某大型空调系统节能改造途径的探讨

摘要：本文从统计数据和实测结果出发，总结吉林市某大型商场空调系统的能耗现状及用能特点；根据检测中发现的问题，探讨了该空调系统节能改造途径。

关键词：大型公共建筑；空调系统；能耗现状；节能途径

Abstract: this article from the statistical data and the measured results of a large mall in jilin city summed up the energy consumption of the air conditioning system present situation and characteristics with; According to the test found that problem, the paper discusses the air conditioning system energy saving transformation way.

Keywords: large-scale public buildings; Air conditioning system; Energy consumption status; Energy-saving way

中图分类号：TU831.3+5文献标识码：A 文章编号：

大型商场由于其具有建筑面积大、客流密度高、各种照明电器密度高的特点[1]，所以其中央空调系统运行时间长（一般每天12个小时以上以及全年基本没有节假日），能耗大。本文通过对吉林某大型商场的调研和实地检测，分析了该建筑的用能特点，并探讨了中央空调系统节能改造措施。

一、商场概况

建筑物朝向东南，建筑总面积38536m2，属砖混结构，地下一层，地上六层。墙体厚度450mm无外保温，屋面为现浇混凝土屋顶，外窗为单层钢窗，并采用大量玻璃幕墙。冬季采暖为市政管网集中供热，采暖系统形式为双管上供上回式。夏季制冷采用三台约克水冷离心式冷水机组（两用一备），额定制冷量为2637kW，功率为430kW。

二、空调系统能耗

商场空调系统的冷负荷主要来源于三方面：围护结构冷负荷、照明负荷和人体负荷。该商场建筑的围护结构采用了玻璃幕墙，通过围护结构进入室内的冷负荷十分巨大；由于商品展示等要求，室内照明及商品照明负荷大；此外，商场人员密集，来自人体的全热负荷成为商场空调系统负荷的一个很重要部分。商场建筑的热湿负荷密度大，导致商场空调系统夏季开始运行日期相对于其他建筑空调要提前，一般从5月到10月份，其中一年中最热的7、8月份电耗最大（如图1），因此空调系统能耗比重较大。

三、检测中发现的问题

在对该商场空调系统的实地检测中，发现主要问题如下：

1、空调制冷系统在满负荷情况下运行只占20-30%，在70-80%的时间是在部分负荷下运行的。当室外温度和湿度都较高时，运行一台冷水机组就能满足商场温度和湿度的要求，而商场有三台同样大小的冷水机组，有两台长期处于停机状态，因此冷水机组选择过大，造成一定的资源浪费。

2、在对商场各层排风口温度和湿度的检测中发现排风温度较低，一般在27℃左右，排风带走的冷量损失较大。

3、该空调系统新风利用不合理，运行时没有根据室外气象的变化而进行相应地运行调节。

4、在对商场各层送回风口温度的检测中，发现有的送风口温度偏高，有的噪声很大，商场中出现了各功能区温度分布不均的现象，原因是送风口空气流动不畅通，管理人员没有对风系统做定期的检修。

四、节能改造措施的探讨

1、建筑围护结构的保温隔热

据有关资料介绍, 在其他工况不变的条件下,围护结构的传热系数每增加1W/m2·K,空调系统设计

图110年5~10月份各月的空调耗电量图210年各系统能耗量

计算负荷增加近30%，因此增强围护结构的保温隔热性能是最直接有效降低建筑物能耗的方法。由于原建筑无外保温，可以采用目前保温隔热性能较好的硬泡聚氨酯做外挂保温层，来增强护结构的保温性能。

外门窗的绝热性是围护结构中最为薄弱的环节。根据调查资料，以北京地区为例，围护结构各部分的传热量所占的比例为：外墙41%，外窗41.7%，屋顶9.0%，其他8.3%。可见外窗是影响室内热环境和建筑节能的主要因素之一，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节[2]。对玻璃幕墙的改造可以采用隐框双层玻璃幕墙，对外窗可以用间隔层距离12mm的PVC塑料中空玻璃平开窗。

2、回收冷量

在实测数据中发现排风温度较低，如果把冷量就此排走会损失冷量，增加系统能耗，如制冷时若室内设计温度为26℃,送风温度为22℃，室外温度为34℃,则将27℃的气体排入大气会造成能量损失，经计算屋顶排风机每台每小时带走的冷量约为42.3kW而屋顶有八台同样大小的排风机，一般运行4~6台，可见损失的冷量很大。因此可采用热回收交换设备使新风在被处理前与排气进行热交换,新风温度便有所降低,就可减少新风机组的负荷,降低能耗。

3、合理利用新风

新风负荷一般占空调负荷的20% ~30%，比例很大，因此在满足卫生条件下，合理的利用新风对建筑节能很重要。如在冬夏季尽量减少新风量，而在过渡季节，尽量较多采用新风甚至采用全新风在适当时间对室内空气进行预冷或预热。

4、增加自控装置

调研中发现目前空调系统的自控系统很差，如果对自控系统进行改进，也可以节约大量能源，具体可在如下方面进行改进：(1)送风机与新、回风电动阀联锁运行，当送风机根据冷负荷的变化而变频运行时可以联动调节新回风的混合比；(2)停机时回风阀全开，新风阀全关，以避免停机时夏季室外热空气继续进入室内而造成冷量损失；(3)据实际冷热负荷控制冷水机组及水泵的运行台数,以达到节能效果；(4)风机与冷冻水阀联锁,风机停时,冷冻水阀自动关闭；(5)通过时间程序对空调机进行定时启停,时间预定可长达一年；(6)可以根据现场的具体情况和用户的要求,对这些程序中的参数及连锁点进行修改和设定；(7)根据室内设定温度控制回风和新风的比例，调节合适的新风阀和回风阀开度,以保证在四季能提供足够的新风量,而在新风温度接近室内温度设定时,尽量引入新风,使其达到节能之功效。

5、定期的检查和检修

在对商场各层送回风口温度的检测中，发现有的送回风口温度偏高，有的噪声很大，商场中出现了各功能区温度分布不均的现象，原因是送回风口空气流动不畅通，所以管理人员对风系统和水系统的定期检修很重要。因此，需要对水进行必要的处理和对水系统进行合理的清洗。当风系统过滤器上截留的杂物过多时，阻力升高，导致风机压力上升、能耗增加，并且增加了漏风的可能性，应时常对其进行清洗或更换。

五、结论

1、本文通过对某大型商场详细的调研和检测，得出商场类建筑的能耗主要在于照明系统能耗和空调系统能耗，由于商场需要较长时间的照明，照明用电量很大，虽然已经大量应用节能灯具，但是耗电量仍然很大，因此在今后新建建筑中可以考虑充分利用自然光来降低电耗。

2、改造围护结构的保温隔热性，能大大降低冷负荷，从而降低空调系统能耗，降低电力费用。

3、空调系统是商场节能的重点，主要的节能策略是增加热回收装置来回收冷量，充分利用新风进行预冷或预热，增加自动控制系统使系统更合理运行，加强系统管理，定期检修。

参考文献：

[1]薛志峰．大型公共建筑节能研究（博士学位论文）[D]．北京：清华大学，2005．

[2]周 辉,林海燕．北方供暖地区既有居住建筑节能改造技术支撑[J]．暖通空调,2007(37)9:9-13．

作者简介：迟铭书(1980-)男，吉林人，硕士，东北电力大学能源与动力工程学院，建筑环境与设备工程专业，实验教师。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。