196深圳市商場空調(diào)實(shí)際運(yùn)行能耗分析

1、深圳市商場空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行能耗分析田榮 1，王勇 1，曾江華 2（1.重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，沙坪壩 400045 ；2. 深圳市奧宇控制系統(tǒng)有限公司，南山科技園 518057 ） 摘要 ：通過對深圳市大量商場空調(diào)運(yùn)行狀況的調(diào)研， 測試得到各空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際的單位面積能耗， 并對其 能耗差異進(jìn)行了分析。 對特定商場的實(shí)際運(yùn)行能耗進(jìn)行年度內(nèi)的數(shù)據(jù)采集， 得到了不同月份水泵、 風(fēng)柜、 主機(jī)、冷卻塔等設(shè)備的能耗比例，通過對各設(shè)備的能耗水平以及設(shè)備和系統(tǒng)的節(jié)能潛力的分析和測試， 得到了節(jié)能改造的策略和手段，并為商場類空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造提供了基礎(chǔ)依據(jù)。關(guān)鍵詞 ：商場空調(diào)；能耗；節(jié)能改造1 前言隨著經(jīng)濟(jì)

2、的不斷發(fā)展， 能源的消耗與日俱增， 能源危機(jī)使得節(jié)能獲得國際社會的高度關(guān)注。 目前我 國的煤電占市場份額很大，近年來還頻發(fā)“電煤荒” ，煤的枯竭以及環(huán)境的污染也日益嚴(yán)重。當(dāng)前，建 筑能耗約占我國社會總能耗的28%。據(jù)建設(shè)部測算， 2020 年 2030 年左右，我國建筑能耗將占總能耗的 30% 40%，達(dá)到歐美目前的比例， 超過工業(yè)， 成為全社會第一能耗大戶。 【 1】既有建筑中 99%為高能耗 建筑， 2002 年新建建筑也只有 15%達(dá)到國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn) 【2】。所謂建筑能耗是指建筑使用能耗，包括采暖、 空調(diào)、熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器、電梯能方面的能耗，其中采暖、空調(diào)能耗約占60%-70

3、%【3】。目前廣東省公共建筑的的建筑能耗為60110 kWh/m2.a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于居住能耗 【4】。以一個(gè)20000平米的商場為例，一年的能耗就在120萬-220萬kWh,而同等面積的居住能耗只有 20萬-60萬kWh?；谝陨?嚴(yán)峻形勢， 我國大力提倡節(jié)能減排， 深圳市也積極響應(yīng)國家和政府的號召， 出臺了 深圳市節(jié)能貼息項(xiàng) 目暫行實(shí)施方法 、深圳市推動節(jié)約能源工作實(shí)施方案 、深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)建筑節(jié)能條例 等一系列的規(guī) 章制度，鼓勵(lì)用電大戶開展企業(yè)節(jié)能活動。深圳作為經(jīng)濟(jì)特區(qū)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動人民生活水平的提高， 物質(zhì)檔次需求提高，深圳市存在天虹、華潤萬家、佳華、茂業(yè)等一大批的商場，這些商場為市民提供生

4、 活物品的同時(shí)， 也消耗了大量的電能， 其中空調(diào)系統(tǒng)能耗比較高， 因此對這些商場進(jìn)行節(jié)能改造具有重 大的意義。 本文就是基于以上現(xiàn)狀， 對商場空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際能耗進(jìn)行分析， 以便為節(jié)能改造提供基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)。2 實(shí)際單位面積能耗商場類建筑的能耗的基本特點(diǎn)，一是客流密度大，各種照明、電器密度高，導(dǎo)致室內(nèi)發(fā)熱量大；二 是大型商場體量大導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)能量傳輸距離長、 并且多采用全空氣系統(tǒng)； 三是運(yùn)行時(shí)間長， 一般 每天運(yùn)行 12 個(gè)小時(shí)以上、不分工作日、休息日【5】，這些負(fù)荷特征導(dǎo)致商場的使用負(fù)荷較大。筆者對多家大型商場空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行模式進(jìn)行了調(diào)查， 分析對比得到各商場的空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行能耗， 具

5、 體見表 1 。2.1 數(shù)據(jù)收集表1不同商場能耗指標(biāo)店名營業(yè)時(shí)間主機(jī)制冷量(KW設(shè)計(jì)能耗指標(biāo)(w/m2)最大負(fù)載率(%)實(shí)際能耗指標(biāo)(w/m2)沙井某店19995262.822052130西鄉(xiāng)某店1997190022080170松崗某店20015687.522050110公明某店2002388522066118龍華某店20015512.52204396觀瀾某店200617582205512122數(shù)據(jù)分析表1中的商場均地處深圳關(guān)外地區(qū)，經(jīng)濟(jì)條件相差不大，經(jīng)營類型都包括超市、服裝、電器等。從2上面數(shù)據(jù)可以看出，深圳市商場建筑單位面積能耗設(shè)計(jì)值在220 w/m，實(shí)際單位面積能耗僅為 100-120w

6、/m2。設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)際能耗指標(biāo)之間差異大，商場之間的實(shí)際能耗也存在一定差異。觀瀾店的能耗比龍 華、公明、松崗店的能耗稍高一些，相差在20%以內(nèi)，究其原因是觀瀾店在商品的檔次上比其他店要高一些，設(shè)計(jì)溫度比其他店低一些，這就使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗加大，新風(fēng)能耗增大。但是由于管理水平較好，如在主機(jī)的啟停時(shí)間、室內(nèi)溫度的控制調(diào)節(jié)等方面比較重視，空調(diào)能耗總體水平增加不大。沙井和西鄉(xiāng)店的設(shè)備使用時(shí)間較長，在測試過程中，可能存在壓縮機(jī)磨損、換熱器污垢系數(shù)增大、系統(tǒng)老化等原因，使得主機(jī)出力不足，即實(shí)際制冷量偏小的狀況，導(dǎo)致能耗指標(biāo)偏高。在影響商場空調(diào)負(fù)荷的因子中，人員密度的影響相當(dāng)顯著，在負(fù)荷中所占比例相當(dāng)大【6

7、】。龍華店與其他店相比較，能耗較低，主要原因是龍華店附近存在很多其他商場，競爭力比較大，人流密度小，實(shí)際使用的冷負(fù)荷小。 人員密度隨著客流量在一年乃至一天的變化都是很大的【7】，深圳的客流量集中在 11-13點(diǎn)和18-19點(diǎn)，這兩個(gè)時(shí)段的負(fù)荷最大(節(jié)假日除外)。尤其是有些商場僅僅是按照季度變化調(diào)整空調(diào)設(shè)備的啟停，大大的浪費(fèi)了電能，同時(shí)降低了商場的舒適度。3分項(xiàng)設(shè)備能耗深圳某商場空調(diào)能耗采用了分項(xiàng)計(jì)量，即水泵、主機(jī)、風(fēng)柜、冷卻塔的能耗都有具體的測試數(shù)據(jù)。采用分項(xiàng)計(jì)量可以直觀的監(jiān)測設(shè)備的具體運(yùn)行能耗能耗，并對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，隨時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，使空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行合理節(jié)能。2009年1-11月的

8、各個(gè)設(shè)備能耗數(shù)據(jù)如下：表2設(shè)備分項(xiàng)能耗時(shí)間主機(jī)能耗(KWH風(fēng)柜能耗(KWH)冷凍泵能耗(KWH)冷卻泵能耗(KWH)冷卻塔能耗(KWH)總能耗(KWH1月份233645681634743474158872862月份6548053558115541155412991434453月份3872558216632463247221103114月份7168770820119341193415131678885月份16182576644193271932728812800046月份19825159859184041840439722988907月份26342967681247652476545473851

9、878月份27356765997255482554846203952809月份270217643232721227212567039463410月份150740640341924019240289425614811月份83886584569970997015771638593.1全年能耗變化空調(diào)系統(tǒng)的能耗不是一成不變的，隨著氣候的變化，商場負(fù)荷發(fā)生改變，空調(diào)能耗的差異也很大。圖 顯示了某商場的全年的能耗情況。圖1 1-11月份能耗比較每月總能耗月份商場的負(fù)荷構(gòu)成主要包括：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，設(shè)備散熱、照明散熱、人體散熱及新風(fēng)負(fù)荷。商場新風(fēng)負(fù)荷在空調(diào)總負(fù)荷中所占比例較大，超過了 30%【8】。由圖1

10、可以看出，全年的能耗有明顯的先升后降的變化，1月份最低，& 9、10月份達(dá)到最大值，2月份比3月份能耗高一些，產(chǎn)生這種狀況的主要原 因是室外溫度的變化。室外溫度的變化使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷發(fā)生改變。1月份室外溫度較低,平均氣溫在15度左右，只有幾天時(shí)間需要開啟主機(jī)，其他能耗主要是風(fēng)柜產(chǎn)生的，2月份的天氣異常,溫度稍高，開啟主機(jī)的時(shí)間也增長，能耗增加。3.2設(shè)備能耗變化趨勢全年能耗變化有顯著變化， 造成以上問題的原因歸結(jié)于設(shè)備能耗的變化。 設(shè)備能耗占系統(tǒng)能耗的比 例見表3.表3設(shè)備能耗占總能耗比例圖3分項(xiàng)能耗時(shí)間主機(jī)能耗 比例風(fēng)柜能耗 比例水泵能耗 比例冷卻塔能耗 比例1月份26.77%6

11、5.09%7.96%0.18%2月份45.65%37.34%16.11%0.91%3月份35.11%52.77%11.47%0.65%4月份42.70%42.18%14.22%0.90%5月份57.79%27.37%13.80%1.03%6月份66.33%20.03%12.31%1.33%7月份68.39%17.57%12.86%1.18%8月份69.21%16.70%12.93%1.17%9月份68.47%16.30%13.79%1.44%10月份58.85%25.00%15.02%1.13%11月份51.19%35.67%12.17%0.96%圖2分項(xiàng)設(shè)備能耗占系統(tǒng)能耗的比例分項(xiàng)設(shè)備能耗占

12、系統(tǒng)能耗比例月份*主機(jī)能耗*風(fēng)柜能耗水泵能耗-主機(jī)能耗趨勢 -風(fēng)柜能耗趨勢 水泵能耗趨勢%，比分百分項(xiàng)設(shè)備能耗20000015000010000050000250000 水泵能耗 +主機(jī)能耗u風(fēng)柜能耗主機(jī)能耗趨勢 -風(fēng)柜能耗趨勢 -水泵能耗趨勢01 23456789 10 11月份圖2可以看出風(fēng)柜和主機(jī)能耗相對較大，1-11月份風(fēng)柜能耗在系統(tǒng)中所占比例先降低后上升，在7、8月份達(dá)到最低，而主機(jī)和水泵的能耗則正好相反，其中水泵的能耗最大只占到16%左右，冷卻塔的能耗所占比例很低。圖3顯示風(fēng)柜和主機(jī)的能耗變化趨勢相近。在供回水溫差不變的情況下，水泵的變化趨勢取決與負(fù)荷的變化，因此與主機(jī)的變化趨勢也

13、是相同的。對比圖2和圖3，主機(jī)能耗和風(fēng)柜能耗在系統(tǒng)中所占比例趨勢與主機(jī)能耗和風(fēng)柜能耗趨勢正好相反，原因在于室外溫度的變化使得負(fù)荷變化，主機(jī)能耗變化顯著，負(fù)荷的變化使得風(fēng)量也發(fā)生相應(yīng)的變化，但同時(shí)為了滿足室內(nèi)新風(fēng)量的要求，總風(fēng)量變化不大，風(fēng)柜能耗變化率低。3.3設(shè)備節(jié)能潛力及節(jié)能策略3.3.1主機(jī)節(jié)能主機(jī)的節(jié)能主要是控制主機(jī)的加卸載。目前主機(jī)的加卸載采用的是同一個(gè)溫度，當(dāng)溫度低于冷凍水出水溫度時(shí)，主機(jī)自動卸載。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分冷凍水出水溫度設(shè)置為7度，且長時(shí)間不變。在保證室內(nèi)濕度的情況下，適當(dāng)提高冷凍水的出水溫度，可以達(dá)到節(jié)能的目的。 另外多臺相同制冷量主機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行和不同制冷量的主機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行

14、【9】，【10】，也可以達(dá)到節(jié)能的目的。3.3.2風(fēng)柜節(jié)能目前風(fēng)柜的控制大部分都是根據(jù)工作人員的冷熱感覺，人為控制起停，有的商場采用的是定風(fēng)量運(yùn)行?；谝陨锨闆r，風(fēng)柜的節(jié)能應(yīng)該是有效的控制風(fēng)量，需要多少提供多少，避免不必要的浪費(fèi)?；?以上情況，風(fēng)柜的控制方面采用變風(fēng)量系統(tǒng)。3.3.3水泵節(jié)能水泵的節(jié)能主要存在兩個(gè)方面的問題。第一，水泵的配置是否合適，調(diào)查顯示部分水泵存在“大馬拉小車”的狀況，配置明顯偏大，造成能源的浪費(fèi)；第二，水泵完全按照工頻運(yùn)行，不能適應(yīng)負(fù)荷的變 化，也存在一定程度的浪費(fèi)。 解決以上兩方面的問題也要采取兩種措施。首先在水泵配置偏大的情況下，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，確定換泵的可行性，

15、其次根據(jù)負(fù)荷的變化的具體情況改變水泵的頻率，使其與負(fù)荷相匹配。一般情況下，節(jié)電率可以達(dá)到15%以上，取決于水泵的配置，水泵配置越大，節(jié)電率越大。根據(jù)以上分析，對深圳某店進(jìn)行變風(fēng)量和變水量改造后，節(jié)能效果顯著，選取同一個(gè)月中天氣相近的兩天，分別進(jìn)行變頻和工頻運(yùn)行，數(shù)據(jù)如表4所示。表4設(shè)備節(jié)能效果時(shí)間主機(jī)節(jié)能風(fēng)柜節(jié)能水泵節(jié)能6月份0.100.290.367月份0.180.060.418月份0.120.190.4110月份0.040.260.4811月份0.180.270.3912月份0.070.340.34從表 4 可以看出，采取以上所述節(jié)能措施以后，節(jié)能效果顯著，主機(jī)的節(jié)電率高于4%，風(fēng)柜的節(jié)電

16、率為 6%以上， 水泵節(jié)電率則在 30%以上。由于設(shè)備能耗在系統(tǒng)能耗中所占比例的區(qū)別，系統(tǒng)的節(jié)電率的計(jì)算是各設(shè)備節(jié)電率的加權(quán)平均值。系統(tǒng)09年改造后能耗為2104284KWH工頻能耗為2682931KWH系統(tǒng)的節(jié)電率在 20%以上。4 結(jié)論深圳市商場空調(diào)單位面積能耗在 100-120 w/ m2 ，與設(shè)計(jì)指標(biāo)相差較大， 主要是與室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度、 人流量、 管理水平等有關(guān)系。 通過對深圳某商場全年空調(diào)能耗的分析可知， 室外溫度的變化對空調(diào)能耗 的影響很大， 各個(gè)設(shè)備能耗在系統(tǒng)中所占比例不同， 產(chǎn)生差異的原因是負(fù)荷的變化所引起的各設(shè)備能耗 的變化率不同，主機(jī)能耗變化率大，風(fēng)柜的變化率小。提出了變水溫

17、、變流量、變風(fēng)量的節(jié)能手段，并 用實(shí)例證明主機(jī)的節(jié)電率為3%以上，風(fēng)柜的節(jié)電率 6%以上，水泵的節(jié)電率在30%以上?？偨Y(jié)得出深圳商場空調(diào)系統(tǒng)節(jié)電率可以達(dá)到20%以上。參考文獻(xiàn)1建筑能耗約占我國社會總能耗的 28% 建筑節(jié)能之舉措 .國際能源網(wǎng) 2008 年 01 月 21 日.2孫海勝 .我國建筑能耗的現(xiàn)狀及解決對策研究 J. 建筑技術(shù) ,2009 年第 9 期.3宋振水 . 從建筑能耗現(xiàn)狀看我國建筑節(jié)能的挖掘潛力J. 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) ,2005 年 6 月第 4 卷第 2 期。4廣東省建設(shè)廳科教處調(diào)研組 . 廣東省建筑能耗現(xiàn)狀 J. 建筑監(jiān)督檢測與造價(jià) ,2008 年 6月第 1 卷第 5 期.5魏慶芃 , 王鑫, 肖賀,楊秀. 中國公共建筑能耗現(xiàn)狀和特點(diǎn) J. 大型公建節(jié)能監(jiān)管6趙加寧，夏喜英 .商場建筑的冷負(fù)荷特點(diǎn)及變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用 J. 流體機(jī)械， 2002 年第30 卷第 1