采用能源托管模式的建筑物制冷供熱系統節能改造

王志梁，鞠文杰，蔡涵宇

（山東省電力公司，濟南　250001）

采用能源托管模式的建筑物制冷供熱系統節能改造

王志梁，鞠文杰，蔡涵宇

（山東省電力公司，濟南250001）

能源托管是指客戶委托節能服務公司進行能源系統的節能改造和運行管理，并按照合同約定支付能源托管費用，節能服務公司通過提高能源效率來降低能源費用（扣除新增的管理費用），并按照合同約定擁有全部或部分節省的能源費用。采用能源托管模式簽訂合同，用能單位可享受節能服務公司為客戶提供能源診斷、方案設計、項目融資、設備采購、安裝調試、運行維護、人員培訓、節能量監測、節能量跟蹤等一整套的系統化服務，可顯著降低企業整體用能成本，經濟效益十分顯著。國網山東節能服務有限公司探索研究采用能源托管模式對山東濱州供電公司調度中心進行夏季供冷、冬季供暖節能改造，技術性、經濟性良好，取得明顯示范效應。

1　項目概況

山東省濱州供電公司調度中心大樓于1994年投入使用，建筑物高約50 m，其中地上15層，地下1層，總建筑面積為12 223 m2；日常使用人數約450人，制冷供熱系統的具體情況如下。

1.1制冷系統

建筑物由3臺活塞式冷水制冷機組供冷，從1994年開始運行，COP已經下降30%～40%，制冷效率低?？照{水系統的循環水泵用電量高，約占空調系統總用電量的15%～20%，且空調系統長時間處于部分負荷狀態下運行。冷卻塔已經安裝運行10年，填料基本失效，布水器存在布水分水不均的現象。經統計，制冷機組年耗電量合計為64.49萬kWh。

1.2供熱系統

建筑物由3臺電熱鍋爐供熱，其中1臺供調度中心主樓，另外2臺機組并聯供應東西2棟輔樓，放置在設備機房的2樓，與空調機組放置在同一層。鍋爐使用年代較久，效率較低，電鍋爐的功率均為750 kW，再加上年久失修，導致現有采暖系統耗能量巨大。經統計，電鍋爐年耗電量合計為214.19萬kWh。

1.3圍護結構

整個建筑自建成使用至今已有21年，外墻主要采用混凝土，無保溫措施，耗能比較大，特別是冬季供暖時，會造成許多熱量的損失。

1.4其他說明

以2014年全年電耗為基準，以調度中心大樓及其輔樓為總建筑面積進行分析，總建筑面積為19 800 m2。對2014年調度中心及其輔樓電耗進行拆分，拆分結果如表1所示?？梢缘贸龈鞣猪椣到y的能耗指標。分項指標中鍋爐系統能耗指標為108.17kWh/（m2·年）；空調系統能耗指標為32.58kWh/（m2·年）；照明系統能耗指標為18.02 kWh/（m2·年）；電梯系統能耗指標為4.87 kWh/（m2·年）；其他系統能耗指標為7.37 kWh/（m2·年）?？芍仩t系統最高，空調系統、照明系統能耗占比較大。

表1　2014年分項能耗統計

2　制冷供熱系統能源托管項目節能改造

通過對現場設備分析和調研，以及與管理人員交流溝通，結合山東綠色建筑自評估報告（公共建筑）相關標準，該項目對建筑物采取了以下幾個方面的節能改造和運行管理措施，具體改造內容如下。

2.1空調系統改造

（1）制冷系統升級?？紤]到設備更新換代和運行節能的雙重需求，將現有冷源設備更換為更加高效而且具有變頻運行控制功能的新一代冷水機組，即3臺變頻水冷螺桿式冷水機組。制冷系統設備如圖1所示。

圖1　制冷系統設備圖

（2）供熱系統升級。為進一步提升現有電熱水鍋爐供暖系統的運行能效，在現有基礎上增配2臺高效風冷熱泵機組，并配套電輔助加熱裝置，以備極端天氣能夠正常啟動供暖。圖2為供熱系統圖。

（3）空調系統群控。同時對冷源系統和輸配系統進行監控，主機、水泵、冷卻塔之間聯動控制，根據溫差判斷系統負載自動加卸載主機，根據溫差控制水泵的變頻，根據壓差控制系統旁通閥。

2.2輸配及冷卻系統智能調速改造

圖2 供熱系統圖

（1）變頻改造。為降低空調和采暖部分負荷工況輸配系統能耗，對所有冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔風機安裝變頻調速裝置，實現根據供回水溫度和壓力變化調節設備運行頻率，大幅降低設備能耗。

（2）輸送管路更新。對制冷機房內和室外輸送管路、閥門、保溫進行翻新改造，避免水的跑冒滴漏，降低輸送管路的散熱損失和阻力損失。

（3）冷卻塔強化換熱。對冷卻塔填料進行更換，強化冷卻塔換熱，提升主機運行效率，降低制冷系統能耗，為保證冷卻水水質滿足相關標準要求，增加水處理裝置。

2.3圍護結構改造

對主樓和輔樓實施外墻保溫改造，并加裝節能窗戶，方法是在原外墻上涂抹聚苯顆粒保溫砂漿，然后做帶加強網的抹灰保護層，最后做裝飾面層。門窗采用斷橋隔熱鋁合金門窗加中空玻璃。斷橋鋁合金型材具有隔熱效果好、密封性好等優點，中空玻璃具有隔熱效果好、隔音效果好的優點。圖3為墻體改造及節能窗工藝原理圖。

圖3　墻體改造及節能窗工藝構造圖

2.4加裝能耗監測管理系統

分別對建筑物配電室的計量支路情況進行匯總、監測，并對未來節能工作有意義的用電支路（包含空調、新風機、電梯、信息機房、照明、插座、辦公設備）進行重點計量。

2.5改造效益測算

通過采取相應改造措施，項目可以實現年節電量約181.22萬kWh，按電力折算系數為0.3 kgce/kWh計算，每年節約標準煤543.66t。電價按0.8174元/kWh計算，每年可節省費用148.13萬元，各分項節能收益如表2所示。

表2　改造后節能效益統計表

3　制冷供熱系統能源托管經濟性分析

能源托管供冷熱標準為供暖季（11月15日—次年3月15日，合計120天）確保室內溫度≥18℃；制冷季（7月1日—9月30日，合計92天）確保室內溫度達到25±2℃。能源托管費用構成具體包括：供暖費、供冷費；用能設備運維及建筑物能效咨詢服務費。其中供暖費依據當地商業供暖收費標準執行，供冷費參照供暖費收費標準并下浮一定金額執行。在能源托管合同期內，項目由節能服務公司整體投資1 062.35萬元，整套供冷熱系統設備產權歸節能服務公司所有，合同期滿后，所有資產將無償劃撥濱州供電公司所有。該能源托管項目靜態投資回收期約為7.17年。

3.1制冷系統節能量計算

滿負荷工況下，新更換的制冷機組的輸入功率為117 kW，而現有機組的標稱輸入功率需要155 kW?？梢姄Q代機組在滿負荷的工況下相比現有機組的節能率可達24.52%。由此可根據標稱工況對機組換代形成的節能量進行保守估算。濱州供電公司每年從5月中旬開始運行中央空調系統直到9月中旬，制冷季共計123天。單臺冷水機組每天平均運行10 h。冷水機組換代所形成的節能量

ΔE1=3臺×155 kW/臺×123天×10 h/天×24.52%=

140 242 kWh≈14.02萬kWh

3.2供熱系統節能量計算

濱州供電公司現有供暖熱源設備為3臺750 kW電熱水鍋爐。熱源設備更新換代后，新增的風冷熱泵機組替代現有的一臺750 kW的電熱水鍋爐向調度中心大樓供暖。在室外環境溫度達到-5℃時，單臺機組在達到出水溫度45℃的工況下，供熱功率可達393 kW，輸入功率僅有163 kW，在同樣滿足用戶需求的條件下，與現有電鍋爐相比，節能率達到56.5%。濱州供暖季按照每年120天計算，熱源設備全天連續運行，則集中熱源更換的節能量

ΔE2=750 kW×120×24 h×56.5%=

1 220 400 kWh=122.04萬kWh

3.3冷熱源機房群控改造

在更換冷熱源設備的基礎上，進一步進行機房群控系統優化升級，并實現機房動力設備的全變頻動態調節，可以根據室外環境狀況，進行動力系統的氣候補償運行控制。這將大大提高冷熱源系統的運行效能。與目前的常年工頻運行相比，循環泵系統運行能耗至少降低30%。同時冷水機組可根據室外溫度、濕度狀況進行冷凍水系統溫度調節，從而進一步優化供冷能效，尤其在過渡季節，冷凍水溫設置調整將使冷水機組的節能效果進一步提高10%以上。另一方面，在冬季，調度中心供暖系統的動態運行調整和整體供暖系統運行的氣候補償控制將進一步實現供暖節能5%。整體機房群控可預期的節能收益

ΔE3≈23.25萬kWh

3.4外墻保溫節能量計算

根據以往的工程經驗，外墻添加保溫材料后，可以減少建筑冷暖負荷的5%左右；雙層中空玻璃能有效減少太陽輻照度、降低室內冷熱量散失，預計可降低大樓總體空調能耗10%左右。圍護結構改造可預期的節能收益

ΔE4≈17.91萬kWh

3.5能耗監測系統節能量計算

通過對建筑物安裝建筑能耗監測管理平臺，據估計，該面積的大型公建通過安裝能耗監測管理系統、通過加強運行管理可實現電力部分節能，預計節電量為4萬kWh。

4　結束語

能源托管是合同能源管理是一種比較特殊的業務，表現在其不僅提供節能技術服務，同時前期提供節能改造所需的設備和資金。節能服務公司可組建自己的專家團隊和培養高級工程師，創造核心技術，也可與設備提供商合作，進行技術融合。對于投入改造的資金來源，節能服務公司一般可從國家政府資助、金融機構及公司自有資金等途徑獲得。設備方面則可根據業主實際情況，由節能服務公司自行生產或從其他設備提供商進行采購。各種要素的合理協調是項目實施的有力保障。

雖然近幾年政府為鼓勵節能減排工作的開展出臺了一些政策扶持能源托管模式的推廣，但能源托管在實施中還需要各種社會機構的合作。作為一項新型的商業模式，有關政策、制度、標準、認證、審計、檢測、監管等各個環節都有待進一步的規范和完善，如何引導能源托管模式在公共機構節能領域成功實施和推廣需要相關部門和機構的共同謀劃和推動。D

Energy conservation reformation of energy trusteeship mode for building cooling and heating system

WANG Zhi?liang，JU Wen?jie，CAI Han?yu
（Shangdong Electric Power Company，Ji'nan 250001，China）

建筑物能源托管是基于能源市場需求，由節能服務公司為建筑物業主提供部分能源消費托管服務的一種新型節能服務機制。介紹某大樓制冷供熱系統及圍護結構，提出空調系統、輸配系統及冷卻系統的改造措施，對能源托管進行經濟性分析及節能量計算。通過現場考察，該建筑能源系統運行良好，能源使用費用大幅度降低，適宜推廣應用。

能源托管；節能服務；節能改造

Building energy trusteeship is based on energy mar?ket demand.It is a new energy saving service mechanism to provide partial energy consumption trusteeship services to building owners by energy saving service company.A cooling and heating system of a building and its supporting structure is introduced，and the improve?ment measures of air condition system，transmission system and cool?ing system are proposed for economy analysis and energy calculation of energy resourses.Through investingation，the building energy sys?tem runs well.The energy use costs have greatly reduced.It is suit?able for promotion and application.

energy trusteeship；energy saving service；energy saving transformation

F407.61；TK018

B

2015-09-25

王志梁（1977），男，山東濰坊人，高級工程師，主要從事電力節能服務工作。