化工企業HVAC系統節能研究

【摘 要】本文利用美國大型能耗分析軟件EnergyPlus采用動態模擬的手段來研究HVAC系統能耗，獲取HVAC系統全年所消耗的能量，為HVAC系統的節能提供備選方案和控制方法，分析HVAC系統節能量并評估節能措施的經濟性，以最低的投入獲取最大的節能效果，從節能和經濟效益的角度出發更好的利用能源，實現HVAC系統的能耗優化。

【關鍵詞】EnergyPlus；動態模擬；HVAC系統；能耗優化

相關資料表明，2013年我國建筑能耗約占全社會能源消費的28%-30%，同時我國95%的建筑都是高能耗建筑，落后的建筑節能技術使我國建筑節能壓力倍增，尤其是空調產品效率不高、空調系統節能措施不到位的現象，造成大量的能源浪費。

本文運用美國研發的Energyplus軟件平臺，對“南通科聚亞”中央控制樓進行全年能耗動態模擬分析，根據“南通科聚亞”中央控制樓實際情況，從建筑環境、能源供給、系統優化三大方面提出一些有效的節能措施，再利用Energyplus軟件就措施的有效性進行模擬分析論證。

0.工程概況

科聚亞高新材料（南通）有限公司是全球領先的特種化學制品公司Chemtura在南通建立的新型多功能工廠。中央控制樓（120）單元建筑朝南向，為二層鋼筋混凝土框架結構建筑，底層長67.4米，寬18米，層高4.5米，二層長34.9米，寬18米，層高4.2米。底層建筑面積1131m2，頂層建筑面積583m2，總建筑面積1714m2。該建筑餐廳、更衣室、浴室、衛生間、面點制作間、面點發售間、備餐間、洗碗間、庫房、電信間、辦公室、經理室、文檔室、配電室、控制室、工程區、實驗室等房間組成。

1.建筑全年能耗動態模擬分析

在本建筑全年能耗動態模擬分析中，以1月1日零時-12月31日24時做為全年能耗動態模擬分析范圍。

空調系統能耗由冷水機組、鍋爐、冷卻塔、風機、水泵等能耗構成，通過EngentyPlus對本建筑空調系統能耗構成進行模擬分析，模擬分析結果：輸送泵46%；冷卻塔27%；制冷機組13%；風機8%；蒸汽占6%。

2.南通科聚亞空調系統節能措施

從Engentyplus仿真分析來看，“南通科聚亞”中央控制樓空調系統還有很大的節能空間，可以針對系統的各部分來節能優化。

2.1空調系統形式優化

在“南通科聚亞”中央控制室空調系統中，大量采用了風機盤管加新風和VAV變風量系統。整個系統由空氣處理機、送風回風管道、變風空調箱、溫度控制器等構成。VAV系統運行經濟，除了可以對不同房間的溫度進行單獨調節外，還可以在過渡季節大量利用室外新風冷量來調節室內溫度。這一系統每個空調房間的風量都可以由該房間布設的恒溫控制器來控制，具有很大的優點。

在本系統中，對建筑空調系統進行改進，優化VAV空調系統，在其它條件保持不變情況下，通過模擬分析，新系統在夏季設計日和冬季設計日的能耗均減少了20%。

2.2空調運行溫度及運行模式優化

2.2.1空調運行溫度優化

室內設計溫度過高或者過低，對建筑空調系統的能耗都有著直接影響，相差1℃系統總能耗的差異甚至會超過10%，因此設定合理的室內設計溫度極為重要。根據熱舒適感相關參數，當室內溫度≤28℃時多數人都會感到涼爽，在普通情況下室內溫度處于28℃至30℃之間，并不會影響正常生活，僅只當室內溫度超過30℃時，室內人員才會感覺到熱甚至無法正常作息。根據不同功能房間的需求，室內設計溫度可以進行適當的調整，適當提高夏季空調設計溫度，降低冬季空調設計溫度，能有效的降低空調系統能耗。

在“南通科聚亞”中央控制樓中，夏季空調設計溫度為26℃，冬季空調設計溫度為22℃。根據不同功能空間的特點，將空調設定溫度進行適當調整，在調整系統運行溫度后，在夏季設計日空調系統能耗下降了25%。

2.2.2空調系統運行模式優化

從不同功能房間人員分布特點和時間規律，空調系統可以采用間歇運行的方式，通過間歇式運行的優化，直接打到節約能源的目的。

3.冷熱源優化

3.1冷水機組優化

冷水機組在整個建筑空調系統中能耗占比極大，不同的運行方式下，冷水機組的能耗也有著很大的差異。優化冷水機組時，首先要保證系統的可靠性，使系統內各冷水機組之間能很好的兼容，其次是冷水機組的冷量應當符合建筑物冷負荷的要求，此外還需要考慮冷水機組的部分負荷效率問題，同時力求使冷水機組每一臺都能在最佳工況區域內運行。

3.2流量泵優化

在本建筑空調系統中，除了采用了VAV空調系統，還采用了風機盤管加新風空調系統，對于風機盤管空調系統，采用定流量泵與變流量泵之間的能耗會有很大的差異，不同泵在使用定流量泵與變流量泵時，相互之間的能耗改變效率也會有一定差異。在本項目中，通過溫度變頻器來控制冷卻水泵、冷凍水泵、循環熱水泵的轉速從而達到高效率的工況，對整個節能項目貢獻巨大。

4.優化結果論證

根據本章的優化方案和模擬分析結果，控制樓暖通系統全年能耗從110000KWH降低到70000KWH，節約了36.4%的電能，同時優化后的空調系統能保證中央控制樓的環境需要，符合中央控制樓的實際情況，給企業帶來了直接性的經濟效益，同時創造了可持續發展的能源管理理念，體現了極高的社會價值。 [科]

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