289天津市某大型商場建筑用能現(xiàn)況與節(jié)能改造途徑的探討

1、天津市某大型商場建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能改造途徑的探討天津城市建設(shè)學(xué)院 王曉璇 張志剛 殷洪亮摘要 本文從統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實測結(jié)果出發(fā)，總結(jié)天津市某大型商場建筑的能耗現(xiàn)狀及用能特點；根據(jù)檢測中發(fā)現(xiàn)的問題，探討了相應(yīng)的節(jié)能改造途徑。關(guān)鍵詞 大型公共建筑 商場 能耗現(xiàn)狀 節(jié)能途徑The present status of energy consumed and the discussion on the approach of energy saving on one large marketplace in TianjinDepartment of energy and mechanical enginee

2、ring Wang xiao-xuan Zhang zhi-gang Yin hong-liangAbstract: According to the Stat data and the practice result, the paper summed up the present status of energy consumed on one large marketplace and its characteristic of energy consumed; basing on the discovered problem in examining and measuring, th

3、e writer discussed the approach of energy saving.Key words: Large public buildings; marketplace; the actuality of energy consumed; the approach of energy saving大型商場屬公共建筑中的一種，它的特點是建筑面積大、客流密度高、各種照明電器密度高以及中央空調(diào)系統(tǒng)運行時間長（一般每天12個小時以上以及全年基本沒有節(jié)假日），因此，與政府辦公建筑、賓館飯店、辦公寫字樓、綜合性商務(wù)樓等大型公共建筑相比，大型商場單位面積耗電密度高、全年總耗電量大，具有

4、巨大的節(jié)能潛力1。本文通過對天津某大型商場的調(diào)研和實地檢測，分析了該建筑的用能特點，并探討了節(jié)能改造措施。1 商場概況1.1建筑概況該大型百貨商場建于1998年，位于最繁華的商業(yè)地段，日平均客流量約為18800人次。建筑物朝向東南，建筑總面積45349平方米，屬磚混結(jié)構(gòu)，地下一層，地上九層。墻體厚度240mm無外保溫，屋面為平行現(xiàn)澆混凝土屋頂，外窗為單層鋼窗，為了美觀該商場建筑還采用了大量的玻璃幕墻。地下一層為制冷機房、水泵間和空調(diào)機房，另外在各樓層也設(shè)有設(shè)備間，樓頂設(shè)有水箱、冷卻塔、排風(fēng)機等設(shè)備。冬季采暖為市政管網(wǎng)集中供熱，采暖系統(tǒng)形式為雙管上供上回式。夏季制冷采用三臺約克水冷離心式冷水機組

5、（兩用一備），額定制冷量為2637kW，功率為430kW。與制冷機配套使用的有4臺冷凍水循環(huán)泵（三用一備）和4臺冷卻水循環(huán)泵（三用一備），均為SB-X型臥式單級雙吸離心泵，額定流量為625m3/h，額定揚程33 mH2O，額定功率為75 kW，無變頻。制冷系統(tǒng)形式為全空氣空調(diào)系統(tǒng)，共選用YX型組合式空調(diào)器13臺，其中一臺YX-10型組合式空調(diào)器位于地下室，向地下一層供冷，其額定風(fēng)量為100000m3/h,功率為37 kW，其它空調(diào)器均為YX-8型，額定風(fēng)量為80000m3/h,功率為37 kW，分布于各樓層中。2 單位面積電耗 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和實地檢測得出該商場近三年的年單位面積電耗如圖1所示；

6、根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計年單位面積平均電耗為172 kWh，年單位面積的平均費用為152元；根據(jù)消費帳單統(tǒng)計該商場每年的能源消耗費用近千萬元，其中電力消耗最多（一般在700萬元/年左右），因此采用適當(dāng)?shù)姆椒ü?jié)能降耗，不僅可以節(jié)約大量能源，緩解用能壓力，而且可降低商場經(jīng)營成本。3 分項電耗分析對于商場來講，空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)是其能源消耗比重最大的兩部分（如圖4）。通過調(diào)研和實測得到該大型商場的各用電設(shè)備系統(tǒng)耗電量的份額如圖2所示。其中照明系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)耗能最大。商場照明與其他類型建筑照明有所不同，它包括商場室內(nèi)照明，柜臺照明，夜晚景觀照明，照度大且持續(xù)時間長。該商場的四周貨架基本阻擋了自然光的進入，無法利用

7、自然光，室內(nèi)照明雖然采用節(jié)能燈具，但是耗電量仍然很大。 圖1 年單位面積電耗 圖2 各系統(tǒng)耗電量百分比商場空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷主要來源于三方面：圍護結(jié)構(gòu)冷負荷、照明負荷和人體負荷。該商場建筑的圍護結(jié)構(gòu)采用了玻璃幕墻，如東南面墻的窗墻比高達0.6，同時外墻和屋頂無外保溫，這樣通過圍護結(jié)構(gòu)進入室內(nèi)的冷負荷十分巨大；其次由于商品展示等要求，室內(nèi)照明及商品照明負荷大，而且持續(xù)時間長，使照明負荷相對其它建筑要大；此外，商場人員密集，來自人體的全熱負荷成為商場空調(diào)系統(tǒng)負荷的一個很重要部分。商場建筑的熱濕負荷密度大，導(dǎo)致商場空調(diào)系統(tǒng)夏季開始運行日期相對于其他建筑空調(diào)要提前，一般從5月到10月份，其中一年中最熱的

8、7、8月份電耗最大（如圖3），因此空調(diào)系統(tǒng)能耗比重較大。4 檢測中發(fā)現(xiàn)的問題在對該大型商場的實地檢測中，發(fā)現(xiàn)很多問題，這些問題同樣普遍存在于其他大型公共建筑中，其中主要問題如下：1空調(diào)制冷系統(tǒng)在滿負荷情況下運行只占20-30%，在70-80%的時間是在部分負荷下運行的。當(dāng)室外溫度和濕度都較高時，運行一臺冷水機組就能滿足商場溫度和濕度的要求，而商場有三臺同樣大小的冷水機組，有兩臺長期處于停機狀態(tài)，因此冷水機組選擇過大，造成一定的資源浪費。2該建筑圍護結(jié)構(gòu)無外保溫，其保溫隔熱性能有待進一步提高。3在對商場各層排風(fēng)口溫度和濕度的檢測中發(fā)現(xiàn)排風(fēng)溫度較低，一般在27左右，排風(fēng)帶走的冷量損失較大。 4冷卻

9、塔污垢較多，沒有及時清理，對冷卻效果造成一定影響。5該空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)利用不合理，運行時沒有根據(jù)室外氣象的變化而進行相應(yīng)地運行調(diào)節(jié)。6在對商場各層送回風(fēng)口溫度的檢測中，發(fā)現(xiàn)有的送風(fēng)口溫度偏高，有的噪聲很大，商場中出現(xiàn)了各功能區(qū)溫度分布不均的現(xiàn)象，原因是送風(fēng)口空氣流動不暢通，管理人員沒有對風(fēng)系統(tǒng)做定期的檢修。7某些柜臺為了達到視覺效果增加了很多照度極高的燈具，這樣就造成了室內(nèi)照明強度和功耗密度的增加，照明負荷也相應(yīng)的增加。5 節(jié)能改造措施的探討 建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱據(jù)有關(guān)資料介紹, 在其他工況不變的條件下,圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)每增加1W/m2·K,空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 圖3 06年510月份各月的

10、空調(diào)耗電量 圖4 06年各系統(tǒng)能耗量計算負荷增加近30%，因此增強圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能是最直接有效降低建筑物能耗的方法。由于原建筑無外保溫，可以采用目前保溫隔熱性能較好的硬泡聚氨酯做外掛保溫層，來增強外圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能。墻體保溫的具體做法是底層先用粘結(jié)膠漿處理，中層為35mm厚硬泡聚氨酯復(fù)合板，面層加玻纖網(wǎng)格布增強。屋頂保溫的具體做法是底層和中層同墻體的做法，面層采用70mm厚白灰礁渣加60mm厚水泥砂漿，再加防水層。外門窗的絕熱性是圍護結(jié)構(gòu)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。根據(jù)調(diào)查資料，以北京地區(qū)為例，圍護結(jié)構(gòu)各部分的傳熱量所占的比例為：外墻41%，外窗41.7%，屋頂9.0%，其他8.3%?？梢娡獯笆?/p>

11、影響室內(nèi)熱環(huán)境和建筑節(jié)能的主要因素之一，是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)2。對玻璃幕墻的改造可以采用隱框雙層玻璃幕墻，對外窗可以用間隔層距離12mm的PVC塑料中空玻璃平開窗。按此方案改造可以看出現(xiàn)有圍護結(jié)構(gòu)與預(yù)期改造方案中傳熱系數(shù)的變化，以及預(yù)期所能節(jié)省的電費（如表1中所示）。表1 現(xiàn)有圍護結(jié)構(gòu)性能與預(yù)期改造方案對比項目結(jié)構(gòu)現(xiàn)有圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)W/（m2·k）預(yù)期方案傳熱系數(shù)W/（m2·k）冷負荷預(yù)期減少量（W/年）預(yù)期節(jié)省的電費（元/年）外墻2.080.5508718 428497玻璃幕墻6.43.7窗4.72.8屋面2.080.5 回收冷量在實測數(shù)據(jù)中

12、發(fā)現(xiàn)排風(fēng)溫度較低，如果把冷量就此排走會損失冷量，增加系統(tǒng)能耗，如制冷時若室內(nèi)設(shè)計溫度為26,送風(fēng)溫度為22，室外溫度為34,則將27的氣體排入大氣會造成能量損失，經(jīng)計算屋頂排風(fēng)機每臺每小時帶走的冷量約為42.3kW而屋頂有八臺同樣大小的排風(fēng)機，一般運行46臺，可見損失的冷量很大。因此可采用熱回收交換設(shè)備使新風(fēng)在被處理前與排氣進行熱交換,新風(fēng)溫度便有所降低,就可減少新風(fēng)機組的負荷,降低能耗。 合理利用新風(fēng)新風(fēng)負荷一般占空調(diào)負荷的20% 30%，比例很大，因此在滿足衛(wèi)生條件下，合理的利用新風(fēng)對建筑節(jié)能很重要。如在冬夏季盡量減少新風(fēng)量，而在過渡季節(jié)，盡量較多采用新風(fēng)甚至采用全新風(fēng)在適當(dāng)時間對室內(nèi)空氣

13、進行預(yù)冷或預(yù)熱。 增加自控裝置調(diào)研中發(fā)現(xiàn)目前空調(diào)系統(tǒng)的自控系統(tǒng)很差，如果對自控系統(tǒng)進行改進，也可以節(jié)約大量能源，具體可在如下方面進行改進：(1)送風(fēng)機與新、回風(fēng)電動閥聯(lián)鎖運行，當(dāng)送風(fēng)機根據(jù)冷負荷的變化而變頻運行時可以聯(lián)動調(diào)節(jié)新回風(fēng)的混合比；(2)停機時回風(fēng)閥全開，新風(fēng)閥全關(guān)，以避免停機時夏季室外熱空氣繼續(xù)進入室內(nèi)而造成冷量損失；(3)據(jù)實際冷熱負荷控制冷水機組及水泵的運行臺數(shù),以達到節(jié)能效果；(4)風(fēng)機與冷凍水閥聯(lián)鎖,風(fēng)機停時,冷凍水閥自動關(guān)閉；(5)通過時間程序?qū)照{(diào)機進行定時啟停,時間預(yù)定可長達一年；(6)可以根據(jù)現(xiàn)場的具體情況和用戶的要求,對這些程序中的參數(shù)及連鎖點進行修改和設(shè)定；(7)

14、根據(jù)室內(nèi)設(shè)定溫度控制回風(fēng)和新風(fēng)的比例，調(diào)節(jié)合適的新風(fēng)閥和回風(fēng)閥開度,以保證在四季能提供足夠的新風(fēng)量,而在新風(fēng)溫度接近室內(nèi)溫度設(shè)定時,盡量引入新風(fēng),使其達到節(jié)能之功效；(8) 在組合式空調(diào)機組的回風(fēng)總管和新風(fēng)機組送風(fēng)總管上分設(shè)溫度傳感器，也就是使過濾后的混合風(fēng)溫度保持在新風(fēng)溫度與回風(fēng)溫度的某一加權(quán)平均值，其所測風(fēng)溫與設(shè)定值比較后輸出電信號，調(diào)整回水管比例積分電動調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)水流量，保證回風(fēng)溫度在設(shè)定的波動范圍內(nèi)。 定期的檢查和檢修在對商場各層送回風(fēng)口溫度的檢測中（如圖5），發(fā)現(xiàn)有的送回風(fēng)口溫度偏高，有的噪聲很大，商場中出現(xiàn)了各功能區(qū)溫度分布不均的現(xiàn)象，原因是送回風(fēng)口空氣流動不暢通，所以管理

15、人員對風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的定期檢修很重要。因為管路系統(tǒng)中的水或空氣都是攜帶冷量或熱量的介質(zhì)，它們從系統(tǒng)中泄露就直接造成了能量的損失，經(jīng)常對管道設(shè)備進行檢查并采取相應(yīng)的措施是很有必要的。在一些保溫管道表面，如果泄露的水打濕了保溫材料，就會大大降低保溫性能，造成能量損失。同樣換熱設(shè)備的結(jié)垢也會造成設(shè)備性能的下降，因此，需要對水進行必要的處理和對水系統(tǒng)進行合理的清洗。當(dāng)風(fēng)系統(tǒng)過濾器上截留的雜物過多時，阻力升高，導(dǎo)致風(fēng)機壓力上升、能耗增加，并且增加了漏風(fēng)的可能性，應(yīng)時常對其進行清洗或更換。圖5 各檢測點送回風(fēng)口溫度6 結(jié)論本文通過對某大型商場詳細的調(diào)研和檢測，得出商場類建筑的能耗主要在于照明系統(tǒng)能耗和空調(diào)系統(tǒng)能耗，由于商場需要較長時間的照明，照明用電量很大，雖然已經(jīng)大量應(yīng)用節(jié)能燈具，但是耗電量仍然