西安某大型商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)能耗分析與節(jié)能措施研究

鄭程升

摘要：本文通過(guò)測(cè)試對(duì)某大型商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)能耗作了研究分析。通過(guò)對(duì)商場(chǎng)室內(nèi)外溫度測(cè)試后進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)商場(chǎng)中不同樓層存在著溫度分布不均勻現(xiàn)象。隨著樓層升高，每層的室內(nèi)溫度也升高。同時(shí)對(duì)機(jī)組測(cè)試中還發(fā)現(xiàn)，冷機(jī)處于部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，制冷機(jī)低效運(yùn)行。最后通過(guò)分析結(jié)果提出了幾項(xiàng)節(jié)能措施并對(duì)其節(jié)能效果進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：大型商場(chǎng)，空調(diào)系統(tǒng)，能耗，節(jié)能措施

0引言

隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)要求的不斷提高，建筑物及其空調(diào)系統(tǒng)的能耗問(wèn)題也日益顯現(xiàn)出來(lái)[1]，在大型商場(chǎng)建筑能耗比例中，空調(diào)能耗足足占到整個(gè)建筑能耗的50%-60%[2]。由于大型商場(chǎng)人員和燈光密度較大，內(nèi)部熱源的發(fā)熱量較高，加上其潛熱量也很大，故其各部分負(fù)荷在全年負(fù)荷中所占比例和其他類型建筑物有很大差異。據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，如果能夠合理綜合使用有效的節(jié)能技術(shù)，那么大型公共建筑可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能達(dá)30%以上[3]。因此，大型公共建筑的節(jié)能潛力還很大，很有必要研究大型公共建筑的能耗。

1建筑及空調(diào)系統(tǒng)概況

該商場(chǎng)建筑面積為99240m2，其中地下設(shè)備用房共占16035 m2，地上部分為83205 m2。商場(chǎng)地下兩層，地上七層，總高度30.55米。商場(chǎng)空調(diào)面積約為8.0萬(wàn)m2，空調(diào)夏季冷負(fù)荷為16100kW，制冷站設(shè)于地下二層，選用五臺(tái)特靈離心式冷水機(jī)組，其中四臺(tái)制冷量為3500 kW，一臺(tái)制冷量為2100 kW，提供7-12℃的冷凍水。

2商場(chǎng)測(cè)試結(jié)果分析

在2012年7月24日到2012年7月30日，在供冷季選取一周的時(shí)間對(duì)商場(chǎng)室內(nèi)、外溫度、制冷機(jī)的冷凍水及冷卻水進(jìn)、出口水溫度等進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量。在商場(chǎng)每層均勻布置測(cè)點(diǎn)，對(duì)商場(chǎng)室內(nèi)不同區(qū)域的全空氣空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的溫度狀態(tài)進(jìn)行了逐時(shí)測(cè)量。通過(guò)整理測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，該商場(chǎng)內(nèi)的逐時(shí)溫度分布逐層升高。由于商場(chǎng)一層門(mén)沒(méi)有設(shè)置空氣幕，導(dǎo)致了室外熱空氣進(jìn)入室內(nèi)，故一層室內(nèi)溫度比其他樓層的室內(nèi)溫度高。餐廳位于七層，廚房的設(shè)備散熱量比較大，加上餐廳的人流量大，故該層測(cè)試的溫度就明顯較高。除了一層、和七層外，其余各層的溫度平均值基本保持在設(shè)計(jì)值26℃左右。

2.2制冷機(jī)組運(yùn)行狀況實(shí)測(cè)結(jié)果分析

在2012年7月24日到2012年7月30日，對(duì)制冷機(jī)房?jī)?nèi)1號(hào)制冷機(jī)組的冷凍水和冷卻水進(jìn)出口溫度進(jìn)行實(shí)測(cè)。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1號(hào)冷水機(jī)組冷凍水實(shí)際平均供水溫度為 10.8℃，實(shí)際回水溫度為 14.1℃，實(shí)際供回水溫度高于設(shè)定值7/12℃。實(shí)際的供回水溫差的平均值為 3.3℃小于設(shè)定的供、回水溫差5℃。從整理的測(cè)試數(shù)據(jù)看出，1號(hào)冷水機(jī)組冷卻水供水溫度實(shí)際值基本保持在29℃左右，回水溫度保持在32℃左右，冷卻水實(shí)際供回水溫度均低于設(shè)定值32/37℃。在測(cè)試期間商場(chǎng)冷卻水實(shí)際的平均供、回水溫差為 3℃低于設(shè)定的供、回水溫差5℃。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)得知冷機(jī)冷凍水、冷卻水實(shí)際供回水溫差大部分時(shí)間在3℃左右，說(shuō)明冷水機(jī)組大部分時(shí)間處于低效運(yùn)行。

3節(jié)能措施研究

3.1提高空調(diào)房間設(shè)定溫度節(jié)能

根據(jù)空調(diào)冷負(fù)荷組成以及其計(jì)算公式可以看出，如果空調(diào)房間的設(shè)定溫度被合理地提高，主要可以達(dá)到以下三方面的節(jié)能效果：

1）提高空調(diào)設(shè)定溫度，室內(nèi)外傳熱溫差就可以降低從而由圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱形成的那部分空調(diào)負(fù)荷自然也就隨之降低；

2）提高空調(diào)設(shè)定溫度，就會(huì)降低室內(nèi)外傳熱溫差從而室外新風(fēng)所形成的空調(diào)負(fù)荷就隨之降低；

3）當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，通過(guò)采用合理通風(fēng)措施進(jìn)行蓄冷，可以有效減少空調(diào)運(yùn)行時(shí)間；

3.2采用變頻技術(shù)的節(jié)能

由于空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷隨著室外天氣的變化隨時(shí)變化，但是在空調(diào)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型通常都是按照最不利工況進(jìn)行的，而經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷下工作占絕大部分時(shí)間，其中空調(diào)機(jī)組在設(shè)計(jì)最大冷負(fù)荷的75%以下運(yùn)行的時(shí)間占到了全部運(yùn)行時(shí)間的97.5% [4]，這就表明了大部分時(shí)間空調(diào)系統(tǒng)是按照大流量小溫差的方式運(yùn)行。目前定流量系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)被廣泛采用，盡管采用多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行通過(guò)臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)的方式解決這個(gè)問(wèn)題，但這種方式的調(diào)節(jié)范圍非常有限，帶來(lái)的節(jié)能效果自然也不是最好[5]。采用變頻調(diào)速技術(shù)是一種比較科學(xué)的做法，利用變頻技術(shù)進(jìn)行節(jié)能的這項(xiàng)措施，只需要對(duì)商場(chǎng)機(jī)房現(xiàn)有的定轉(zhuǎn)速水泵加裝變頻裝置，這樣原有的定流量系統(tǒng)就變成變流量系統(tǒng)了。風(fēng)機(jī)同樣也可以通過(guò)加變頻裝置，將原有定風(fēng)量系統(tǒng)改變?yōu)樽冿L(fēng)量系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)水泵與風(fēng)機(jī)使用變頻進(jìn)行模擬，從模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用變頻后冷機(jī)的年耗電量約減少6.83萬(wàn)kWh，而水泵的年耗電量減少達(dá)60.16萬(wàn)kWh，可以看出水泵采用變頻技術(shù)對(duì)于水泵的節(jié)能的潛力很大。風(fēng)機(jī)采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量同樣也能達(dá)到節(jié)能效果。

3.3采用夜間通風(fēng)技術(shù)節(jié)能

西安地區(qū)夏季室外最高溫度高，空調(diào)運(yùn)行期長(zhǎng)，夏季夜間溫度較低，溫度不超過(guò) 25℃。亓?xí)粤盏热私Y(jié)合我國(guó)各地區(qū)夏季的氣象條件引入CCP（“Climatic Cooling potential”）的概念[6]，分析了北方地區(qū)辦公建筑夜間通風(fēng)的適用性。同時(shí)還計(jì)算了各典型城市氣候降溫潛力，其中西安七月份的平均溫度日較差為8.38℃，CCP為10.55[7]，這就說(shuō)明了西安地區(qū)日較差在8℃左右比較適宜采用夜間通風(fēng)，根據(jù)西安市空調(diào)期室外逐時(shí)干球溫度得知6～9月日較差大于8℃共有80天，故適合采用夜間通風(fēng)日期約80天。通過(guò)采用夜間通風(fēng)，可以達(dá)到推遲人工制冷的開(kāi)啟時(shí)間。空調(diào)期應(yīng)用夜間通風(fēng)延遲人工制冷開(kāi)啟時(shí)間共80h，空調(diào)期共節(jié)省電量 44000 kWh。

4結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)西安市某大型商場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試并進(jìn)行分析，可以得到如下結(jié)論：

（1）通過(guò)測(cè)試結(jié)果可知，該商場(chǎng)中各樓層存在著溫度分布不均勻現(xiàn)象。隨著樓層升高，每層的室內(nèi)溫度也升高。

（2）在不影響商場(chǎng)室內(nèi)人員舒適度的要求下，合理提高室內(nèi)空調(diào)的溫度設(shè)定點(diǎn)可以達(dá)到一定的節(jié)能效果。

（3）采用變頻技術(shù)可以達(dá)到較好的節(jié)能效果。采用水泵變頻后冷機(jī)的年耗電量約減少6.83萬(wàn)kWh，而水泵的年耗電量減少達(dá)60.16萬(wàn)kWh。采用風(fēng)機(jī)變頻后冷機(jī)年耗電量約減少34.12萬(wàn)kWh，風(fēng)機(jī)的年耗電量減少7.38 kWh。

（4）通過(guò)采用夜間通風(fēng)技術(shù)延遲人工制冷開(kāi)啟時(shí)間共80h。空調(diào)期共節(jié)省電量 44000kWh，節(jié)能率約為3.1%。與其它的節(jié)能措施相比，夜間通風(fēng)只要通過(guò)簡(jiǎn)單的措施控制新風(fēng)機(jī)組的啟停即可實(shí)現(xiàn)，而不需要對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行任何修改和投資任何費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]沈浩，李念平.商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)能耗評(píng)價(jià)與節(jié)能措施的研究[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械2005，（2）：31

[2]. 江億，薛志峰.商業(yè)建筑節(jié)能技術(shù)與市場(chǎng)分析.2000年暖通空調(diào)年會(huì)論文集

[3].薛志峰，江億. 北京市大型公共建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析[J]. 暖通空調(diào)，2004，34（9）：23～24.

[4].李震，肖勇全等.固定流量系統(tǒng)改為變流量系統(tǒng)的探討[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào).2004： 47～50

[5].高吉祥， 哈爾濱某辦公樓能耗分析及節(jié)能方案研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008

[6]N.Bultmann，H.Manz，P.Heiselberg. Climatic potential for passive cooling of buildings by night-time ventilation in Europe [J].Applied Energy 84（2007）187～201

[7].亓?xí)粤眨狈睫k公建筑夜間通風(fēng)降溫潛力及適用性研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)2009