南京某檔案館中央空調節能改造案例分析

周 蓓，黃桂芳

（南京法斯克能源科技發展有限公司，南京 210000）

1 項目概況

南京某檔案館大樓建筑層數為3層，建筑面積為3 994.11 m2，其中庫房部分建筑面積約為2 000 m2，屬二類建筑，結構型式為框架結構，抗震等級為7度，耐火等級為Ⅱ級，屋面防水等級Ⅱ，建筑耐久年限為2級（50年），大樓建成時間為2007年，保溫采用如下措施：

（1）沿所有外墻面外側做R.E砂漿復合保溫，為江蘇省建設廳批準推薦使用的R.E砂漿復合保溫系統做法，按照J/T 16—2004，外墻保溫層為25 mm。

（2）倒置式保溫屋面，使用擠塑聚苯乙烯泡沫板，厚35 mm。

（3）庫房空調采用3套獨立的恒溫恒濕全空氣處理系統，其中風冷型恒溫恒濕機的具體參數如表1所示，庫房原空調風系統如圖1所示。

表1 恒溫恒濕機銘牌參數表

圖1 改造前庫房空調系統圖

2 改造前能耗評估

根據檔案館提供的2010年未進行空調系統改造前的基礎數據進行分析，得出檔案館庫房空調系統能耗逐月數據如圖2所示，年空調總能耗為237 205 kWh。

圖2 2010年檔案館空調系統耗電量

通過對項目能源使用情況的調查和分析可知：

（1）建筑物在建筑設計和施工過程中考慮了外墻保溫及外圍護的遮陽措施，建筑物整體設計較為合理，建筑物向外界的熱量耗散較小，不需要進行改變。

（2）庫房采用的恒溫恒濕中央空調系統，由于庫房室內負荷穩定且庫房對濕度的要求較高，所以空調設計以除濕為主要目標，降溫為第二目標，機組將新風和回風混合后進行集中處理，新風與回風的比例為1∶4，而實際上室內回風不需要除濕，只需要降溫即可，回風消耗的能量較小，主要能量損耗在新風處理上。

（3）恒溫恒濕機組在夏季處理到溫度低于室內要求標準的情況下會自動開啟電加熱輔助升溫；在冬季采用電加熱方式制熱，同時在室室內濕度低時還需將通過噴蒸汽加濕的方式加大送風濕度確保室內濕度。整體能耗較大。

從檔案館能耗情況分析看，其主要能耗來自于庫房空調系統設計不合理，在保證原有空氣環境的基礎上對空調系統進行重新設計是解決檔案館庫房能耗較高的關鍵。

3 空調節能改造方案

3.1 節能改造原則

采用如下思路對系統進行節能改造，改造后的系統原理圖如圖3所示。

（1）原庫房有3個機房，分設3個獨立的空調系統，每個空調系統內有原恒溫恒濕機組一臺。增加3臺風冷熱泵管道機，每個機房一臺，承擔室內總的顯熱負荷，原恒溫恒濕機組僅用于承擔室內濕負荷。

（2）庫房內極少有人員進出，所需新風量極少，僅需滿足室內正壓的新風量即可，適當考慮減小新回風比例或者直接不引入新風，減少總冷負荷。

（3）回風溫度較低，需將回風全部通過管道接入風冷熱泵管道機組，以減少回風的能量損耗。

3.2 設備選型

根據空調設計規范，檔案館庫房內溫、濕度標準分別為：夏季溫度≤24℃，相對濕度≤60%；冬季溫度≥14℃，相對濕度≥45%[1]。核算檔案館庫房夏季單位面積顯熱負荷指標為35 W/m2，庫房總顯熱負荷為70 kW。冬季單位面積熱負荷指標為40 W/m2，庫房總熱負荷為80 kW。

圖3 節能改造后庫房空調系統圖

庫房共3個機房，每個機房承擔負荷相當，選擇風冷熱泵機組作為其冷熱源，具體型號參數如表2所示。

表2 風冷熱泵管道機參數

3.3 運行模式

改造后優先采用管道式空調機組供應庫房空調，極端天氣情況下切換到原恒溫恒濕機組。具體控制操作模式如下：

在室內溫濕度不達標的情況下，優先啟動風冷熱泵管道機，當管道機運行2 h仍不能使得室內溫濕度達標的情況下，關閉管道機啟動恒溫恒濕機組；當恒溫恒濕機組運行后能保證室內溫濕度已達標超過1 h的情況下，則關閉恒溫恒濕機組再次啟動管道機。管道機本身具備溫濕度達標自動停機和不達標自動開機功能。

4 節能改造后實際應用效果

庫房空調采用以上方案進行改造后，減少了庫房管理成本，庫房內的空調效果得到切實保障，同時也大大降低了空調運行能耗。

（1）減少了機房管理人員，僅需一名值班人員實時監控空調系統即可。

（2）庫房內冬季和夏季的室內溫濕度能夠得到切實的保障。

（3）改造后年能耗有明顯降低。選取1年（2013年1月至2013年12月）的運行數據作為分析的依據，2013年逐月耗電量如圖4所示。

5 項目經濟性分析

圖4 2013年檔案館庫房空調系統耗電量

2010年檔案館庫房空調系統總能耗237205kWh，扣除辦公區用空調能耗，庫房空調能耗占總能耗的90%，則庫房年空調能耗為210 784.5 kWh，以此為基準。2012年度改造完成投入使用，2013年空調系統能耗為122 984.3 kWh，年節約電量87 800.2 kWh，節能率可達40%以上。改造前后空調系統逐月能耗對比如圖5所示。

圖5 2010年與2013年檔案館庫房空調系統能耗逐月對比圖

項目節能改造總投資32萬元，年節電量87 800.2 kWh，當時當地電價為0.615元/kWh，則年節約運行費用約5.4萬元，節能改造的投資可在6年內回收。

6 結束語

該項目通過節能改造改善不合理的空調系統，節省大量的能耗。主要利用兩套空調系統切換控制溫濕度的方法，使得系統能耗得以大幅度降低。春秋季節節約的能耗較大，同時冬夏季也節約了相當大的能耗。對于此類采用恒溫恒濕機組控制室內溫濕度的案例可按照此項目的方法進行推廣改造。

[1]GB 50019—2000，檔案館建筑設計規范[S].