南京某档案馆中央空调节能改造案例分析

周 蓓，黄桂芳

（南京法斯克能源科技发展有限公司，南京 210000）

1 项目概况

南京某档案馆大楼建筑层数为3层，建筑面积为3 994.11 m2，其中库房部分建筑面积约为2 000 m2，属二类建筑，结构型式为框架结构，抗震等级为7度，耐火等级为Ⅱ级，屋面防水等级Ⅱ，建筑耐久年限为2级（50年），大楼建成时间为2007年，保温采用如下措施：

（1）沿所有外墙面外侧做R.E砂浆复合保温，为江苏省建设厅批准推荐使用的R.E砂浆复合保温系统做法，按照J/T 16—2004，外墙保温层为25 mm。

（2）倒置式保温屋面，使用挤塑聚苯乙烯泡沫板，厚35 mm。

（3）库房空调采用3套独立的恒温恒湿全空气处理系统，其中风冷型恒温恒湿机的具体参数如表1所示，库房原空调风系统如图1所示。

表1 恒温恒湿机铭牌参数表

图1 改造前库房空调系统图

2 改造前能耗评估

根据档案馆提供的2010年未进行空调系统改造前的基础数据进行分析，得出档案馆库房空调系统能耗逐月数据如图2所示，年空调总能耗为237 205 kWh。

图2 2010年档案馆空调系统耗电量

通过对项目能源使用情况的调查和分析可知：

（1）建筑物在建筑设计和施工过程中考虑了外墙保温及外围护的遮阳措施，建筑物整体设计较为合理，建筑物向外界的热量耗散较小，不需要进行改变。

（2）库房采用的恒温恒湿中央空调系统，由于库房室内负荷稳定且库房对湿度的要求较高，所以空调设计以除湿为主要目标，降温为第二目标，机组将新风和回风混合后进行集中处理，新风与回风的比例为1∶4，而实际上室内回风不需要除湿，只需要降温即可，回风消耗的能量较小，主要能量损耗在新风处理上。

（3）恒温恒湿机组在夏季处理到温度低于室内要求标准的情况下会自动开启电加热辅助升温；在冬季采用电加热方式制热，同时在室室内湿度低时还需将通过喷蒸汽加湿的方式加大送风湿度确保室内湿度。整体能耗较大。

从档案馆能耗情况分析看，其主要能耗来自于库房空调系统设计不合理，在保证原有空气环境的基础上对空调系统进行重新设计是解决档案馆库房能耗较高的关键。

3 空调节能改造方案

3.1 节能改造原则

采用如下思路对系统进行节能改造，改造后的系统原理图如图3所示。

（1）原库房有3个机房，分设3个独立的空调系统，每个空调系统内有原恒温恒湿机组一台。增加3台风冷热泵管道机，每个机房一台，承担室内总的显热负荷，原恒温恒湿机组仅用于承担室内湿负荷。

（2）库房内极少有人员进出，所需新风量极少，仅需满足室内正压的新风量即可，适当考虑减小新回风比例或者直接不引入新风，减少总冷负荷。

（3）回风温度较低，需将回风全部通过管道接入风冷热泵管道机组，以减少回风的能量损耗。

3.2 设备选型

根据空调设计规范，档案馆库房内温、湿度标准分别为：夏季温度≤24℃，相对湿度≤60%；冬季温度≥14℃，相对湿度≥45%[1]。核算档案馆库房夏季单位面积显热负荷指标为35 W/m2，库房总显热负荷为70 kW。冬季单位面积热负荷指标为40 W/m2，库房总热负荷为80 kW。

图3 节能改造后库房空调系统图

库房共3个机房，每个机房承担负荷相当，选择风冷热泵机组作为其冷热源，具体型号参数如表2所示。

表2 风冷热泵管道机参数

3.3 运行模式

改造后优先采用管道式空调机组供应库房空调，极端天气情况下切换到原恒温恒湿机组。具体控制操作模式如下：

在室内温湿度不达标的情况下，优先启动风冷热泵管道机，当管道机运行2 h仍不能使得室内温湿度达标的情况下，关闭管道机启动恒温恒湿机组；当恒温恒湿机组运行后能保证室内温湿度已达标超过1 h的情况下，则关闭恒温恒湿机组再次启动管道机。管道机本身具备温湿度达标自动停机和不达标自动开机功能。

4 节能改造后实际应用效果

库房空调采用以上方案进行改造后，减少了库房管理成本，库房内的空调效果得到切实保障，同时也大大降低了空调运行能耗。

（1）减少了机房管理人员，仅需一名值班人员实时监控空调系统即可。

（2）库房内冬季和夏季的室内温湿度能够得到切实的保障。

（3）改造后年能耗有明显降低。选取1年（2013年1月至2013年12月）的运行数据作为分析的依据，2013年逐月耗电量如图4所示。

5 项目经济性分析

图4 2013年档案馆库房空调系统耗电量

2010年档案馆库房空调系统总能耗237205kWh，扣除办公区用空调能耗，库房空调能耗占总能耗的90%，则库房年空调能耗为210 784.5 kWh，以此为基准。2012年度改造完成投入使用，2013年空调系统能耗为122 984.3 kWh，年节约电量87 800.2 kWh，节能率可达40%以上。改造前后空调系统逐月能耗对比如图5所示。

图5 2010年与2013年档案馆库房空调系统能耗逐月对比图

项目节能改造总投资32万元，年节电量87 800.2 kWh，当时当地电价为0.615元/kWh，则年节约运行费用约5.4万元，节能改造的投资可在6年内回收。

6 结束语

该项目通过节能改造改善不合理的空调系统，节省大量的能耗。主要利用两套空调系统切换控制温湿度的方法，使得系统能耗得以大幅度降低。春秋季节节约的能耗较大，同时冬夏季也节约了相当大的能耗。对于此类采用恒温恒湿机组控制室内温湿度的案例可按照此项目的方法进行推广改造。

[1]GB 50019—2000，档案馆建筑设计规范[S].