大型公共建筑中央空调系统节能评价

上海市质量监督检验技术研究院 刘书荟

0 引言

大型公共建筑一般指建筑面积2万平方米以上的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑以及交通运输用房。目前我国每年城镇新建公共建筑约3～4亿m2，既有公共建筑面积约40亿m2，随着公共建筑面积的迅速增加，建筑能耗问题日益突出，公共建筑节能对整个社会的节能意义重大，而大型公共建筑因面积较大造成的高能耗成为公共建筑耗能的重中之重。据统计，我国大型公共建筑面积仅占建筑总面积的5%～6%，而总能耗却占全国城镇总耗电量的22%。随着节能减排的不断推进，大型公共建筑成为国家及地方实施建筑节能监管、能源审计、能效测评、能效标识、能耗定额对标及技术改造的主要对象。中央空调系统作为大型公共建筑中耗能最高、最复杂的系统，一般占建筑总能耗的40～60%，其能效水平的高低直接影响建筑能耗的大小，提高中央空调能效水平、降低中央空调能耗成为大型公共建筑节能的重要组成部分，也成为技术最复杂、较难实施的一项节能措施。

1 中央空调系统运行现状

上海市大型公共建筑能耗组成中，空调系统能耗占建筑总能耗的50%，照明设备能耗占15%，动力及其他设备能耗占35%，空调系统节能是整个建筑节能的重点。中央空调系统的运行能耗除了与建筑本身的结构、人员、设备等情况有直接关系之外，因设计、施工、管理等方面存在的不足，往往造成能耗过大，导致能源浪费，设备配置不合理、效率低下、调节方式落后、设备维护管理不善等等，导致中央空调系统实际运行能耗偏高。

随着建筑设计、施工、验收、监管等相关法律、法规、标准等对建筑节能要求的不断提高，新建建筑及技术改造的中央空调系统都安装了实时监控系统，根据实际使用情况来看，大部分监控系统的作用包括系统运行实时显示（系统主要参数显示）、报警（包括设备故障和限值报警）、运行调节（温湿度调节、阀门的开度、电机转速等）、能耗及相关数据收集汇总等几个主要方面，主要是实现了系统运行现状的显示、调节及数据的收集。对于操作人员来说，大大减轻了工作量，同时能够积累比较详细的能耗数据。但是，对于占建筑能耗50%的中央空调系统来说，系统的正常运行仅仅是实现其基本功能的必要条件，然而正常运行模式的系统是否具有节能的空间和潜力，能否进一步优化其运行参数以减少能耗，是上述监控系统无法做到的。当前，中央空调的监控检测系统仍大多局限于系统运行的检测和故障诊断或以系统设计参数为控制目标的控制系统，而在中央空调能耗方面的监测仍局限在计算中央空调各用户端实时所需能耗并作为中央空调系统能量供应量的调控依据，对于中央空调系统能效水平的判断大多数情况下依赖于软件模拟计算用于设计初期或实际运行后的能效检测，对于空调系统的节能评价也不尽相同。

2 中央空调系统的节能评价

提高中央空调系统能效水平、降低能耗、减少能源浪费的前提是合理评价其能效水平，发现造成能源浪费的关键问题。当前，对建筑的各种节能评价标准及规则中包含了对中央空调系统的要求，大多重点关注单体设备的性能、施工要求及与空调系统相关的建筑相关指标，并包括对系统监控的要求，部分标准提出了对整个系统能效水平的评价指标。各类评价体系概况分述如下。

2.1 GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》

国家对建筑的相关节能评价标准中，设计标准GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》，其中第五节对采暖、通风和空气调节节能设计做出了规定和要求，同时对与暖通空调直接相关的室内环境设计参数做出了规定，标准中分别对冷热源（锅炉效率、冷水/热泵机组制冷性能系数、部分负荷性能系数、溴化锂吸收式制冷机组性能系数）、输送系统（热水系统热水循环泵的耗电输热比、风机的单位风量耗功率、空气调节冷热水系统的输送能效比）及末端装置（单元式空调机组能效比、热回收装置额定热回收率）的能效限值做出了规定和要求，对系统的监测参数、控制方式等做出了技术性要求。

2.2 GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》

GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》按照控制项、一般项、优选项对公共建筑的节能、室内环境控制及运营管理情况给出了评价标准，其中对空调系统的节能评价主要包括对冷热源机组能效及风机的单位风量耗功率给出了明确的指标要求。

2.3 GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》

验收规范GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》，分为一般项目和主控项目对通风与空调节能工程及空调与采暖系统冷热源及管网节能工程做出了节能验收要求，提出了工程验收时需要检验的项目和设备数量，对施工过程中的细节做出了硬性要求。

2.4 《民用建筑能效测评标识技术导则》(试行)

2008年住建部发布了《民用建筑能效测评标识技术导则》(试行)，能效测评标识分为能效理论标识和能效实测标识，采用理论和实际检测相结合的测评办法，根据现行的建筑节能相关标准对中央空调的冷热源设备能效比、风机系统的单位风量耗功率、空调冷热水输送能效比等提出了理论和实测节能评价标准，并规定了系统的监测和控制所达到的技术标准。

2.5 LEED评价体系

LEED认证中，与中央空调系统相关的评价体系包括第三（能源与环境）和第五部分（室内环境质量）的内容，其中包含了能源与环境评分的三个先决条件，室内环境质量的两个先决条件，总计五个先决条件。其中能源与环境的三个先决条件中，除了对建筑内能耗系统提出了设计、安装施工、调试的基本要求外，在能源使用最小化的先决条件中，对建筑外围护结构传热系数、管道保温、冷机效率、锅炉效率、排热设备效率等提出了明确要求，对冷机效率的要求较为严格，并要求要求在新建建筑的通风、采暖、空调和制冷设备中不使用含CFC的制冷剂以减少对大气臭氧层的破坏。有关中央空调系统的评分条件中，能源使用最优化、可再生能源利用、加强调试、制冷剂选用、系统测试及绿色能源利用评分项目中对中央空调系统设计、安装、运行均提出了明确要求；其中室内环境质量的两个先决条件中，对通风率、吸烟环境设计作出了明确规定，相应的评分项中，室内二氧化碳及新风量的监测、排风设备、控制系统及热舒适度均列入评分项目。

2.6 GB/T17981-2007《空气调节系统经济运行》

空调系统经济运行标准GB/T17981-2007《空气调节系统经济运行》从系统的角度对空气调节系统的各种评价指标做了经济运行的限值，提出了评价标准。对空调区域的环境参数、设备的运行调度、关键设备的优化运行、风系统、水系统的经济运行及能耗计量均提出了明确的要求，对空调系统能效比、制冷系统能效比、冷冻水输送系数、空调末端能效比、冷水机组运行效率及冷却水输送系数给出了详细的计算、说明及限值评价，根据系统-子系统-设备的逐步细化式评价建立了空调系统的评价体系，同时对空调系统运行提出了节能管理要求，提倡空调系统使用者的行为节能。

2.7 DB31/T 255-2003《集中式空调（中央空调）系统节能运行与管理技术要求》

上海市地方标准DB31/T255-2003《集中式空调（中央空调）系统节能运行与管理技术要求》对系统运行的室内环境参数、冷热源的能效指标、设备管理及控制等提出了要求，对风机的单位风量功率消耗、供冷（暖）的水系统输送系数提出节能评价指标，同时，该标准提出了CEC（空调能耗系数）评价指标，对办公楼、学校，商场、游乐场及旅馆、医院给出了评价标准。CEC是指建筑物空调系统全年一次能源总消耗量与假象建筑物全年空调负荷累计值之比，并给出了假象建筑全年空调负荷累计值的详细计算方法。

上海市于2011年发布了D B 31/T529-2011《集中式空调（中央空调）系统节能评价值及其计算方法》，到目前为止，该标准的正式文本尚未发布。

综上各类国家、上海市地方标准及目前国际上建筑节能认证较为广泛的LEED评价体系，覆盖了对于中央空调系统从设计、安装、调试、运行、管理的全生命周期，从内容来看，涵盖了建筑围护结构传热系数、空调区域环境参数、制冷剂选用、单体设备的能效值、子系统输送能效值、能耗计量、监测、控制及空调系统能效值等评价参数，各标准及规范提出的评价项目和指标不尽相同，但是可以看到，各评价项目中均包括对冷热源设备的能效评价。作为中央空调系统中能耗较大的冷热源设备，其能效水平对整个系统的能耗有较大影响，同时，制冷/制热机组的能效水平尤其是额定工况下能效水平比较容易获得，对单体设备的运行能效检测相对简单，无论是理论评价或实测评价，均比较容易实现。与之相比，系统能效评价项目，如G B/T 17981-2007《空气调节系统经济运行》中“空调系统能效比”及DB31/T255-2003《集中式空调（中央空调）系统节能运行与管理技术要求》中“CEC”，其它评价体系中均未提及。就当前的与建筑节能相关的中央空调系统节能检测、评价、测评、科研现状，中央空调系统能效评价实际数据甚少，大多依靠软件模拟获得系统能耗数据，以上两个标准中的系统能效评价指标应用较少。

3 结语

中央空调系统是大型公共建筑中能耗最大的系统，也是建筑节能的关键环节，合理的基准能耗及能效水平是节能的基本前提。合理的、操作性及适用性强的节能评价体系至关重要，然而由于中央空调系统的复杂性，其评价体系也不尽相同，随着中央空调系统节能的进一步开展，评价标准也需更加完善，以进一步降低中央空调系统能耗、减少能源浪费。

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