長沙某校園能耗調(diào)查與節(jié)能方案分析

蔡 婉 婷

(廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東 廣州 510000)

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長沙某校園能耗調(diào)查與節(jié)能方案分析

蔡 婉 婷

(廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東 廣州 510000)

通過對長沙某校園85棟建筑能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析，全面掌握了校園內(nèi)能源消耗結(jié)構(gòu)，確定了辦公、照明和空調(diào)三大主要能耗設(shè)備，并對各個不同類型建筑能耗情況進(jìn)行了對比，給出了該院校的建筑節(jié)能方案。

校園，建筑能耗，節(jié)能方案，辦公設(shè)備，空調(diào)系統(tǒng)

1 概述

本文通過對長沙市某校園進(jìn)行能源統(tǒng)計和審計，全面掌握了該校園的能源利用現(xiàn)狀，確定該院校建筑物的能耗指標(biāo)；尋找節(jié)能改造方向、挖掘節(jié)能潛力、確定節(jié)能方案，提高院校本身的能源利用效率、降低能源消耗和運行成本，為學(xué)校的用能情況提供一個合理的框架標(biāo)準(zhǔn)，最終達(dá)到院校能源消耗合理、經(jīng)濟(jì)[1,2]。

2 能耗分析

通過對長沙市某院校85棟建筑用能情況的調(diào)研與分析，確定該院校能源以電、燃?xì)鉃橹?。電能主要用于照明、辦公設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)。天然氣主要用于熱水和炊具。太陽能和淺層地能等新能源正在逐步用于該院校的熱水和空調(diào)。

通過收集歷史數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實地調(diào)查，對該院校具有代表性的建筑如教學(xué)樓、辦公樓、宿舍、圖書館、實驗樓、食堂、體育館等建筑進(jìn)行了能耗分析。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，該校園以分布式能耗設(shè)備為主，能耗設(shè)備包括辦公、空調(diào)、照明、集中供水的水泵房、食堂、浴室等，沒有集中供冷。各種設(shè)備系統(tǒng)能耗比較如圖1所示。

3 節(jié)能改造方案

3.1 辦公設(shè)備

由能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，辦公設(shè)備能耗在該院校電力消耗中占39%，處于電力消耗的首位。對于辦公設(shè)備的節(jié)能改造主要是優(yōu)化電源質(zhì)量和減少待機(jī)電耗，應(yīng)該采取人為主動的或智能自動的方式，最大限度降低辦公設(shè)備待機(jī)電耗。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)

由能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，該院校空調(diào)以分體空調(diào)為主，僅禮堂、食堂等很少的地方采用中央空調(diào)(風(fēng)冷熱泵)，中央空調(diào)面積僅占全校建筑面積1%都不到。為實施節(jié)能改造，同時為盡量節(jié)約改造投資，避免浪費，在已獲得的空調(diào)統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對分體空調(diào)的能效比進(jìn)行全面檢測，逐步淘汰老式、能效比低的舊空調(diào)。另外，可對分體空調(diào)安裝分體空調(diào)節(jié)電器來優(yōu)化壓縮機(jī)啟動曲線、減少電壓電流的畸變率來實現(xiàn)節(jié)電。

對中央空調(diào)的節(jié)能措施主要有：

1)變流量節(jié)能控制。該院?？照{(diào)系統(tǒng)的主機(jī)、水泵的選擇一般都是按最大負(fù)荷設(shè)計，而實際運行過程中能達(dá)到最大負(fù)荷的時間非常短，長沙地區(qū)一般最大負(fù)荷僅占空調(diào)季節(jié)的20%，80%的時間內(nèi)屬于部分負(fù)荷，部分負(fù)荷下可以按實際負(fù)荷需求分配流量，實現(xiàn)按需供給的變流量調(diào)節(jié)。其節(jié)能空間非?？捎^。

2)冷/熱源群控。現(xiàn)有的運行方案，由于人工操作，難以進(jìn)行負(fù)荷判斷，所以無法根據(jù)負(fù)荷確定風(fēng)冷熱泵機(jī)組的臺數(shù)，只能群起群停。這是該院校中央空調(diào)系統(tǒng)主要節(jié)能空間所在。推薦實時檢測空調(diào)負(fù)荷來確定所需要啟動的風(fēng)冷熱泵機(jī)組臺數(shù)，實現(xiàn)按負(fù)荷對風(fēng)冷熱泵機(jī)組實現(xiàn)群控。在任何中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷、熱源是能量提供者，末端風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)柜等是能量消耗者，冷凍水泵及冷凍水管道組成能量輸送系統(tǒng)已將這二者有機(jī)合理的聯(lián)結(jié)在一起。在實際運行中，能量提供者(冷、熱源)提供的能量與能量消耗者(末端)實際消耗的能量總是不相等的，從而導(dǎo)致冷凍水的供回水溫度變化。因此，可以實時監(jiān)測冷凍水系統(tǒng)的供水溫度，并與群控系統(tǒng)根據(jù)室外氣候條件設(shè)定的供水溫度相比較，決定開停風(fēng)冷熱泵機(jī)組的臺數(shù)，并啟停相應(yīng)的聯(lián)動設(shè)備。

3)室外氣候跟蹤，變水溫節(jié)能控制。從調(diào)研的歷史數(shù)據(jù)來看，該院?？照{(diào)系統(tǒng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組長期運行在部分負(fù)荷、標(biāo)準(zhǔn)的7 ℃出水溫度的工況，沒有結(jié)合室外氣候條件調(diào)節(jié)冷凍水出水溫度。7 ℃冷凍水供水溫度是一種設(shè)計工況，并非節(jié)能、最佳的供水溫度。適當(dāng)提高供水溫度可提高制冷機(jī)效率。從圖2可以看出，在同樣的室外環(huán)境溫度時，冷水機(jī)組供水溫度越高，制冷量越大。如室外環(huán)境30 ℃，供水溫度為7 ℃，制冷量為88 kW，輸入功率為25.3 kW，COP為3.48；供水溫度為9 ℃時，制冷量為96 kW，輸入功率25.9 kW，COP為3.75，COP明顯呈增大趨勢，從圖2也可以看出隨冷凍水溫度提高，制冷量曲線的斜率明顯大于功率曲線斜率。

因此，對于舒適性空調(diào)，我們可以根據(jù)室外氣候條件，在保證室內(nèi)舒適環(huán)境的前提下，適當(dāng)?shù)奶岣?夏季制冷運行)或降低(冬季制熱運行)空調(diào)冷凍水的供水溫度，增大主機(jī)制冷、制熱的能效比，實現(xiàn)空調(diào)主機(jī)的氣候跟蹤變水溫節(jié)能運行。

3.3 照明系統(tǒng)

由能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，該院校自2007年開始注重照明節(jié)能，逐年進(jìn)行了照明燈具的改造和更換，已經(jīng)更換節(jié)能燈5 000支，淘汰白熾燈2 000多支。取得了非常明顯的效果，照明用電占全校用電比例由2006年的25.3%降到了2008年的18.2%，照明用電總量下降了20.5%。對于該院校的照明系統(tǒng)節(jié)能改造的重點為白熾燈、電感式鎮(zhèn)流器的淘汰更換，走廊燈公共區(qū)域照明控制改造，照明節(jié)電器使用。

3.4 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

通過實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該院校建筑物墻體結(jié)構(gòu)采用的是比較傳統(tǒng)的實心粘土磚或磚混結(jié)構(gòu)，這種墻體結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的保溫性能。窗墻比都不算大，一般為20%～40%。圍護(hù)結(jié)構(gòu)最薄弱的環(huán)節(jié)就是窗戶。90%以上的窗戶都是普通的單層玻璃窗，隔熱保溫效果非常差。所以，對該院校建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造重點為窗戶的改造。窗戶的改造一般有貼膜、遮陽、更換窗戶等幾種方案。

在考慮建筑節(jié)能效果同時，兼顧節(jié)能改造投資，我們確定一種陽面貼膜、遮陽，陰面更換窗戶的方案。即太陽直曬(南面)的方向采用玻璃貼膜和增加遮陽措施，北面采用更換窗戶的方案。

4 結(jié)語

本文通過對長沙市某院校85棟建筑進(jìn)行能源審計，了解了該院校能源消耗的現(xiàn)狀，針對該院校電量消耗較大的三種設(shè)備類型提出了節(jié)能方案，為提高院校能源利用效率、降低能源消耗和運行成本提供參考。

[1] 劉 巖,穆 磊.北京某院校建筑能源審計與分析[J].建筑節(jié)能,2009,37(10):76-79.

[2] 婁承芝,楊洪興,李雨桐，等.建筑物能源審計研究——香港銅鑼灣綜合商業(yè)大樓的能源審計實例[J].暖通空調(diào),2006,36(5):44-50.

[3] 楊 秀,魏慶艽,江 億.建筑能耗統(tǒng)計方法探討[J].建筑節(jié)能,2007,35(1):7-10.

[4] 繆晨光,楊 勇,尹 峰.長沙市政府辦公建筑能耗調(diào)研及節(jié)能途徑[J].煤氣與熱力,2009,29(9):22-24.

[5] 唐輝強,任 俊,郭 兵，等.廣州地區(qū)機(jī)關(guān)辦公建筑能耗調(diào)查與節(jié)能潛力分析[J].節(jié)能,2008(4):31-32.

On energy consumption investigation and energy-saving scheme for some campus in Changsha City

Cai Wanting

(GuangdongArchitecturalDesignInstitute,Guangzhou510000,China)

According to the analysis of the energy consumption statistic data of 85 Buildings of some campus in Changsha, the paper masters the energy consumption structure on campuses, identifies the energy consumption devices, including office, lighting, and air-conditioners, and compares the energy consumptions of various buildings, and provides the architectural energy-saving scheme for the campus.

campus, architectural energy consumption, energy-saving scheme, office equipment, air-conditioner system

1009-6825(2017)13-0207-02

2017-02-23

蔡婉婷(1986- )，女，工程師

TU201.5

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