武汉某学校空调系统的节能改造

黄 丽

(武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050)



武汉某学校空调系统的节能改造

黄 丽

(武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050)

本文对武汉地区某学校空调系统节能改造项目进行了介绍。分析了该学校空调系统存在的问题，以及针对相应问题采取的改造方案，并将节能改造前后的空调系统做了经济对比分析，实施节能改造后，空调系统每年节省电费大约17.2万元，取得了良好的节能效果及经济效益。

学校；空调系统；节能改造；经济分析

我国目前能源供不应求和低效利用的矛盾日益突出。在所有能耗中，建筑能耗伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上升趋势，已成为耗能大户，建筑节能十分重要。建筑节能包括新建建筑的节能设计和既有建筑的节能改造[1]。此前，国家发改委、住建部两部门联合发布的《绿色建筑行动方案》明确规定：到十二五期末，推动公共建筑空调、采暖、通风 、照明、热水等用能系统的节能改造 ，全国机关办公、宾馆 、商场 、医院、学校等既有公共建筑将完成节能改造 1．2亿平方米[2]。由此可见既有公共建筑节能改造是建筑节能工作的重中之重。

空调系统能耗作为建筑能耗的主角，空调系统的高效运行是建筑节能的关键。本文主要介绍武汉地区某学校空调系统节能改造方案与改造后空调系统的节能效果。

1 工程概况

武汉地区某学校占地面积1026亩，改造总建筑面积115314平方米，全日制办学规模一万余人。改造建筑包括：教学楼(地上8层，建筑总面积6355.01平方米)，教学楼扩建楼(地上2层，建筑总面积2608.86平方米)，体育馆(地上3层，建筑总面积9911平方米)，图书馆(地上6层，建筑总面积22503平方米)，后勤集团(地上3层，建筑总面积2518.18平方米)，综合楼(地上6层，建筑总面积10275平方米)，实训楼(地上5层，建筑总面积8122平方米)，食堂(地上3层，建筑总面积6136平方米)，后期社会化办公用房(地上3层，建筑总面积3552平方米)，行政楼(地上6层，建筑总面积10275平方米)以及五个系部楼(均为地上5层，建筑面积共计33058.33平方米)。

2 该学校空调系统存在的问题

根据能源审计报告，除了行政楼和图书馆的局部采用集中空调系统外，学校其它各大楼空调系统主要为分体机，其中有一半的分体机的能效比达不到节能标准。由于缺乏有效的养护和维修，部分分体机存在损坏或故障问题。

行政楼采用集中空调系统，其冷源采用西亚特双工况螺杆式冷水机+蓄冰槽，热源采用电锅炉+蓄热水箱，由于学校的作息时间特点，最冷月和最热月均处于假期，集中空调系统使用频率不高，且设备容量配置过大，造成资源的浪费。根据调研，行政楼原有冷热源如表1所示。

表1 行政楼原有冷热源表

在目前无分时电价的情况下，使用电锅炉蓄热、蓄冰槽蓄冷的方式既不节能，空调系统的运行费用也较高，维护管理复杂。

对该学校空调系统的运行状况进行现场调研发现，该行政楼集中空调系统运行过程中存在以下问题：

(1)根据行政楼使用情况，冬季全楼办公区域的供暖是由电锅炉提供热媒水，消耗了大量的高品位能源；夏季并无超过主机容量的负荷存在，故蓄冰系统从未启用，一般都是由主机通过板式换热器间接供冷，效率不高。

(2)由于蓄冰系统和蓄热罐系统的外表面管道较多，保温多处已经破损，输送过程中的冷热损失增大。

(3)空调系统缺少必要的控制阀门和控制策略，当空调系统在部分负荷下运行时，无法及时调节运行状态，不能减少水泵和主机的能耗。

3 节能改造方案设计及经济分析

3.1 方案设计

针对该学校空调系统存在的问题，空调系统节能改造的主要对象为行政楼的集中空调系统以及其他各栋建筑中能效比达不到节能标准或存在损坏或故障问题的分体机。

对于行政楼的集中空调系统，在尽量利用原有的蓄热罐的前提下，停用电锅炉，保留原系统的蓄冰槽、冷却塔及双工况主机等配套设备作为备用，在二层屋顶增设4台额定制冷量为140kW的模块式风冷热泵机组，在设备房二层设置一次循环水泵，并利用原有的蓄热罐、空调冷水循环泵组成二次泵系统。冬夏均使用风冷热泵供能，在夏季冷负荷较大、经计算经济合理时，也可使用原有的双工况主机经过板换间接供冷。为了适应低负荷时空调系统的节能运行，二次泵设置变频系统，变频控制器根据供回水干管的压差调节水泵的转速，节省输送能耗。蓄热罐作为能量缓冲器使用，让主机工作在高效率区间。

其它各栋建筑中，经过统计，已经损坏和达不到节能标准的分体机共212台，其中柜机204台，挂机8台。本次节能改造将它们全部更换成达到节能标准(2级及二级以上能效)的高效分体机。该学校空调系统节能改造设备表如表2所示。

表2 某学校空调系统节能改造设备表

3.2 经济分析

改造后的行政楼的集中空调系统与改造前比较，由于风冷热泵在夏季的额定COP比螺杆机要低，除在较小负荷下使用外，夏季使用风冷热泵供冷基本不产生节能量，故不考虑夏季的节能量。风冷热泵在冬季的理论节能量计算如表3所示。

表3 风冷热泵在冬季的理论节能量表

根据以上表格，每年冬季可节约12.27万kWh电量，电价按0.58元/ kWh，合计7.1万元。

其它各栋建筑中分体机更换前后比较，改造前后的配电情况对比如表4所示。

表4 分体机改造前后配电情况对比表

根据上表，改造前分体机的总功率为916kW，改造后总功率为689kW，按照改造前后功率的比例，可知在满足制冷量的前提下，节能率为24.8%。

按照学校的作息时间规律，取分体空调冬夏各开启两个月，每天开启时间8小时，同时使用系数0.8,可知改造前年耗电量70.35万kWh，预期改造后可节省电17.45万kWh，电价按0.58元/ kWh，年节省费用10.12万元。

综上，空调系统的改造每年可节约费用17.23万元，其改造一次性投资为226.38万元，具体各项的初投资如表5所示，投资回收期为13.14年；

表5 空调系统节能改造初投资表

4 结 语

本文基于武汉地区某学校空调系统节能改造项目，对空调系统节能改造做了分析研究，可为同类项目提供一定参考。

(1)既有建筑空调系统节能改造需要具体问题具体分析，通过对现有空调情况的调研，诊断分析存在的问题，发掘节能潜力，综合考虑设备性能、投资经济性，运行环境条件、安装条件、运输高度、改造施工的可行性等各种因素，确定改造方案。

(2)在既有建筑空调系统的节能改造中，不是对原有设施的全盘否定、一味地增设节能设备，而是在全面调查评估的基础上考虑如何最大限度地利用原有设施，以最小的投入达到最好的节能效果和最佳的经济效益。

(3)该学校空调系统进行节能改造后每年节省电费大约17.2万元，具有良好的节能效果及经济效益。此外，该节能改造项目采用合同能源管理[3]模式，学校无需初始投资，并且与空调节能公司逐年分享节能收益，对学校而言有很好的经济性。

1 闫晓政.太原地区既有公共建筑节能改造实例研究[J].山西建筑，2012，38(27)：213-215

2 发展改革委,住房城乡建设部.绿色建筑行动方案[J].政策发布，2013

3 王闪，袁汝华.基于EMC的公共建筑节能改造项目陈本效益分析[J].项目管理技术，2013，11(8)：103-107

(责任编辑：张 辉)

Air-conditioning System Energy Efficiency Reconstruction of a School in Wuhan

HUANG Li

(Wuhan Institute of shipbuilding Technology,Wuhan 430050,China)

In this paper，a project which air-conditioning system energy efficiency reconstruction of a school in Wuhan was introduced. Analyze the problems of the school’s air-conditioning system，and take an air-conditioning system energy efficiency reconstruction scheme for the problems，compare the economic benefit between before and after，the reconstruction scheme has s good energy saving effect and economic benefit with about 172,000 yuan to be saved every year.

school;air-conditioning system;energy efficiency reconstruction;economic analysis

2014-12-19

黄 丽,主要从事供热通风与空调工程技术方面的教学和科研工作。

TK0

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1671-8100(2015)03-0055-03