談既有公共建筑空調系統節能改造常見方法

郭 銳

(貴州省建筑設計研究院，貴州 貴陽 550081)

?

談既有公共建筑空調系統節能改造常見方法

郭 銳

(貴州省建筑設計研究院，貴州 貴陽 550081)

針對既有公共建筑中空調系統能耗占建筑能耗比重較大的問題，從空調主機、輸配系統、冷卻塔等方面，介紹了常見的空調系統節能改造方法，并結合工程實例，闡述了空調系統節能改造的具體方案，為既有公共建筑空調系統節能改造工程提供了思路。

公共建筑，節能改造，空調系統，SCOP

0 引言

我國現有公共建筑面積約為45億m2，占城鄉房屋建筑總面積的10.7%，但公共建筑能耗占建筑總能耗的20%，比居住建筑高出很多。而且在公共建筑的全年能耗中，約50%以上消耗于采暖通風空調和生活熱水，20%～30%消耗于照明能耗[1]。而在發達國家，建筑能耗占總能耗的比重高于我國目前的水平，隨著既有公共建筑的增多以及人民生活水平的提高，可以預見我國建筑用能的水平將保持上升的趨勢。因此，節能改造是降低既有公共建筑能耗水平的主要方式。

針對占建筑物用能比例1/2以上的空調系統，對其出現的高耗能，低用能效率的情況進行有針對性的改造就很有必要。空調系統的改造主要圍繞其系統中耗能比重較大的空調主機、輸配系統中的冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔風機、末端系統部件展開。本文中將主要介紹上述部件的節能改造常用方法，并以文獻調研的方式對實際建筑物空調系統的改造技術及效果進行列表對比分析。

1 空調系統主要部件的常見改造方法

空調系統節能改造的重點應圍繞節能潛力大、耗能高的部件優先進行。下文將對空調系統中的主要耗能部件的常用改造方法逐一進行介紹。

1.1 空調主機節能改造

空調主機的耗電量一般占空調系統的耗電量的1/2以上，空調主機是空調系統節能改造的核心。而空調主機的改造方法比較常見的有以下幾種：

1)用高效的新式機組代替老舊機組或增加小型制冷機。如中國香港又一城[2]制冷主機耗電量占空調系統耗電量的68%，對空調系統的改造就是空調主機重新選型，重新選擇主機的額定冷量與臺數，使主機制冷量更接近于日常實際運行的需要。此外，如重慶市某辦公樓空調系統改造即是單獨增加了一臺風冷熱泵，這樣可以在低負荷時段停止大型制冷主機的運行。

2)空調主機加裝變頻器。北京市某中心中央空調系統變頻改造[3]，原有空調系統為恒速離心式冷水機組，因建筑物負荷的動態特性，機組在99%的時間都處于部分負荷運行。因此給離心主機加裝了變頻設備，在部分負荷下降低輸入功率；進行變頻改造后，年總節電799 312 kW·h，年總節省標準煤98.23 t。此外，北京某報社[4]的空調主機改造也是以加裝變頻器的方式來達到節約主機耗電的目的。

3)改變空調主機運行策略。仍以北京市某中心的空調主機為例[3]，在日常運行中將空調主機的冷凍水出水溫度設置由之前的7 ℃出水調整為9 ℃，極大的降低了制冷季空調的能耗。或采用系統中不同主機的靈活配置方式進行搭配組合以提高系統運行效率。上海某研發中心辦公樓也針對主機選型偏大的情況采取了管路改動，在低負荷時間段采取由一臺主機供應兩棟建筑物的做法以降低運行費用[5]。

4)改變系統或其配置形式。如采用地源熱泵空調代替原來的老舊空調主機及其系統等類似的做法以提高空調系統的效率及平時運行維護工作中的靈活性及便捷性。

5)加裝控制系統。以某大廈為例[6]，針對空調系統加裝了管理專家系統，采用模糊控制技術，結合經驗及過程變化狀態，使系統自動選擇優化運行策略。機房內合理設置良好的控制系統，可以保證制冷機組高效運行。

此外，空調主機的改造還涉及到了一些其他技術，如清洗主機的換熱器等[7]。

1.2 輸配系統改造

冷凍水泵及冷卻水泵最為常見的改造方法是變頻調節及臺數調節，如青島嶗山辦公樓改造就應用了根據室外溫度及末端負荷變化來調整水泵的流量的改造方法。桂林二江機場候機樓的冷卻水泵也是通過跟蹤冷負荷變化而改變。上海移動總部大樓的冷凍及冷卻水泵也采用了根據實際冷負荷使冷凍水泵及冷卻水泵變頻，改造后，水泵大多數時間內的運行頻率為37.5 Hz，耗電量得到了明顯的降低。

1.3 末端改造

末端改造最為常見的是末端空調機組的風機變頻，如文獻[8]所示調控控制時間步長，統一空調房間的溫度設定值。此外，對送風口送風方式的改造如增加雙層送風百葉使送風形成貼附[9]。如北京某中心末端風機更換為高效后傾式風機[3]，風機增加變頻裝置，使得系統可根據負荷需求變化，調節循環風量，減少輸入功率。

1.4 冷卻塔的改造

冷卻塔的運行效果好壞直接影響到制冷機組的運行情況。由于室內負荷及室外氣象條件一直處于動態變化情況，因此，冷卻塔的實際運行模式也應處于動態變化的情況下，前提是要保證冷卻塔的出水溫度接近于室外濕球溫度。實際工程中，冷卻塔改造常用的技術方法有：在低負荷時控制冷卻塔的運行臺數，或控制冷卻塔風機的運行臺數；保證冷卻塔布水的均勻性；冷卻塔的清洗工作。依據制冷機模式來決定冷卻塔運行模式。文獻[10]提出在系統部分負荷下，風機變頻調節比風機臺數調節對提高冷卻塔的運行效率更為有效，但當頻率過低時，則建議采用臺數調節的方法。

1.5 其他改造理念

表1 4棟建筑空調系統改造案例列表

針對實際工程運行情況的不同，具體的工程會有針對性的節能改造方法。目前，空調系統改造的一個方向就是要注重系統總體能效的提升。如GB 50189—2015公共建筑節能設計標準提出了電冷源綜合制冷性能系數SCOP的概念，即：設計工況下，電驅動的制冷系統的制冷量與制冷機、冷卻水泵及冷卻塔凈輸入能量之比。給出這一指標的目的在于保證空調冷源部分的節能設計整體更優，一定程度上可以督促設計人員重視冷源選型時各設備之間的匹配性，有效促進空調系統能效的提升。因此，在一定的負荷下，如何將上述三個部件制冷機、冷卻水泵、冷卻塔的耗電量降低就成為運行中的目標之一。此外，就整個空調系統而言，無論是從設計人員、物管人員及業主方，也都逐步意識到要提高全工況負荷下系統的運行效率及節能效果的重要性。

2 實際改造案例匯總對比——以4棟辦公建筑為例

本文將針對實際工程中辦公建筑用空調系統的節能改造案例展開對比分析，為后續改造思路的確定、改造方法及節能效果的對比提供借鑒。本次分析通過文獻調研，選取了4棟辦公樓的改造案例進行分析(見表1)。為空調系統的改造提供已有工程類似改造手段及經驗的匯總。

3 結語

本文針對暖通空調系統的常用節能改造方法進行了匯總分析，并提及了使用過對應改造方案的實際工程及節能效果。本文的匯總分析有利于運行人員、節能服務公司針對實際工程的運行現狀，在節能診斷的基礎上，借鑒已有實際工程中應用過的節能改造方法及節能改造經驗，選擇適宜的改造方法，最大程度的挖掘節能潛力，提高空調系統的運行效率，達到最終節能的目的。

[1] JGJ 176—2009，公共建筑節能改造技術規范[S].

[2] 常 晟,魏慶芃,蔡宏武,等.空調系統節能優化運行與改造案例研究(1):冷水機組[J].暖通空調，2010(8)：33-36.

[3] 辦公建筑綠色改造技術指南(在編)[Z].

[4] 徐選才,郭侯斌,邵利民,等.某報社空調系統節能診斷與改造[J].建筑科學，2010(10)：135-136.

[5] 王 瑾,辛晶晶,周尤濤,等.上海某研發中心集中式空調冷源系統節能改造[J].暖通空調，2011(6)：80-82.

[6] 徐 偉,鄒 瑜.公共建筑節能改造技術指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[7] 黃永發.泉州遠太大廈中央空調系統節能改造實踐[J].城市開發，2010(1)：61.

[8] 常 晟,魏慶芃,姜子炎,等.空調系統節能優化運行與改造案例研究(3):空調機組[J].暖通空調，2010(8)：41-44.

[9] 龍洋波．重慶市某辦公建筑空調系統節能改造研究[J].建筑節能，2007(6)：44-46.

[10] 胡連江,趙新華,王 敬.冷卻塔風機的調速節能探討[J].中國給水排水，2009(6)：102-104.

[11] 錢紀程.學研大廈集中空調系統節能改造案例解析[J].中國物業管理，2007(7)：35.

[12] 葉 倩, 金正日,朱偉峰,等.上海移動總部大樓節能服務解決方案[J].建設科技，2011(4)：49-51.

Discussion on common air-conditioning system energy-saving transformation methods of existing public building

Guo Rui

(GuizhouArchitecturalDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Guiyang550081,China)

In light of problems of high air-conditioning system energy consumption rate in existing public building, starting from aspects of major air-conditioning power, distribution and transmission system and cooling tower, the paper introduces common air-conditioning system energy-saving transformation methods. Combining with engineering examples, it describes specific air-conditioning system energy-saving transformation scheme, which has provided some ideas for air-conditioning system energy-saving transformation engineering of existing public building.

public building, energy-saving transformation, air-conditioning system, SCOP

1009-6825(2016)18-0193-02

2016-04-13

郭 銳(1986- )，男，工程師

TU201.5

A