)每天運(yùn)行12h，通過(guò)計(jì)算得暖通空調(diào)年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為4320h。如果采用合同能源管理方式，按用戶要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的作息表自動(dòng)控制及其他優(yōu)化控制，并可提供多種與上級(jí)樓宇通信的接口，控制暖通空調(diào)運(yùn)行時(shí)間，則HVAC主機(jī)全年單位面積能耗可降至29.78kWh/(m2.a)，節(jié)能潛力為24.42%。如表2。

    采暖系統(tǒng)夜間高溫運(yùn)行造成的浪費(fèi)�！豆�共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005中建議夜間運(yùn)行溫度為120C，工作時(shí)間運(yùn)行溫度為20℃[2]。而通過(guò)觀察中央空調(diào)某一天地源熱泵運(yùn)行能耗，發(fā)現(xiàn)全天24h實(shí)際采暖能耗相差不大，雖然冬季夜間室外溫度較白天低，但由于項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)較好，不會(huì)受夜間溫度變化造成很大的溫降，故實(shí)際采暖季夜間并未采取低溫方式運(yùn)行。如果采用合同能源管理方式，通過(guò)分析此項(xiàng)目的實(shí)際情況，由于其良好的保溫效果，機(jī)組完全可以停運(yùn)，只保留水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，即使采用室內(nèi)120C低溫運(yùn)行溫度，按照采暖室外計(jì)算溫度-8℃進(jìn)行計(jì)算，也能使建筑采暖能耗降至17.38kWh/(m2.a)，HVAC主機(jī)單位面積能耗降至26.88kWh/(m2.a)，節(jié)能潛力為7.35%，如表3所示。

 夏季室內(nèi)溫度較低、冬季室內(nèi)溫度較高造成的浪費(fèi)�！豆�共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005中建議夏季室內(nèi)溫度為260C、冬季室內(nèi)溫度為200C，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)夏季運(yùn)行溫度過(guò)低、冬季運(yùn)行溫度過(guò)高的現(xiàn)象。本項(xiàng)目的夏季室內(nèi)溫度最低可達(dá)200C。冬季可達(dá)260C，造成能源上的浪費(fèi)。如果通過(guò)合同能源管理方式，保證室內(nèi)溫度與設(shè)計(jì)值溫差偏差不大，或者設(shè)定最低／最高溫度，用戶調(diào)節(jié)溫度不能超過(guò)此范圍，則HVAC主機(jī)的能耗能降低至22.79kWh/（m2．a(chǎn))，節(jié)能潛力為10.39%，如表4所示。

    除了上述提到的中央空調(diào)運(yùn)行時(shí)間和溫度管理之外，節(jié)能服務(wù)公司還會(huì)提供其他的空調(diào)運(yùn)行管理服務(wù)，主要包括空調(diào)運(yùn)行人員管理、空調(diào)節(jié)能策略管理、空調(diào)節(jié)能檢查管理和空調(diào)節(jié)能維護(hù)保養(yǎng)管理四大部分，可將空調(diào)能耗降到最低。對(duì)運(yùn)行人員管理是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的重要內(nèi)容，運(yùn)行管理人員必須持證上崗，參加一定的節(jié)能培訓(xùn)；空調(diào)節(jié)能策略管理就是在空調(diào)運(yùn)行中采取行之有效的節(jié)能措施來(lái)達(dá)到降低運(yùn)行費(fèi)用的目的，常用的措施主要有控制主機(jī)運(yùn)行曲線盡量滿足最佳特性曲線，使之效率最高、能耗最小，減少冷凍水、冷卻水的隱形損失，加強(qiáng)排污閥、旁通閥的監(jiān)測(cè)和檢修以及根據(jù)室外氣候參數(shù)的變化制定空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的全年調(diào)節(jié)策略，確定相應(yīng)的風(fēng)、水系統(tǒng)的質(zhì)、量調(diào)節(jié)方式，空調(diào)設(shè)備的開啟臺(tái)數(shù)、水系統(tǒng)供回水溫度、風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度等；空調(diào)節(jié)能檢查管理是指及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行故障，及時(shí)解決；空調(diào)節(jié)能維護(hù)保養(yǎng)管理主要內(nèi)容是空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能維修保養(yǎng)和節(jié)能維護(hù)保養(yǎng)[3]。

    2)空調(diào)選型不合理

    目前，很多建筑的空調(diào)設(shè)備都達(dá)不到滿負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組選型偏大，造成大馬拉小車的能源浪費(fèi)，在夏季最高負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行電流占額定電流的比例應(yīng)在90%以上，否則機(jī)組容量就偏大。通過(guò)分析此項(xiàng)目，其最高負(fù)荷出現(xiàn)在7月25日16:00,壓縮機(jī)運(yùn)行電流為118.3A。根據(jù)單臺(tái)土壤源冷水機(jī)組制冷額定功率為89kW，電壓為380V，功率系數(shù)為0.85，按照P=計(jì)算機(jī)組額定電流為160A，最大負(fù)荷運(yùn)行電流與額定電流之比僅為73.94%，說(shuō)明機(jī)組選型偏大。

    再有，本項(xiàng)目采用地源熱泵為該建筑物夏季提供冷源，冬季提供熱源，選用地源熱泵機(jī)組2臺(tái)。建筑設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷為962kW，設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為750kW，選用兩臺(tái)地源熱泵機(jī)組，額定制冷量為962kW，額定制熱量為902kW。但是在實(shí)際運(yùn)行中，始終是一臺(tái)機(jī)組在運(yùn)行，也證實(shí)了機(jī)組偏大。

    空調(diào)水系統(tǒng)也普遍存在大流量小溫差的現(xiàn)象，最大負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間很少，基本都在部分負(fù)荷下運(yùn)行，實(shí)際溫差小于設(shè)計(jì)溫差。服務(wù)中心項(xiàng)目的冷卻水溫度以及蒸發(fā)器的進(jìn)出水溫差都小于設(shè)計(jì)值5℃，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行效率較差。

    通過(guò)以上分析，發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)目的選型機(jī)組偏大，導(dǎo)致水泵容量過(guò)大，雖然機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中采用單臺(tái)運(yùn)行的模式，但單臺(tái)機(jī)組也沒(méi)有滿負(fù)荷運(yùn)行，出現(xiàn)大流量小溫差的現(xiàn)象。如果采用合同能源管理的模式，對(duì)機(jī)組循環(huán)水泵、冷水機(jī)組運(yùn)行曲線，以及土壤源冷水機(jī)組的制冷量匹配上進(jìn)行節(jié)能改造，可以達(dá)到7.48%的節(jié)能量。則HVAC主機(jī)全年單位面積能耗為19.84KWh/(m2．a(chǎn))，如表5所示。

3  結(jié)論

本文以中新天津生態(tài)城服務(wù)中心項(xiàng)目為例，運(yùn)用eQUEST能耗模擬軟件計(jì)算其設(shè)計(jì)能耗。通過(guò)分析其設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段的空調(diào)單位面積能耗值，得出其在推行合同能源管理的模式下空調(diào)運(yùn)行管理和空調(diào)設(shè)備選型對(duì)建筑節(jié)能的重要性。另外，該項(xiàng)目的研究，不僅可以為本地區(qū)其他項(xiàng)目樹立標(biāo)桿和典范，更具有典型的現(xiàn)實(shí)意義和社會(huì)效益。

4摘要：

本文以中新天津生態(tài)城服務(wù)中心項(xiàng)目為例，為推動(dòng)合同能源管理的實(shí)際運(yùn)用，通分析空調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，得出其在推行合同能源管理下的建筑節(jié)能潛力。