大型超市節能分析

印 慧 謝 珺 王雅蕓

上海市質量監督檢驗技術研究院

大型超市節能分析

印 慧 謝 珺 王雅蕓

上海市質量監督檢驗技術研究院

介紹大型超市主要用能系統，分析各系統的節能潛力，提出目前成熟的節能解決方案。

大型超市；節能

目前上海市大型超市已有250家左右，單店建 筑 面積1.5～3萬m2，年耗 能 量1000～3000tce。用能設備及系統有著高度的相似性。本文介紹和分析了該業態的主要用能系統，并介紹了目前比較成熟和適用的節能技術。

1 主要用能系統介紹

大型超市主要耗能品種為電能，部分超市使用少量的天然氣，耗電量占總能耗的96～100%。

主要用能系統：空調系統（單冷）、照明系統、冷藏冷凍系統、熱水系統、動力輸送系統（電梯）。其中空調系統約占總能耗的25～35%，照明插座系統約占23～35%，冷藏冷凍系統約占20～25%，電梯系統占比小于10%。

（1）空調系統

空調系統只有制冷，沒有采暖。年空調運行時間約為6個月。基本采用集中式空調系統，以水冷機組及風冷熱泵機組等電制冷機組為主，是主要的用能系統。

存在問題：空調、水泵等設備使用年限較長，性能衰減嚴重，運行效率低；空調水泵、空調箱在設計選型時裕量過大，且均未采用變頻控制；空調系統控制系統自動化程度較低。

（2）照明系統

照明系統主要分大型超市、辦公區、招商區、倉庫、機房及地下車庫照明，有T5和T8的熒光燈、直管型LED 燈、金鹵燈等，營業區每天運行時間在14～16 h，部分燈具因安防需求24 h不間斷照明。

存在問題：營業區照明以T5和T8熒光燈為主；室內部分區域照度偏高，存在較大節能潛力。

（3）冷藏冷凍系統

超市冷凍冷藏系統分中溫制冷系統和低溫制冷系統，作為超市冷庫及冷凍冷藏展示柜的冷源，全年不間斷運行，能耗一般占總能耗的20%以上。

中溫系統的冷柜及冷庫工作度控制范圍為0～8℃，低溫系統冷庫的工作度范圍為-18℃～-25℃。

存在問題：

2 節能技術

（1）中央空調冷凍、冷卻水泵變頻和智能控制

中央空調機組是以滿足使用場所的最大冷量進行設計，而在實際應用中冷負荷是變化的，一般與最大設計供冷量存在著很大的差異，系統各部分90%以上運行在非滿載額定狀態。傳統的中央空調水、風系統均采用調節閥門或風門開度的方式調節水量和風量，這種調節方式不僅消耗大量能量，而且調節品質難以達到理想狀態而導致空調的舒適度不佳。應用交流變頻技術通過對中央空調的冷凍水、冷卻水水泵等進行控制調節，從而使空調水流量等負荷工況參數按負荷情況得到及時調節，不但能改善系統的調節品質、改善空調的舒適性，更能節約大量電能。

（2）中央空調冷凝器小球清洗技術

中央空調在日常運行中由于雜質、油污等吸附在換熱器的內外表面，使換熱器的換熱能力下降，冷凍機的能效降低、出力不足。采用小球清洗技術用于自動清洗冷凝器管壁上的附著污染物，包括水垢、有機物、腐蝕、雜質等，定期對換熱器進行清洗，可提高換熱能力，提高冷凍機的能效和出力，同時也可延長設備的使用壽命，從而最大限度發揮冷凝器的熱交換效果，達到節約能源目的，據實測結果，節電率可達5～12%。

（3）新風自動控制

新風自動控制設備，通過檢測室內溫度和二氧化碳濃度自動調節新風閥，實現過渡季節采用全新風制冷。過渡季節時大型超市仍然存在需要供冷現象，由此可通過自動調節新風閥全部開啟，充分利用過渡季節的外界冷空氣改善超市室內熱環境和品質，提高舒適性。

（4）空調冷凝水回用

冷卻塔補水是制冷季主要的用水單元，其用水量占制冷季總新水量30%以上。根據《民用建筑節水設計標準（GB50555-2010）》要求，冷卻塔補水量約為冷卻水總循環量的1～2%。而中央空調機組運行產生的大量冷凝水通過管道直接排放，對其水量及所含能量未利用。根據全國民用建筑工程設計技術措施—暖通空調 動力（2009版）的估算方法，1 kW的冷負荷每小時約產生0.4kg～0.8 kg的冷凝水。

將空調冷凝水回收用于冷卻塔的補水，既能減少冷卻塔補水，同時又能降低冷卻水的溫度（空調冷凝水的溫度在15℃左右）。根據同濟大學對冷水機組的測試結果［1］，冷卻水溫度的降低對冷機的COP提升有較大貢獻。見表1。

表1 變冷卻水溫度時冷水機組性能測試結果

（5）照明及控制系統

1）照明穩壓節電技術

由于供電電網夜間電壓升高，致使燈具的實際工作電壓偏高，耗電量增加且影響燈具的使用壽命。加裝照明降壓節電裝置，實施動態實時智能穩壓供電，在較寬的電源電壓范圍內保持恒功率輸出，可延長燈具的壽命，減少照明系統能耗，保證照明質量。據我院對某店在正常工況下使用照明穩壓節電器前后比對測試實測數據顯示，該裝置節電率在15%以上。

2）LED燈替代熒光燈

LED燈具有節能、環保、無頻閃、使用壽命長等優點，目前已在不少大型超市的節能技改中得到應用。根據改造前后的統計數據，用LED燈替代熒光燈，節電率在60%以上。

（6）冷藏冷凍系統智能控制、加蓋、防結露系統及熱回收技術

1）冷凍冷藏壓縮機組節能控制設備能根據外界溫度變化、柜內溫度濕度變化等，自動控制壓縮制機組的工作壓力、調整壓力值、調整工作循環周期及機組啟動次序；同時采用變頻器控制壓縮機組、調節機組的運行功率，運用高效PID控制算法，將壓縮機的制冷量與冷柜制冷的需求達到最佳配合效果，按需輸出，實現了“軟啟動”，降低因頻繁啟動而對壓縮機的損傷。且能控制島柜的防露電熱絲，根據環境溫度、時間的變化而自動運轉，有效節能。

根據我院對某門店1臺冷凍、冷藏機組（型號：BRR 3100-SM額定電壓380 V額定電流170A；冷柜防結露電熱絲總功率：3 300 W）加裝節能控制器前后運行情況比對測試，在機組系統工作正常、滿足使用要求的情況下，冷凍、冷藏壓縮機組系統（含壓縮機、冷凝器部分）單項節能率達到17.35%，冷柜防結露系統節能率達到46.33%。

2）通過給敞開式商品冷凍藏展示柜加裝隔熱玻璃門，可有效降低系統冷負荷，節約系統的運行能耗；

3）壓縮機安裝熱回收裝置，可考慮利用余熱回收技術，綜合利用冷凍冷藏制冷系統的冷凝熱以節約熱水生產耗電，降低熱水能耗，同時可通過降低冷凝溫度，提高冷凍冷藏系統的制冷效果。

檢測機構對某門店的1臺低溫機組（型號：VPM 52570R70-70，功率：70 Hp）和1臺中溫機組（型號：VPP 52530R，功率：67.5 Hp）的熱回收系統進行檢測，檢測持續24 h，初始及終止水溫分別為13.1℃、42.2℃，水箱容積為5.864 m3，折合節電量為198.1 kWh。即檢測期間，系統實現節能量198.1 kWh。

（7）電梯變頻調速、改造電梯曳引系統、降低電梯待機能耗技術

1）改造電梯控制系統是電梯節能的有效手段。常見辦法為將電梯調速方式變為變頻調速。據統計電梯約70%的電能消耗在電力拖動系統，而變頻調壓調速拖動方式是通過改變電源的頻率改變異步電動機轉速，故電動機損耗遠遠小于調壓調速時的電動機損耗（電動機基本不發熱，無需外加通風機散熱），系統效率可提高30%以上。見圖1。

圖1 電梯系統負荷百分比

2）將垂直升降電梯曳引機組改造為永磁同步曳引機組。永磁同步電機和異步電機相比具有結構簡單、運行可靠、體積小、重量輕、效率高、形狀和尺寸靈活多樣等特點。尤其永磁同步電機的功率因數可達0.9以上，所以它的功率往往比傳統電梯低，耗電量也同時降低不少。據測算，某電梯公司制造的永磁同步電機電梯與同能級、耗電量屬于較低的變頻調壓調速電梯相比，可節電達30%以上。

3）降低電梯待機能耗，常見方式是為電梯增加休眠功能、無客流時自動扶梯自動減速或停梯等等。此外可通過調整服務電梯的數量降低電梯的總能耗，從而提高整體運行效率。

3 綜合節能改造案例

（1）概況

實施綜合節能改造項目的某大型超市，建筑面積約19 000m2，消耗能源種類全部為電力，改造前年耗電量約為450萬kWh。

本次改造節能系統有：空調系統、照明設備、冷凍冷藏設備、熱水系統。

1）空調系統：更換部分原循環水泵，對部分冷水泵、冷卻水泵、空調箱風機增加變頻控制裝置；增加新風自動控制系統，實現過渡季節全新風運行；增設能源管理系統實現設備運行監控；

2）照明設備：采用LED照明設備替代原照明設備；優化照明控制方式；

3）冷凍冷藏設備：敞開式商品展示冷柜安裝隔熱玻璃門、玻璃蓋；

4）熱水系統改造：對中、低溫制冷系統進行冷凝熱回收，預熱生活熱水。

（2）節能量

節能量是根據改造前后該大型超市電費賬單上的耗電量扣除了獨立租戶耗電量（獨立租戶均安裝了計量電表）后的電量進行計算。

據對改造前后不同年份1～7月的數據進行比對，節能量達546 440 kWh，節能率達21.58%，節能效果十分明顯。見表2。

表2 節能效果比對表（7個月）

[1]劉東,劉傳聚,胡稚鴻.浦東國際機場能源中心冷水機組性能測試分析[J].暖通空調,2002,32(2),101～103.

Large-Scale Supermarket Energy Conservation Analysis

Yin Hui, Xie Jun, Wang Yayun

Shanghai Municipal Quality Supervision and Inspection Technology Institute

The article introduces main energy usage system of large-scale supermarket and analyzes potential energy saving capacity of all sub-systems and puts forward mature energy saving solutions.

Large-Scale Supermarket, Energy Saving

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.06.008