某大厦空调系统节能改造技术探讨

杨 丹

上海浦公节能环保科技有限公司

1 引言

随着国家《节能和应对气候变化“十三五”规划》《民用建筑节能管理办法》等的陆续出台，国家对公共建筑的节能越抓越紧。对文中的上海市某大厦，通过能耗分析查找空调系统用能方面存在的问题和漏洞，分析量化并挖掘节能潜力，提出将电锅炉+冷水机组替换成模块化降膜蒸发式热泵机组，实现夏季制冷、冬季制热双高效运行的方案进行解决，实现既满足舒适性规范要求又节约能源的改造具有非常重要的意义。

2 项目节能改造情况

2.1 大厦概况

上海市某大厦（以下简称“大厦”）自1996年12月投入运营，至今已有20 年。总建筑面积约4 万平方米，占地面积为10245.97m2，共26 层，由裙房和主楼组成，其中1～4 层为商业裙房，运营时间为10：00～20：00；5层为俱乐部，运营时间为15：00～3：00；6～26层为办公塔楼，运营时间为8：00～20：00。

2.2 大厦空调设备和系统现状

大厦冬季采暖采用2台双头电热水锅炉供应，设备位于供暖锅炉房，且仅作为采暖使用。通过调研可知，锅炉无控制系统，电热阻丝开启等控制均采用手动开关。两台锅炉分别对应两台热水泵，互为备用，目前水泵未做变频控制。

大厦制冷系统共有3 台约克螺杆式冷水机组，2 台大机（额定制冷量468RT），1台小机（额定制冷量259RT），根据运行记录可知，最热月开启两台大主机。

输配系统配有3台冷冻水泵、3台冷却水泵和3台冷却塔，其中2台冷却塔已更换成新设备。通过调研可知，制冷系统无BA控制，机组等设备的启停控制均为手动控制。

2.3 大厦节能潜力分析

大厦2015 年、2016 年的电实际年消耗量（能源账单数据），我方经过统计分析后发现，大厦2016年总能耗比2015年略有上升，约上浮10%，通过调研分析，与大厦业务增长、用能系统效率衰减有关。

同时对大厦单位建筑面积的能耗进行了统计和分析。具体各年单位面积用电量和单位面积建筑总能耗数据平均值分别为28kgcu/(m2·a)和92 kWh/(m2·a)。

表1

据上表，结合国家《夏热冬冷地区办公建筑能耗指标》可知，大厦单位建筑面积年用电量大于办公楼单位建筑面积年用电量的约束性指标值75(kWh/(m2·a)，说明大厦目前运行能耗还有待降低，建筑本身存在一定的节能空间。

根据分项计量系统总能耗及制冷、供暖系统的分项能耗对比分析，制冷和供暖系统冷热源占总能耗的38.5%，空调系统能耗占总能耗的50.2%。因此，从节能角度建议进行空调系统的节能改造。

2.4 节能改造建议

2.4.1 改造思路

对本项目改造建议的方案包括用以下几种形式取代原有锅炉和冷水机组：燃气锅炉+常规冷水机组、燃气锅炉+磁悬浮冷水机组、降膜蒸发式热泵空调系统，从系统适用范围、稳定性、安全性、出水温度、节能性及施工难度等方面做了以下对比，具体如表2。

根据上表，建议采用模块化降膜蒸发式热泵机组，实现夏季制冷、冬季制热双高效运行，安装在室外或屋面，无须空调机房，内置循环冷却水系统，其自身自带小水泵和水冷冷凝器，无须另配冷却塔和冷却水泵，节约安装投资、节约运行成本和占地面积。

表2 取代原有锅炉+冷水机组的各种形式性能对比

2.4.2 系统工作原理

本项目采用模块化降膜蒸发式热泵机组系统，根据大厦实际负荷计算，确定改造机组的额定制冷量不应小于2560kW，最终确定改造的降膜蒸发式热泵机组的额定制冷取3160kW（898RT），考虑新的设备水流量与原设备有变化，且原水泵运行时间较长，存在漏水效率低下等问题，建议同时更换水泵。

空调制冷系统改为模块化降膜蒸发式热泵机组后，机组置于裙房或塔楼屋面，改造的20台模块化降膜蒸发式热泵机组分2组安装，每组10台，空间足够。

20 台模块化降膜蒸发式热泵机组总的配电功率为690kW，小于原锅炉的配电功率，故配电余量足够，为保证冷热源主要设备的供电稳定可靠，新增设备分两个变压器两路供电。

2.5 节能效果分析

改造后，降膜蒸发式热泵节约电量计算如下表3。

表3 改造后机组年度节约电量计算表

3 结束语

对文中的上海市某大厦，找出其空调系统存在的运行能耗高问题，提出将电锅炉+冷水机组替换成模块化降膜蒸发式热泵机组，实现夏季制冷、冬季制热双高效运行的方案进行解决，实现既满足舒适性规范要求又节约能源的改造具有非常重要的意义。