科技大楼空调节能改造方案.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除无锡百脑汇科技大楼空调节能改造方案屹创能源工程（上海）有限公司编制日期：2011-12-8此文档仅供学习与交流 目 录 一、公司简介1二、项目介绍2三、项目系统现状2四、现有系统评估和升级方案7五、节能改造项目经济性分析13六、节能量测量与认证方法14一、 公司简介屹创能源工程（上海）有限公司是上海电气集团与美国开利亚洲在中国成立的合资公司，是一家专业从事节能改造和合同能源管理的服务性企业。在国家节能减排方针政策的大环境下，屹创将以建筑空调系统节能为主线,结合电梯、照明、锅炉及楼控等节能技术,以合同能源管理为主要商业模式，致力于开拓全国建筑领域节能减排市场。上海电气集团股份有限公司是中国装备制造业最大的企业集团之一，自上世纪九十年代以来，销售收入始终位居全国装备制造业前列。高效清洁能源、新能源装备是上海电气集团的核心业务。上海电气集团下属的上海机电股份有限公司是一家引领中国机电装备制造企业快速发展的大型上市公司，与美、日、法等世界著名跨国公司共同组建了12家合资企业。目前公司年销售收入达110亿元。UTC联合技术公司位居财富杂志全球500强排行榜第123位，全美第37位。其旗下的开利是全球最大的暖通空调和冷冻设备供应商。美国开利公司生产销售遍及全球170多个国家，2007年的销售额为146亿美元。 UTC集团及其下属开利公司在美国除了提供建筑节能解决方案外， 还为客户提供绿色建筑LEED认证服务、整合型能源服务以及能源咨询服务，开利公司已在中国市场开展了建筑节能业务，且已建立起一套比较成熟的中国市场运行机制。屹创公司将利用国家在合同能源管理方面的优惠政策；一方面利用美国开利公司领先的产品技术、庞大的既有客户群和在美国成功实施合同能源管理的经验 ；另一方面利用上海电气的产业集团和融资平台优势等有利条件，通过合资合作实现双方的优势互补，共享先进技术与市场资源，正式在全国开展能源合同业务。屹创公司将全面提升节能技术应用水平，推动我国建筑节能事业发展,诣在成为国内领先的建筑系统节能服务商。无论是单一建筑还是多个楼宇系统，屹创公司可以通过设计、替换、升级您的设备或来提高建筑系统的效率，并降低系统能耗。经过专业训练的屹创节能工程师经过现场勘测和数据收集，结合计算机模拟系统对建筑能源需求及实际能耗做出全面的分析和诊断，并根据客户实际情况设计出定制化的节能改造方案，并领导屹创公司工程团队完成改造工程的实施。屹创作为全球最大的暖通空调供应商美国开利公司的中国唯一节能合资公司，屹创公司不仅提供空调系统的节能方案，而是从整个建筑系统角度出发，提供涵盖空调系统、通风系统、控制系统、电梯系统和照明系统的集成解决方案，并通过先进的建筑系统调试技术提高建筑系统的能效。二、 项目背景 百脑汇是中国连锁IT市场的领导品牌，在全国各地建立了22家专业大型IT商场，并特别在华东、华北、华西、华南、华中以及东北六区成立独立的营运中心。在不远的将来，百脑汇将在中国35个主要城市成立电脑商场，打造大陆最具代表性的IT终端 零售通路。百脑汇内部已实施严格能耗管理措施，并取得良好的结果，其下属门店每年能耗能够按照一定比例下降，为了更好的进行节能降耗的工作，百脑汇邀请本公司对其下属门店之一百脑汇（无锡店）原有的空调系统进行节能降耗技术评估。无锡百脑汇科技大楼位于无锡市人民西路IT一条街中心核心商圈，有二十多条公交线路直达百脑汇无锡店门口，交通极为便利，是百脑汇斥资3亿元的重点项目。百脑汇科技大楼共21层，地面18层，地下3层，总面积57000多平米，其中B1层到4层为商场，商场面积达21500平方米，5层18层为多功能办公楼；B2B3层为大型智能化车库，有300个标准停车位。另外，还拥有大型下沉式户外广场，加上百脑汇美食广场、手机城和KFC、一茶一坐、味千拉面等异业结合，营造出一个现代的大型复合式IT商场。三、 项目现有系统情况1. 现有空调系统设备清单：百脑汇无锡店原有的空调主机房系统组成主要有2台开利水冷离心机制冷量为1758KW输入功率333KW,1台国祥螺杆机制冷量为844KW输入功率158KW，4台顺光牌冷冻水泵，4台冷却泵和3台良机冷却塔。商场内地下BF1层共有8台空调箱，1F-4F各有2台空调箱。详细设备参数见下表： 制冷主机：品牌型号制冷量机组功率数量备注开利19XR4141386CQS521758 KW333 KW2离心机国祥（王牌）KCWF2240AI-U844 KW158 KW1螺杆机 空调末端：序号设备名称数量制造厂家功率KW小计备注1 B1F空调2组合式空调箱1天加2222B13吊挂式空调箱1天加44B14吊挂式空调箱5天加2.211B15 吊挂式空调箱1天加33B161F空调7组合式空调箱1天加22221F空调机房8组合式空调箱1天加30301F空调机房92F空调10 组合式空调箱1天加22222F空调机房11组合式空调箱1天加22222F空调机房123F空调13组合式空调箱2天加22442F空调机房144F空调15 组合式空调箱2天加22444F空调机房 机房水泵：名称流量扬程功率数量备注冷冻水泵（大）320 m/h31 m45 KW3顺光冷冻水泵（小）150 m/h28 m18.5 KW1顺光冷却水泵（大）400 m/h28 m45 KW3顺光冷却水泵（小）180 m/h29 m22 KW1顺光 冷却塔：品牌型号制冷量机组功率数量备注冷却塔L=450立方/H 3*5.5KW2良机冷却塔L=200立方/H 2*3.7KW1良机2. 空调系统目前的操作运行记录：从现场工作人员处了解到，空调系统运行模式基本是在夏季制冷工况下白天轮流开1台离心机，如室外温度超过35度则同时开启2台，在商场1F-4F停止营业后开启1台螺杆机供应商场B1F冷冻水，在冬季制热工况下则使用城市蒸汽管道采暖。据空调运行管理人员反应，主机冷冻出水温度设定在10，实际检测运行温度为12左右，商场内设定温度为26，实际检测空调环境温度为27甚至以上。2011年1月-11月份耗电量为84万度电，主机房设备未做变频改造。附抄表记录表l 空调运行数据如下图：3. 空调系统目前耗能情况说明： 2011年无锡百脑汇空调机房抄电表记录位置电表名称1月1日11月30日小计（度）费用合计（度）负二层冷冻机1#160倍21343456211520175,350.1 416640冷冻机2#160倍22753287161920134,231.7 冷冻机3#160倍5818514320035,812.8 冷却泵1#52146721602001416,591.6 49686冷却泵2#62681831582047716,975.4 冷却泵3#163252336670415,837.0 冷却泵备用701285521541,785.7 冷冻泵1#1212266312541921,072.4 50704冷冻泵2#33936541992026316,798.0 冷冻泵3#103401536250224,163.2 冷冻泵备用6430643000.0 冷却塔1#3235744275119189,880.0 23885冷却塔2#275963617785817,113.6 冷却塔3#84951188133862,807.0 热水机泵6375963132563256商场空调末端245435.4296062注：无锡店电费单价：0.829元/度合计693,853.9 840233 2011年空调风柜机用电统计表月份1月2月3月4月5月6月小计耗电量13016 3918 0 1576 27517 39622 85649 电费10790.3 3248.0 0.0 1306.5 22811.6 32846.6 71003.0 月份7月8月9月10月11月12月小计耗电量KWH49430 50318 43316 36716 22905 7728 210413.0 电费40977.5 41713.6 35909.0 30437.6 18988.2 6406.5 174432.4 耗电量合计（KWH）296062.0 电费合计（元）245435.4 注：无锡店电费单价：0.829元/度经过统计后得出百脑汇商场空调系统合计耗电量为840233KWH,电费合计为693853元。主机每年从6月中旬-10月上旬开始每天8:30-17:30运行。两台开利离心机组分别运行了2066和1703小时，王牌螺杆机1#压缩机860小时，2#压缩机859小时。电价为0.829元/度（电价为平均电价由业主管理处提供）。 空调系统内各用电设备分项能耗统计分析如下：从以上商场空调系统用电设备耗电量记录表和分项能耗比例可看出，冷冻机能耗占空调总运行费用的50%，空调末端能耗占空调总运行费用的35%，冷却冷冻水泵、冷却塔等能耗占总运行费用的15%左右。根据屹创以往节能改造经验，本项目在空调主机及末端节能改造空间比较大，在空调水系统动力输配方面也存在节能潜力。4. 其他部分情况说明空调机房主机、水泵和空调箱均未做变频，商场内新风管道和风口比较小，空调系统控制基本靠人员管理为主。电力设备用电分项计量只安装有机械电表，没有安装智能电表。5. 现有系统评估现有系统缺陷造成的问题空调自动控制系统不完善能耗增加冷冻冷却水泵在部分负荷时运行效率较低AHU在部分负荷时运行效率较低新风系统存在缺陷卖场空气质量不好 需特别说明的问题1) 从商场管理处了解到商场总耗电量为260万元/年，推算出空调系统能耗占建筑总能耗的26.5%，耗能较一般标准比例偏低。2) 从6-10月夏季空调运行记录表中可看出商场通常开启1台离心机，主机运转电流负荷百分比大多在80%-90%，显示空调运行时负荷比较高。3) 从百脑汇大楼的原来建筑设计图中得知，中央空调的标准设计负荷是以室内温度达到23.8（这个也是目前国际通行的商业建筑设计标准中标示对人体舒适度最适宜的室内温度标准）。但实际空调设备操作人员人为的违反原有的设计标准，将主机温度设定为26，而卖场内实测温度大多为27-28，这种室内温度下，人体舒适度是有很大影响的。l 从以上几点分析：12345百脑汇的空调耗能占建筑总耗能的26.5%这个比例偏低，属于不正常的一个比例，从国际通行的建筑能耗标准来说，空调能耗占建筑能耗比例40-60%。且卖场内实测温度大多为27-28甚至部分时间达到29，而造成这一情况的原因在于：A. 从运行记录看来，这么低的能耗比例是由于百脑汇在刻意的压制空调的正常运行，违反23.8的设计标准，将主机设定温度为26度。B. 设备运行人员人为的只开启一台主机，违背了原有三台主机运行的设计标准，在如此高温情况下，一台主机是达不到制冷负荷要求的客观条件。虽然这样可以一定程度上降低能耗，但却是以牺牲了卖场顾客的舒适度为前提。这对于客户的的购物体验有较大影响，特别是天气炎热的7.8月份，客户购物体验不好，则直接影响百脑汇卖场的销量和客户口碑，间接对百脑汇的品牌造成一定的影响。对于卖场的经济效益也会大打折扣。所以在下面的节能改造方案中我们也会提供两个节能量的计算方案，一个是现有的运行工况基础进行改造的方案，一个是按达到舒适度的标准再进行改造的方案四、 系统改造方案经过屹创节能团队分析设计，针对无锡百脑汇的现状，本系统改造方案设计分为两期进行：第一期：增加开利最新研发的CPM冷水机房节能优化控制系统，对中央空调主机系统、水系统、末端系统进行优化节能运行并全面采集影响中央空调系统运行的各种变量，传送至内部控制器，控制器依据CPM节能逻辑推理规则及系统的历史运算数据，推算出系统每个时刻所需的冷量（或热量）及系统的优化运行参数，并利用其集成的各个节能模块和策略，如自动控制水泵的转速以调节空调水系统的循环流量，自动调节冷却塔的开启台数，保证中央空调系统在各种负荷条件下，均处于最佳工作状态，较为准确的计算出整个冷站的制冷效率，即能效比（COP）。并根据实际需求优化机组运行，从而实现综合优化节能。 同时该系统还可以集成ECEP智能化能源监测和管理系统。第二期：对中央空调主机进行换机节能改造。因现有系统已经运行5年，按照设备运行状况预估，再过3-5年，现有中央空调系统的能效比（COP）将大幅度下降，此时系统耗能将急剧上升，故在此阶段可以考虑进行换机节能改造，后续可补充方案。(一) 第一期节能改造方案：第一期主要对对中央空调主机系统、水系统、末端系统进行优化节能改造，使之在现阶段达到节能的效果。l 第一期改造系统示意图开利主机优化模块开利水系统优化模块开利空调系统末端优化模块CPM空调智能化节能系统主机变频节能模块蓄能模块主机高效热回收模块通风系统优化模块室内舒适度优化模块主机智能群控模块冷冻水系统优化模块冷却水系统优化模块开利空调系统能源管理模块开利空调系统能源管理模块开利空调冷冻机组优化控制模块1. 冷站系统节能优化控制策略列表名称1CPM750-1冷冻水出水温度重设优化控制2CPM750-2冷冻水泵变流量节能优化控制3CPM750-3冷却水变流量优化控制4CPM750-4冷却塔台数优化控制5CPM750-5商场AHU风机及新风系统进行改造变频控制6CPM750-6能耗计量，能效计量节能策略一：冷冻水出水温度重设优化控制空调系统设计选型时一般以建筑的最大负荷作为选型基准，冷冻水出水温度设计值一般为7C。机组运行人员经常将冷冻水出水温度设定值维持在该点或者其他某一个设定值。对于大多数的应用场合来讲，这是不节能的。因为对于空调系统来讲，空调负荷大多数的时间均低于其最大设计负荷。一般来讲，大多数时间冷冻水出水温度设定值均可以提高。即使在满负荷的情况下，空气侧部件（空气处理机，风机盘管等）的超额配置也允许冷冻水出水温度可以有略微的提高。该技术通过室外空气条件以及系统当前的运行状态，在保证末端温湿度要求的情况下，实时动态的调整冷冻水出水温度设定值，从而实现系统的节能运行。节能策略二：冷冻水变流量节能优化控制当末端负荷有变化时，可通过动态的调节冷冻水泵的频率，来实现整个系统的节能运行。现场共有4台冷冻水泵和4台冷却水泵，由于最多时会轮流开启3台冷冻泵和3台冷却泵，预计仅对3台冷冻水泵和1台冷却水泵进行变频控制。采用冷冻水一次泵变流量装置，根据负荷的变化进行变频。一次泵变流量系统是通过调节用户端二通阀改变流经末端设备的冷冻水流量以适应末端用户空调负荷的变化，同时采用一定的手段，使空调系统的总循环水量与末端的需求量相吻合，通过冷冻机蒸发器的水流量确保在安全流量范围内，维持冷冻机蒸发温度和蒸发压力的相对稳定。水泵变频原理图节能策略三：冷却水变流量优化控制开利冷却水变流量控制技术对变频冷却泵转速进行实时调节。在冷机稳定运行后，根据冷机 运行参数、室外温湿度条件和冷却水温变化的历史趋势，自适应调节冷却泵转速，达到优化系统运行效率，降低中央空调系统整体能耗的目的。节能策略四：冷却塔台数优化控制应用冷却塔优化控制策略来控制冷却塔的运行台数及冷却塔风机的转速以提高冷站的效率，同时可最大限度的避免冷机因发生高扬程而喘振(例如， 高负荷及较高的室外湿球温度条件下)。优化策略图示：节能策略五：商场AHU风机进行改造变频控制根据设备清单，现场约有16台AHU风机。屹创提供的改造方案对9台常用AHU组合式空调箱风机进行变频控制。改造以后，风机能够根据回风温度进行实时调节，在降低风机能耗的同时，也能保证室内不会过冷过热。AHU改造内容和节能量计算：AHU风机变频改造设定频率改造下限为30Hz，满频和低频工作时间量模拟为6.5:3.5， 节能策略六：智能化能量监测和管理系统根据百脑汇中央空调系统状况，针对性的安装一套ECEP智能化能源监测及管理系统，让用户实时了解冷站的运行状况，分析设备运行趋势及能耗情况。屹创能源分项计量系统由现场（表计及信号采集器）、通信网络、DAS数据中心三部分组成。屹创能源公司通过技术引进和开发，引进电力载波技术实现了四大行业（水、电、气、热）的应用创新和突破，开发出ECEP智能化能源监测及管理系统-水、电、气、热远程自动控制及高效节能管理系统以及相关载波智控电表、采集器等一套软硬件产品。该系统具有设备监测、电力管理（远程自动抄表）、统计报表、能耗诊断（实时记录）、系统管理等各种人性化管理服务功能于一身，其经营、管理、服务模式可与当今电信管理相媲美。系统示意图：主要功能如下 ：1） 建筑能耗监控具有耗电量、集中供冷耗冷量的实时监控功能，可对于用能种类、用能系统实行能源消费分类分时分项计量；2） 节能趋势和能源特点分析 从建筑功能、建筑结构、建筑空调配置、气候带、节能改造措施等多种角度对各能耗数据进行比较分析，评估各类型建筑节能潜力，为制定用能额定标准和各项管理政策提供依据；3） 能耗再调试功能-对能源消耗状况实行动态监测和数据分析，及时发现纠正用能浪费现象，为持续性节能提供指导和依据。改造建议七：新风系统舒适性改造目前商场的新风系统有一定的缺陷，对于商场舒适性有一定的影响，主要是室内空气质量问题方面，舒适性改造的建议方案是对商场内新风管道或风口进行改造，可提高商场内舒适度，但在系统更换要求现场安装条件还需做进一步可行性分析，因为和节能降耗的关联不大，所以本次改造方案中未包含新风系统的改造，可双方商讨后，百脑汇确定要做这部分改造，屹创再给出相应的改造方案。2. 项目系统改造节能量的计算：1) 主机系统、水系统部分A. 按目前运行工况计算：通过开利的CSO冷站系统节能优化分析软件，输入目前系统的运行情况、系统的负荷分布以及系统配置参数进行模拟运行分析，同时导入风机变频的节能量计算公式为：（风机额定功率 风机额定功率 * 负荷3）*运行时间其中风机功率与运行时间可以根据现有的设备清单、运行记录以及现场勘查得到，而负荷则根据运行记录以及电费记录推算。经过综合计算和电费记录的校核，计算出全套改造系统全年节能量为10.5万元，如按照空调系统全年耗电69万元来计算，则每年综合节能率为15%。分析结果如下图：节能15% B. 按正常运行工况计算：如果以百脑汇大楼建筑室内温度达到标准26度为标准，模拟计算制冷站实施系统改造后，如按照按照空调系统全年耗电79万元来计算（模拟结果），则每年可带来18.7万元节能量。节能率为23.6%。节能23.7% 五、 项目经济性分析该项目总造价为81.55万，投资分为两部分：一为ECEP智能化能源监测和管理系统投资，共23.75万，二为CPM冷机房节能改造投资，共计57.8万。在符合设计舒适度且机组正常开启的情况下，带来节能量18.7万元每年，如果跟去年机房运转费用相比，则能带来节能量10.5万元每年。A. ECEP能源监视及管理系统报价（此系统由客户直接投资）系统名称价格备注ECEP能源监视及管理系统（包括：数据收集终端、数据传输模块、数据控制系统、节能监管控制平台、节能数据分析模块、客户端二次开发、施工布线、设备安装等软硬件及工程）智能化能耗管理系统，可以同时为无锡店和百脑汇总部提供智能化管理总计237500B. 1）改造部分：按目前运行工况节能量计算方案：节能措施节省费用（元）初投资（元）投资回报期（年）开利空调智能控制节能系统(包括：开利空调系统能源管理模块、开利空调系统末端优化模块、开利水系统优化模块、开利主机优化模块)1050005780005.50年B 2）改造部分：按标准正常运行工况改造方案：节能措施节省费用（元）初投资（元）投资回报期（年）开利空调智能控制节能系统(包括：开利空调系统能源管理模块、开利空调系统末端优化模块、开利水系统优化模块、开利主机优化模块)1870005780003.09商务模式一、客户直投模式：本模式由客户一次性直接投资，而屹创能源公司对客户实施节能改造，确保客户节能投资收益。商务模式二：合同能源管理（节能量保证型）+融资租赁服务本模式在合同能源管理节能量保证型的基础上，由屹创能源公司为客户增加提供“按标准正常运行工况改造”方案的设备融资租赁的增值服务。 比如：客户可以直接投资ECEP智能化能源监测和管理系统,而节能改造部分进行融资租赁型合同能源管理。这个模式将为客户解决前期资金投入过大的问题，经过融资计算设计，客户每年获得的节能量收益可覆盖支付的设备租金。客户初期的投资比例可与屹创公司另外洽谈确定，举例一：客户初期只需要投资总金额20%，11.55万，每年除支付设备租金15.5万后还剩余3.2万的节能量的收益。融资年限过后，设备所有权转移给客户。改造项目合同总额57.8万（除ECEP智能化能耗监测及管理系统）客户直投比例：20%项目融资比例：80%客户初期投入金额11.6万每年节能量：18.70万节能改造协议期限及融资年限：4年客户每年支付设备租金金额：15.5万合同期满后客户总投资73.6万每年节能收益余额（扣除支付的设备租金后）3.20万客户改造项目节能总收益（以设备15年使用年限计算）：280.5万节能效果担保节能服务公司担保合同服务期限内节能效果合同期内维保建议由屹创公司全权负责，由业主额外支付维保费用，以确保节能量的持续获得。C 节能量测量方法1. 测量与认证方案详述基准线的设定：由于目前存在两种节能量的计算方式，故能耗基准线的设定也要分为两个：l 一个是按目前运行工况下的中央空调耗能值，对应的节能量计算方法则是节能量基准年能耗量（目前运行工况值）改造后能耗量调整量l 一个是按标准工况下运行的中央空调模拟能耗值，对应的节能量计算方法则为：节能量基准年能耗量（标准运行工况模拟值）改造后能耗量调整量由于本次改造为整体中央空调系统的改造，其能耗受到诸多因素（如环境温度）的影响，且预计商场使用率变化等，这些增加的能耗是本次改造无法控制的。基于此，本次改造节能量的测量与认证将在比较改造前后电费账单的同时，把这些影响因素均考虑在调整量中。具体方法如下：假设按照现在已有的基准年参数为：业主方提供的2011年1月1日至2011年12月31日各个月中央空调机房的耗电量（包括冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风扇电机、空调循环泵）。影响节能量的参数为： 商场出租率 室外环境温度 人为因素引起的运行时间改变 其他因素测量与认证采用的方法需排除商场出租率，室外环境温度对耗电量的影响。其节能量计算公式为：节能量基准年能耗量改造后能耗量调整量调整量环境温度调整量（AT）出租率调整量（RT）人为因素引起的运行时间改变调整量（HT）其他调整量环境温度调整量（AT）、出租率调整量（RT）与人为因素引起的运行时间改变调整量（HT）计算方法见国际节能量测量与认证规程（IPMVP）规则。其他调整量主要包括商场额外增加设备、商场室内设置温度改变等因素对能耗造成的影响，这部分调整量将根据实际情况，在测量与认证周期内由开利与客户（百脑汇）协商解决。改造前情况：水泵、空调箱均为定频。改造后情况：四台冷冻泵、四台冷却泵、16台空调箱为变频。其中：基准年能耗量与改造后能耗量都是直接通过读取电表读数来获得，而调整量的计算方法依据国际节能量测量与认证规程（IPMVP）规则，调整量主要是由基准年与改造后室外环境温度和商场出租率的变化所引起，对于环境温度变化，将采用线性回归的方法进行计算，对于商场出租率的变化，将计算出每增加一平方米出租面积对节能量产生的影响。判断节能量是否达到要求的方法：承诺的节能量与测得的节能量（调整后）比较。来判断是否达到承诺的节能量。2.节能量的测量与认证方案2.1 测量日程安排现场测量：预计为2012年1月1日至2012年12月31日。为期一年，每月初读取电表读数，计算当月机房总耗电量。后期分析：预计为2013年1月至2013年2月。报告提交：预计为2013年3月。下一步的工作计划本方案为初步的评估方案，还需要配合下一步的更具体的工作，才能确认更具体的实施方案。下一步的工作计划如下：1. 制作施工计划2. 制作更详细的节能量的测量与认证计划3. 确定融资方式和细节屹创能源工程（上海）有限公司附录一、合同能源管理管理 合同能源管理 Energy Performance Contracting，简称EPC； 一种以减少的能源费用来支付节能项目全部投资的节能投资方式； 这种节能投资方式