采用能源托管模式的建筑物制冷供热系统节能改造

王志梁，鞠文杰，蔡涵宇

（山东省电力公司，济南　250001）

采用能源托管模式的建筑物制冷供热系统节能改造

王志梁，鞠文杰，蔡涵宇

（山东省电力公司，济南250001）

能源托管是指客户委托节能服务公司进行能源系统的节能改造和运行管理，并按照合同约定支付能源托管费用，节能服务公司通过提高能源效率来降低能源费用（扣除新增的管理费用），并按照合同约定拥有全部或部分节省的能源费用。采用能源托管模式签订合同，用能单位可享受节能服务公司为客户提供能源诊断、方案设计、项目融资、设备采购、安装调试、运行维护、人员培训、节能量监测、节能量跟踪等一整套的系统化服务，可显著降低企业整体用能成本，经济效益十分显著。国网山东节能服务有限公司探索研究采用能源托管模式对山东滨州供电公司调度中心进行夏季供冷、冬季供暖节能改造，技术性、经济性良好，取得明显示范效应。

1　项目概况

山东省滨州供电公司调度中心大楼于1994年投入使用，建筑物高约50 m，其中地上15层，地下1层，总建筑面积为12 223 m2；日常使用人数约450人，制冷供热系统的具体情况如下。

1.1制冷系统

建筑物由3台活塞式冷水制冷机组供冷，从1994年开始运行，COP已经下降30%～40%，制冷效率低。空调水系统的循环水泵用电量高，约占空调系统总用电量的15%～20%，且空调系统长时间处于部分负荷状态下运行。冷却塔已经安装运行10年，填料基本失效，布水器存在布水分水不均的现象。经统计，制冷机组年耗电量合计为64.49万kWh。

1.2供热系统

建筑物由3台电热锅炉供热，其中1台供调度中心主楼，另外2台机组并联供应东西2栋辅楼，放置在设备机房的2楼，与空调机组放置在同一层。锅炉使用年代较久，效率较低，电锅炉的功率均为750 kW，再加上年久失修，导致现有采暖系统耗能量巨大。经统计，电锅炉年耗电量合计为214.19万kWh。

1.3围护结构

整个建筑自建成使用至今已有21年，外墙主要采用混凝土，无保温措施，耗能比较大，特别是冬季供暖时，会造成许多热量的损失。

1.4其他说明

以2014年全年电耗为基准，以调度中心大楼及其辅楼为总建筑面积进行分析，总建筑面积为19 800 m2。对2014年调度中心及其辅楼电耗进行拆分，拆分结果如表1所示。可以得出各分项系统的能耗指标。分项指标中锅炉系统能耗指标为108.17kWh/（m2·年）；空调系统能耗指标为32.58kWh/（m2·年）；照明系统能耗指标为18.02 kWh/（m2·年）；电梯系统能耗指标为4.87 kWh/（m2·年）；其他系统能耗指标为7.37 kWh/（m2·年）。可知锅炉系统最高，空调系统、照明系统能耗占比较大。

表1　2014年分项能耗统计

2　制冷供热系统能源托管项目节能改造

通过对现场设备分析和调研，以及与管理人员交流沟通，结合山东绿色建筑自评估报告（公共建筑）相关标准，该项目对建筑物采取了以下几个方面的节能改造和运行管理措施，具体改造内容如下。

2.1空调系统改造

（1）制冷系统升级。考虑到设备更新换代和运行节能的双重需求，将现有冷源设备更换为更加高效而且具有变频运行控制功能的新一代冷水机组，即3台变频水冷螺杆式冷水机组。制冷系统设备如图1所示。

图1　制冷系统设备图

（2）供热系统升级。为进一步提升现有电热水锅炉供暖系统的运行能效，在现有基础上增配2台高效风冷热泵机组，并配套电辅助加热装置，以备极端天气能够正常启动供暖。图2为供热系统图。

（3）空调系统群控。同时对冷源系统和输配系统进行监控，主机、水泵、冷却塔之间联动控制，根据温差判断系统负载自动加卸载主机，根据温差控制水泵的变频，根据压差控制系统旁通阀。

2.2输配及冷却系统智能调速改造

图2 供热系统图

（1）变频改造。为降低空调和采暖部分负荷工况输配系统能耗，对所有冷冻泵、冷却泵和冷却塔风机安装变频调速装置，实现根据供回水温度和压力变化调节设备运行频率，大幅降低设备能耗。

（2）输送管路更新。对制冷机房内和室外输送管路、阀门、保温进行翻新改造，避免水的跑冒滴漏，降低输送管路的散热损失和阻力损失。

（3）冷却塔强化换热。对冷却塔填料进行更换，强化冷却塔换热，提升主机运行效率，降低制冷系统能耗，为保证冷却水水质满足相关标准要求，增加水处理装置。

2.3围护结构改造

对主楼和辅楼实施外墙保温改造，并加装节能窗户，方法是在原外墙上涂抹聚苯颗粒保温砂浆，然后做带加强网的抹灰保护层，最后做装饰面层。门窗采用断桥隔热铝合金门窗加中空玻璃。断桥铝合金型材具有隔热效果好、密封性好等优点，中空玻璃具有隔热效果好、隔音效果好的优点。图3为墙体改造及节能窗工艺原理图。

图3　墙体改造及节能窗工艺构造图

2.4加装能耗监测管理系统

分别对建筑物配电室的计量支路情况进行汇总、监测，并对未来节能工作有意义的用电支路（包含空调、新风机、电梯、信息机房、照明、插座、办公设备）进行重点计量。

2.5改造效益测算

通过采取相应改造措施，项目可以实现年节电量约181.22万kWh，按电力折算系数为0.3 kgce/kWh计算，每年节约标准煤543.66t。电价按0.8174元/kWh计算，每年可节省费用148.13万元，各分项节能收益如表2所示。

表2　改造后节能效益统计表

3　制冷供热系统能源托管经济性分析

能源托管供冷热标准为供暖季（11月15日—次年3月15日，合计120天）确保室内温度≥18℃；制冷季（7月1日—9月30日，合计92天）确保室内温度达到25±2℃。能源托管费用构成具体包括：供暖费、供冷费；用能设备运维及建筑物能效咨询服务费。其中供暖费依据当地商业供暖收费标准执行，供冷费参照供暖费收费标准并下浮一定金额执行。在能源托管合同期内，项目由节能服务公司整体投资1 062.35万元，整套供冷热系统设备产权归节能服务公司所有，合同期满后，所有资产将无偿划拨滨州供电公司所有。该能源托管项目静态投资回收期约为7.17年。

3.1制冷系统节能量计算

满负荷工况下，新更换的制冷机组的输入功率为117 kW，而现有机组的标称输入功率需要155 kW。可见换代机组在满负荷的工况下相比现有机组的节能率可达24.52%。由此可根据标称工况对机组换代形成的节能量进行保守估算。滨州供电公司每年从5月中旬开始运行中央空调系统直到9月中旬，制冷季共计123天。单台冷水机组每天平均运行10 h。冷水机组换代所形成的节能量

ΔE1=3台×155 kW/台×123天×10 h/天×24.52%=

140 242 kWh≈14.02万kWh

3.2供热系统节能量计算

滨州供电公司现有供暖热源设备为3台750 kW电热水锅炉。热源设备更新换代后，新增的风冷热泵机组替代现有的一台750 kW的电热水锅炉向调度中心大楼供暖。在室外环境温度达到-5℃时，单台机组在达到出水温度45℃的工况下，供热功率可达393 kW，输入功率仅有163 kW，在同样满足用户需求的条件下，与现有电锅炉相比，节能率达到56.5%。滨州供暖季按照每年120天计算，热源设备全天连续运行，则集中热源更换的节能量

ΔE2=750 kW×120×24 h×56.5%=

1 220 400 kWh=122.04万kWh

3.3冷热源机房群控改造

在更换冷热源设备的基础上，进一步进行机房群控系统优化升级，并实现机房动力设备的全变频动态调节，可以根据室外环境状况，进行动力系统的气候补偿运行控制。这将大大提高冷热源系统的运行效能。与目前的常年工频运行相比，循环泵系统运行能耗至少降低30%。同时冷水机组可根据室外温度、湿度状况进行冷冻水系统温度调节，从而进一步优化供冷能效，尤其在过渡季节，冷冻水温设置调整将使冷水机组的节能效果进一步提高10%以上。另一方面，在冬季，调度中心供暖系统的动态运行调整和整体供暖系统运行的气候补偿控制将进一步实现供暖节能5%。整体机房群控可预期的节能收益

ΔE3≈23.25万kWh

3.4外墙保温节能量计算

根据以往的工程经验，外墙添加保温材料后，可以减少建筑冷暖负荷的5%左右；双层中空玻璃能有效减少太阳辐照度、降低室内冷热量散失，预计可降低大楼总体空调能耗10%左右。围护结构改造可预期的节能收益

ΔE4≈17.91万kWh

3.5能耗监测系统节能量计算

通过对建筑物安装建筑能耗监测管理平台，据估计，该面积的大型公建通过安装能耗监测管理系统、通过加强运行管理可实现电力部分节能，预计节电量为4万kWh。

4　结束语

能源托管是合同能源管理是一种比较特殊的业务，表现在其不仅提供节能技术服务，同时前期提供节能改造所需的设备和资金。节能服务公司可组建自己的专家团队和培养高级工程师，创造核心技术，也可与设备提供商合作，进行技术融合。对于投入改造的资金来源，节能服务公司一般可从国家政府资助、金融机构及公司自有资金等途径获得。设备方面则可根据业主实际情况，由节能服务公司自行生产或从其他设备提供商进行采购。各种要素的合理协调是项目实施的有力保障。

虽然近几年政府为鼓励节能减排工作的开展出台了一些政策扶持能源托管模式的推广，但能源托管在实施中还需要各种社会机构的合作。作为一项新型的商业模式，有关政策、制度、标准、认证、审计、检测、监管等各个环节都有待进一步的规范和完善，如何引导能源托管模式在公共机构节能领域成功实施和推广需要相关部门和机构的共同谋划和推动。D

Energy conservation reformation of energy trusteeship mode for building cooling and heating system

WANG Zhi⁃liang，JU Wen⁃jie，CAI Han⁃yu
（Shangdong Electric Power Company，Ji'nan 250001，China）

建筑物能源托管是基于能源市场需求，由节能服务公司为建筑物业主提供部分能源消费托管服务的一种新型节能服务机制。介绍某大楼制冷供热系统及围护结构，提出空调系统、输配系统及冷却系统的改造措施，对能源托管进行经济性分析及节能量计算。通过现场考察，该建筑能源系统运行良好，能源使用费用大幅度降低，适宜推广应用。

能源托管；节能服务；节能改造

Building energy trusteeship is based on energy mar⁃ket demand.It is a new energy saving service mechanism to provide partial energy consumption trusteeship services to building owners by energy saving service company.A cooling and heating system of a building and its supporting structure is introduced，and the improve⁃ment measures of air condition system，transmission system and cool⁃ing system are proposed for economy analysis and energy calculation of energy resourses.Through investingation，the building energy sys⁃tem runs well.The energy use costs have greatly reduced.It is suit⁃able for promotion and application.

energy trusteeship；energy saving service；energy saving transformation

F407.61；TK018

B

2015-09-25

王志梁（1977），男，山东潍坊人，高级工程师，主要从事电力节能服务工作。