天津市某體育館建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗評價

張嘉悅

天津職業(yè)技術(shù)師范大學 天津 300222

前言

建筑運行能耗是指建筑物內(nèi)各種設(shè)施、設(shè)備運行消耗的能源。其中，空調(diào)系統(tǒng)能耗占比較高，約2/3左右。而大型公共建筑因其圍護結(jié)構(gòu)特性和運營特點，單位建筑面積能耗較大，是我們采取節(jié)能技術(shù)措施和提高運行管理工作的重點。

近些年，有關(guān)建筑節(jié)能設(shè)計標準和規(guī)范相繼出臺。對建筑通風空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和節(jié)能運行起到了積極的推動作用。然而，把控大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗水平，不僅依賴于系統(tǒng)設(shè)計的節(jié)能優(yōu)化程度。同時在運營管理過程中，及時發(fā)現(xiàn)問題所在，有的放矢的采取技術(shù)措施，提高空調(diào)系統(tǒng)能耗水平的意義重大。為了直觀、清晰的反映大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)運營管理現(xiàn)狀，提出可行有效的技術(shù)措施。筆者于2016年6月～2017年3月對天津市某綜合體育館建筑空調(diào)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行了實測、統(tǒng)計和分析。初步掌握了空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行的現(xiàn)狀，提供了有參考價值的數(shù)據(jù)。

1 建筑概況

該體育館位于天津市河西區(qū)與津南區(qū)交界處。建筑面積25200m2，地上23973m2，地下1227m2。體育館由中心賽館、訓練館和大學生活動中心三部分組成。訓練館主體單層，場地面積1583.6m2。大學生活動中心主體四層，建筑面積8800m2。賽事期間，中心賽館作為比賽核心區(qū)域；訓練館作為運動員熱身、檢錄區(qū)域；非賽事期間，訓練館作為體育教學區(qū)域；

分別由電制冷機組和換熱機組負擔本建筑的冷熱負荷。中心賽館的比賽場地和觀眾席采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，頂送下回。其他功能房間采用風機盤管+新風形式。訓練館采用分層全空氣系統(tǒng)。大學生活動中心除二層企業(yè)招聘大廳和四層多功能廳采用全空氣系統(tǒng)以外，其余各房間均采用風機盤管+新風形式。

2 能耗監(jiān)控系統(tǒng)

該建筑物設(shè)置能耗監(jiān)控系統(tǒng)?？梢詫崿F(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)運行參數(shù)的監(jiān)測、記錄和管理。參數(shù)包括：制冷機組運行狀態(tài)，冷凍水供回水溫度和流量，冷卻水進出水溫度和流量，冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔運行狀態(tài)。冬季一次熱源、二次熱源供回水溫度和流量，室外空氣溫度，熱水循環(huán)泵工作狀態(tài)。

3 空調(diào)冷、熱負荷及主要空調(diào)設(shè)備耗電量

3.1 夏季冷負荷

依據(jù)能耗監(jiān)控系統(tǒng)6月15日至9月15日測量的冷凍水流量，冷凍水供水/回水溫度，可以計算出供冷量。最大單位冷負荷110W/m2，最小冷負荷29W/m2，月平均單位冷負荷60.66W/m2。

實際運行冷負荷低于設(shè)計冷負荷，主要原因是：由于各功能區(qū)使用管理特性所致，各房間空調(diào)末端設(shè)備不能同時且滿負荷運行；新風負荷較??；制冷期間，多半時間室外溫度低于夏季空調(diào)室外計算干球溫度。

3.2 冬季熱負荷

依據(jù)能耗監(jiān)控系統(tǒng)11月15日至3月15日測量的供熱量。最大單位熱負荷79W/m2，最小熱負荷26W/m2，月平均單位熱負荷56.31W/m2。

實際運行熱負荷低于設(shè)計熱負荷，主要原因是：由于各功能區(qū)使用管理特性所致，各房間空調(diào)末端設(shè)備不能同時且滿負荷運行；供熱期間，多半時間室外溫度高于冬季空調(diào)室外計算溫度。

3.3 主要空調(diào)設(shè)備耗電量

根據(jù)能耗監(jiān)控系統(tǒng)測量并記錄的數(shù)據(jù)，可以計算出制冷機、冷凍水泵、冷卻水泵、熱水循環(huán)泵、組合式空調(diào)機組和新風機組、風機盤管、冷卻塔等主要設(shè)備的耗電量。

夏季工況，制冷機、冷凍水泵、冷卻水泵、組合式空調(diào)機組和新風機組、風機盤管、冷卻塔的單位面積耗熱量分別是14.21、2.51、3.77、4.67、1.36和0.18kW?h/m2。

冬季工況，熱水循環(huán)泵、組合式空調(diào)機組和新風機組、風機盤管的耗電量分別是1.27、6.08、1.77kW?h/m2。

4 空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟運行評價

4.1 冷水機組運行效率(COP)

該建筑制冷站安裝3臺螺桿式冷水機組，每臺機組制冷量1136kW。根據(jù)能耗監(jiān)控系統(tǒng)測量和記錄的數(shù)據(jù)，依據(jù)GB/T17981-2007《空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟運行》5.7.1計算公式，計算出冷水機組的COP。冷水機組供/回水溫度基本控制在設(shè)計工況范圍內(nèi)。COP平均值5.68。滿足GB/T17981-2007《空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟運行》表3相關(guān)數(shù)據(jù)要求。說明冷水機組在部分負荷運行條件下有很好的調(diào)節(jié)能力。

4.2 部分負荷工況下的循環(huán)泵耗電輸冷(熱)比[EC(H)R]

耗電輸送比是衡量空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)水泵輸送能效高低的重要指標，反映了循環(huán)水泵耗電與建筑冷熱負荷的關(guān)系。耗電輸送比包括耗電輸冷比（ECR）和耗電輸熱比（EHR）。該指標與冷熱負荷、水泵的流量和揚程、水泵實際工作效率等相關(guān)?！短旖蚴泄步ㄖ?jié)能設(shè)計標準》（DB29-153-2014）規(guī)定了ECH和ECR的限制。結(jié)合本建筑空調(diào)系統(tǒng)特征參數(shù)，查閱《天津市公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》（DB29-153-2014）中表4.4.5-2、表4.4.5-3、表4.4.5-4和表4.4.5-5相關(guān)數(shù)據(jù)計算：

ECR限值=A(B+αΣL)/ΔT=0.02927

EHR限值=A(B+αΣL)/ΔT=0.006679

根據(jù)能耗監(jiān)控系統(tǒng)測量和記錄的數(shù)據(jù)，分別計算出夏季實際耗電輸冷比ECH實際和冬季實際耗電輸熱比ECR實際，以日期為橫軸，分別以實際耗電輸冷比ECH實際和實際耗電輸熱比ECR實際為縱軸，繪制折線圖。

實際耗電輸冷（熱）比大于ECR限值和EHR限值。尤其系統(tǒng)負荷率較低期間?？梢?，部分負荷工況下循環(huán)水泵能耗效率是節(jié)能運行的關(guān)鍵。

5 結(jié)束語

（1）實際運行單位冷熱負荷最大值分別110W/m2和79W/m2，月平均冷熱負荷分別是60.66W/m2和56.31W/m2，均大于設(shè)計值。

（2）制冷主機的COP較高，但部分負荷下的ECR和HER都高于限值。經(jīng)分析，循環(huán)水泵控制系統(tǒng)雖然具備變頻調(diào)速功能，但實際運行與冷熱源負荷未匹配，以致未在節(jié)能工況下運行。由此可見，大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行關(guān)鍵在于循環(huán)水泵的節(jié)能運行。