196深圳市商场空调实际运行能耗分析

1、深圳市商场空调系统实际运行能耗分析田荣 1，王勇 1，曾江华 2（1.重庆大学城市建设与环境工程学院，沙坪坝 400045 ；2. 深圳市奥宇控制系统有限公司，南山科技园 518057 ） 摘要 ：通过对深圳市大量商场空调运行状况的调研， 测试得到各空调系统实际的单位面积能耗， 并对其 能耗差异进行了分析。 对特定商场的实际运行能耗进行年度内的数据采集， 得到了不同月份水泵、 风柜、 主机、冷却塔等设备的能耗比例，通过对各设备的能耗水平以及设备和系统的节能潜力的分析和测试， 得到了节能改造的策略和手段，并为商场类空调系统节能改造提供了基础依据。关键词 ：商场空调；能耗；节能改造1 前言随着经济

2、的不断发展， 能源的消耗与日俱增， 能源危机使得节能获得国际社会的高度关注。 目前我 国的煤电占市场份额很大，近年来还频发“电煤荒” ，煤的枯竭以及环境的污染也日益严重。当前，建 筑能耗约占我国社会总能耗的28%。据建设部测算， 2020 年 2030 年左右，我国建筑能耗将占总能耗的 30% 40%，达到欧美目前的比例， 超过工业， 成为全社会第一能耗大户。 【 1】既有建筑中 99%为高能耗 建筑， 2002 年新建建筑也只有 15%达到国家节能标准 【2】。所谓建筑能耗是指建筑使用能耗，包括采暖、 空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯能方面的能耗，其中采暖、空调能耗约占60%-70

3、%【3】。目前广东省公共建筑的的建筑能耗为60110 kWh/m2.a，远远高于居住能耗 【4】。以一个20000平米的商场为例，一年的能耗就在120万-220万kWh,而同等面积的居住能耗只有 20万-60万kWh。基于以上 严峻形势， 我国大力提倡节能减排， 深圳市也积极响应国家和政府的号召， 出台了 深圳市节能贴息项 目暂行实施方法 、深圳市推动节约能源工作实施方案 、深圳经济特区建筑节能条例 等一系列的规 章制度，鼓励用电大户开展企业节能活动。深圳作为经济特区，经济的发展带动人民生活水平的提高， 物质档次需求提高，深圳市存在天虹、华润万家、佳华、茂业等一大批的商场，这些商场为市民提供生

4、 活物品的同时， 也消耗了大量的电能， 其中空调系统能耗比较高， 因此对这些商场进行节能改造具有重 大的意义。 本文就是基于以上现状， 对商场空调系统的实际能耗进行分析， 以便为节能改造提供基础数 据。2 实际单位面积能耗商场类建筑的能耗的基本特点，一是客流密度大，各种照明、电器密度高，导致室内发热量大；二 是大型商场体量大导致中央空调系统能量传输距离长、 并且多采用全空气系统； 三是运行时间长， 一般 每天运行 12 个小时以上、不分工作日、休息日【5】，这些负荷特征导致商场的使用负荷较大。笔者对多家大型商场空调系统的实际运行模式进行了调查， 分析对比得到各商场的空调系统的实际运行能耗， 具

5、 体见表 1 。2.1 数据收集表1不同商场能耗指标店名营业时间主机制冷量(KW设计能耗指标(w/m2)最大负载率(%)实际能耗指标(w/m2)沙井某店19995262.822052130西乡某店1997190022080170松岗某店20015687.522050110公明某店2002388522066118龙华某店20015512.52204396观澜某店200617582205512122数据分析表1中的商场均地处深圳关外地区，经济条件相差不大，经营类型都包括超市、服装、电器等。从2上面数据可以看出，深圳市商场建筑单位面积能耗设计值在220 w/m，实际单位面积能耗仅为 100-120w

6、/m2。设计指标与实际能耗指标之间差异大，商场之间的实际能耗也存在一定差异。观澜店的能耗比龙 华、公明、松岗店的能耗稍高一些，相差在20%以内，究其原因是观澜店在商品的档次上比其他店要高一些，设计温度比其他店低一些，这就使得围护结构的能耗加大，新风能耗增大。但是由于管理水平较好，如在主机的启停时间、室内温度的控制调节等方面比较重视，空调能耗总体水平增加不大。沙井和西乡店的设备使用时间较长，在测试过程中，可能存在压缩机磨损、换热器污垢系数增大、系统老化等原因，使得主机出力不足，即实际制冷量偏小的状况，导致能耗指标偏高。在影响商场空调负荷的因子中，人员密度的影响相当显著，在负荷中所占比例相当大【6

7、】。龙华店与其他店相比较，能耗较低，主要原因是龙华店附近存在很多其他商场，竞争力比较大，人流密度小，实际使用的冷负荷小。 人员密度随着客流量在一年乃至一天的变化都是很大的【7】，深圳的客流量集中在 11-13点和18-19点，这两个时段的负荷最大(节假日除外)。尤其是有些商场仅仅是按照季度变化调整空调设备的启停，大大的浪费了电能，同时降低了商场的舒适度。3分项设备能耗深圳某商场空调能耗采用了分项计量，即水泵、主机、风柜、冷却塔的能耗都有具体的测试数据。采用分项计量可以直观的监测设备的具体运行能耗能耗，并对运行数据进行分析，随时调节设备的运行状态，使空调系统的运行合理节能。2009年1-11月的

8、各个设备能耗数据如下：表2设备分项能耗时间主机能耗(KWH风柜能耗(KWH)冷冻泵能耗(KWH)冷却泵能耗(KWH)冷却塔能耗(KWH)总能耗(KWH1月份233645681634743474158872862月份6548053558115541155412991434453月份3872558216632463247221103114月份7168770820119341193415131678885月份16182576644193271932728812800046月份19825159859184041840439722988907月份26342967681247652476545473851

9、878月份27356765997255482554846203952809月份270217643232721227212567039463410月份150740640341924019240289425614811月份83886584569970997015771638593.1全年能耗变化空调系统的能耗不是一成不变的，随着气候的变化，商场负荷发生改变，空调能耗的差异也很大。图 显示了某商场的全年的能耗情况。图1 1-11月份能耗比较每月总能耗月份商场的负荷构成主要包括：围护结构的负荷，设备散热、照明散热、人体散热及新风负荷。商场新风负荷在空调总负荷中所占比例较大，超过了 30%【8】。由图1

10、可以看出，全年的能耗有明显的先升后降的变化，1月份最低，& 9、10月份达到最大值，2月份比3月份能耗高一些，产生这种状况的主要原 因是室外温度的变化。室外温度的变化使得围护结构的负荷、新风负荷发生改变。1月份室外温度较低,平均气温在15度左右，只有几天时间需要开启主机，其他能耗主要是风柜产生的，2月份的天气异常,温度稍高，开启主机的时间也增长，能耗增加。3.2设备能耗变化趋势全年能耗变化有显著变化， 造成以上问题的原因归结于设备能耗的变化。 设备能耗占系统能耗的比 例见表3.表3设备能耗占总能耗比例图3分项能耗时间主机能耗 比例风柜能耗 比例水泵能耗 比例冷却塔能耗 比例1月份26.77%6

11、5.09%7.96%0.18%2月份45.65%37.34%16.11%0.91%3月份35.11%52.77%11.47%0.65%4月份42.70%42.18%14.22%0.90%5月份57.79%27.37%13.80%1.03%6月份66.33%20.03%12.31%1.33%7月份68.39%17.57%12.86%1.18%8月份69.21%16.70%12.93%1.17%9月份68.47%16.30%13.79%1.44%10月份58.85%25.00%15.02%1.13%11月份51.19%35.67%12.17%0.96%图2分项设备能耗占系统能耗的比例分项设备能耗占

12、系统能耗比例月份*主机能耗*风柜能耗水泵能耗-主机能耗趋势 -风柜能耗趋势 水泵能耗趋势%，比分百分项设备能耗20000015000010000050000250000 水泵能耗 +主机能耗u风柜能耗主机能耗趋势 -风柜能耗趋势 -水泵能耗趋势01 23456789 10 11月份图2可以看出风柜和主机能耗相对较大，1-11月份风柜能耗在系统中所占比例先降低后上升，在7、8月份达到最低，而主机和水泵的能耗则正好相反，其中水泵的能耗最大只占到16%左右，冷却塔的能耗所占比例很低。图3显示风柜和主机的能耗变化趋势相近。在供回水温差不变的情况下，水泵的变化趋势取决与负荷的变化，因此与主机的变化趋势也

13、是相同的。对比图2和图3，主机能耗和风柜能耗在系统中所占比例趋势与主机能耗和风柜能耗趋势正好相反，原因在于室外温度的变化使得负荷变化，主机能耗变化显著，负荷的变化使得风量也发生相应的变化，但同时为了满足室内新风量的要求，总风量变化不大，风柜能耗变化率低。3.3设备节能潜力及节能策略3.3.1主机节能主机的节能主要是控制主机的加卸载。目前主机的加卸载采用的是同一个温度，当温度低于冷冻水出水温度时，主机自动卸载。调查发现，大部分冷冻水出水温度设置为7度，且长时间不变。在保证室内湿度的情况下，适当提高冷冻水的出水温度，可以达到节能的目的。 另外多台相同制冷量主机的并联运行和不同制冷量的主机的并联运行

14、【9】，【10】，也可以达到节能的目的。3.3.2风柜节能目前风柜的控制大部分都是根据工作人员的冷热感觉，人为控制起停，有的商场采用的是定风量运行。基于以上情况，风柜的节能应该是有效的控制风量，需要多少提供多少，避免不必要的浪费。基于 以上情况，风柜的控制方面采用变风量系统。3.3.3水泵节能水泵的节能主要存在两个方面的问题。第一，水泵的配置是否合适，调查显示部分水泵存在“大马拉小车”的状况，配置明显偏大，造成能源的浪费；第二，水泵完全按照工频运行，不能适应负荷的变 化，也存在一定程度的浪费。 解决以上两方面的问题也要采取两种措施。首先在水泵配置偏大的情况下，应进行经济分析，确定换泵的可行性，

15、其次根据负荷的变化的具体情况改变水泵的频率，使其与负荷相匹配。一般情况下，节电率可以达到15%以上，取决于水泵的配置，水泵配置越大，节电率越大。根据以上分析，对深圳某店进行变风量和变水量改造后，节能效果显著，选取同一个月中天气相近的两天，分别进行变频和工频运行，数据如表4所示。表4设备节能效果时间主机节能风柜节能水泵节能6月份0.100.290.367月份0.180.060.418月份0.120.190.4110月份0.040.260.4811月份0.180.270.3912月份0.070.340.34从表 4 可以看出，采取以上所述节能措施以后，节能效果显著，主机的节电率高于4%，风柜的节电

16、率为 6%以上， 水泵节电率则在 30%以上。由于设备能耗在系统能耗中所占比例的区别，系统的节电率的计算是各设备节电率的加权平均值。系统09年改造后能耗为2104284KWH工频能耗为2682931KWH系统的节电率在 20%以上。4 结论深圳市商场空调单位面积能耗在 100-120 w/ m2 ，与设计指标相差较大， 主要是与室内设计温度、 人流量、 管理水平等有关系。 通过对深圳某商场全年空调能耗的分析可知， 室外温度的变化对空调能耗 的影响很大， 各个设备能耗在系统中所占比例不同， 产生差异的原因是负荷的变化所引起的各设备能耗 的变化率不同，主机能耗变化率大，风柜的变化率小。提出了变水温

17、、变流量、变风量的节能手段，并 用实例证明主机的节电率为3%以上，风柜的节电率 6%以上，水泵的节电率在30%以上。总结得出深圳商场空调系统节电率可以达到20%以上。参考文献1建筑能耗约占我国社会总能耗的 28% 建筑节能之举措 .国际能源网 2008 年 01 月 21 日.2孙海胜 .我国建筑能耗的现状及解决对策研究 J. 建筑技术 ,2009 年第 9 期.3宋振水 . 从建筑能耗现状看我国建筑节能的挖掘潜力J. 石家庄铁路职业技术学院学报 ,2005 年 6 月第 4 卷第 2 期。4广东省建设厅科教处调研组 . 广东省建筑能耗现状 J. 建筑监督检测与造价 ,2008 年 6月第 1 卷第 5 期.5魏庆芃 , 王鑫, 肖贺,杨秀. 中国公共建筑能耗现状和特点 J. 大型公建节能监管6赵加宁，夏喜英 .商场建筑的冷负荷特点及变风量空调系统的应用 J. 流体机械， 2002 年第30 卷第 1