武汉建设大厦空调系统节能改造方案与模式介绍0612

武汉建设大厦空调系统节能改造方案与模式介绍郁云涛 王 凡 彭 波 胡志高 杨索硕 摘 要 以武汉市建设大厦空调改造工程为例，重点介绍空调系统节能改造方案、合同能源管理的运作模式及实施流程，为合同能源管理在公共建筑节能改造项目中的推广和实施提供一定参考。关键词 节能改造 合同能源管理 变风量空调系统（VAV） 能源管理服务模式引言我国上世纪 90 年代末引进合同能源管理机制以来，通过示范、引导和推广，节能服务产业迅速发展，对推动节能改造、减少能源消耗、增加社会就业发挥了积极作用。但合同能源管理在实施中却时常遭遇推广难的问题，一方面大多数业主对合同能源管理机制不了解，认为节能的利益自身体现不明显；另一方面合同能源管理实施后的节能量缺少专业机构进行认定。因此面对目前节能服务企业难以推广的形势，政府部门除了加大政策扶持力度之外，还需要牵头打造一系列样板工程，促进合同能源管理的发展和推广。武汉建设大厦作为武汉市建委的办公楼，引入了这一模式在空调系统改造上进行试点，起到了较好的示范效果。1.工程概况武汉市建设大厦，位于武汉市汉口常青路与振兴路交汇口，建筑东临城市主干道常青路，南临振兴路，西侧为沿街商铺，北面为中国三江航天集团用地。地上建筑面积约 20127.60，地下室面积 4221.35，建筑高度 23.9m。建筑包括地下 1 层和地上 5 层，共 6 层，其中建筑功能分为：地下一层，主要功能为车库和设备用房；地上五层，主要功能为办公、多功能厅、会议、接待等。该项目是在原有三江航天科工办公楼的基础上进行改造，最初用途为商业，整个大厦空调已按商业建筑配置了离心机+蓄热电热水锅炉+全空气系统。其中水泵为定频控制，离心机和锅炉均无能耗调节措施，末端采用定风量的全空气系统供应空调和采暖需求，整体无法调节，空调系统也没有实施计量，整体能耗较高。因后期建筑功能变化较大，根据空调实际使用情况，原有设备主机系统仍需沿用，末端全空气系统基本形式不变，但因原空调末端系统是定风量的，不能根据末端的负荷和实际的舒适性需求来调节风量，故而造成了较大的能量消耗和浪费，急需进行改造。2.节能改造方案2.1 节能改造整体思路（1）选择优化而合理的方案进行系统设计和运行管理，减少工程初投费，节省运行费用，降低能源消耗，保护环境。（2）空调风机采用变频控制，在低负荷情况下，低速运行，节约能耗。（3）空调水系统采用智能化变频控制，结合各水环路的水力平衡和动态流量调节，实现按需供冷。（4）空调、通风及冷热源系统设自动控制系统，保证相关设备在合理的工况下运行，控制中央空调系统的总能耗。（5）空调风、水管采取可靠的绝热保温措施，减少不必要的冷热损失。2.2 冷热源设备改造方案经计算本项目改造后夏季日最大冷负荷约为 2450KW，冬季热负荷约为 1050KW。原有设备容量完全可满足现有负荷要求，因此本改造工程充分利用原有冷热源设备，并针对使用功能和负荷的变化情况，采用如下措施对原有系统进行适当改造：（1）冷冻水改为一次泵变流量系统，冷冻水泵变频运行；（2）冷却水根据回水温度调节冷却塔运行台数；（3）电热水锅炉设气候补偿装置；（4）冷冻水系统按分区设置计量装置；除了集中空调系统外，一层夹层及五层的高级办公室采用变频多联机空调系统；一层信息机房、收发室、控制室、保安室、信访室等等采用分体空调。2.3 空调风系统改造方案（1）一层大堂及公共办公区采用全空气系统。多功能厅单独设全空气系统；（2）二层至五层办公采用变风量空调系统（VAV） ，将原有风管拆除，重新安装新的风管。为了使分隔的各个办公室的温度可调节，末端采用单风管型变风量末端；（3）一层、夹层周边功能房间及五层高级办公室采用变冷剂多联机空调系统，其中五层高级办公室新风采用 MALINO 双向流系统。2.4 空调风水系统改造方案（1）空调水系统拆除原有水管，重新安装新的水管；（2）新增空调机组就进接入原空调水系统，设比例积分调节阀。2.5 变风量系统控制方案2.5.1 室内温度的控制每个 VAVBOX 末端在相应的位置设置温度感应及控制器，可以根据室内的具体设定及负荷情况调剂 VAVBOX 的阀片开度，调节一次送风量，以达到室内最佳的效果。2.5.2 根据送风温度调节冷/热水阀门根据送风温度的变化，自动调节冷冻回水管上的温度比例积分电动二通阀的开度，当送风温度大于设定值时，调节电动二通阀使其开度变大；当送风温度小于设定值时，调节电动二通阀使其开度变小，从而确保送风温度的恒定。2.5.3 根据送风静压调节送风机变频采用定静压控制方式，设置风管静压值为 250Pa，在送风管上设置静压传感器，与设定值比较，根据送风静压的变化变频调节送风机频率，保证送风管静压稳定在设定值。3.改造前后运行能耗对比3.1 改造前空调能耗分析由于原空调系统未单独设置计量表，因此需原系统配置及设备开启情况测算空调系统能耗。根据前期能耗调研情况，原空调系统主要设备及参数如下：表 1：现有空调系统主要设备及参数表设备编号 名称 规格型号 数量1 离心式冷水机组 制冷量：1583kw，输入功率：311kw 3 台2 冷冻水泵 流量：322m/h 扬程：24m 功率：37kw 3 台3 冷却水泵 流量：400m/h 扬程：32m 功率：55kw 3 台4 冷却塔 风机功率：11KW 3 台5 电热水锅炉 额定热功率：0.64MW，热效率 90% 3 台6 热水泵 流量：136m/h 扬程：27.3m 功率:18kw 3 台7 末端空调器 12KW、8KW 各 10 台实际空调夏季运行 120 天，每天运行 10 小时，其中冷水机组一台运行 60 天,两台同时运行 60天；冬季运行 120 天，锅炉每天运行 9 小时。根据以上设备参数和开启情况可计算出改造前全年空调系统实际能耗：表 2：节能改造前空调系统能耗情况表夏季空调机房耗电量 748800KWh/季冬季空调机房耗电量 813456KWh/季全年末端耗电量 480000KWh/年全年空调系统总耗电量 2042256KWh/年3.2 改造后空调能耗预测考虑改造后，设计最大小时制冷量为 2450kw，热负荷为 1050kw，因此，夏季只需开启 2 台离心机组制冷，冬季只需开启 2 台热水锅炉制热。同时末端系统改为 VAV 可变频调节，总功率为192KW。改造后，夏季空调运行 120 天，冬季运行 90 天，平均每天运行 8 小时，平均负荷按峰值负荷的 60%计算，预计改造后空调系统能耗如下：表 3：节能改造后空调系统能耗情况表夏季空调机房耗电量 352056KWh/季冬季空调机房耗电量 429700KWh/季全年末端耗电量 193500KWh/年全年空调系统总耗电量 975256KWh/年3.3 改造前后空调能耗比较根据以上计算，改造前后空调能耗比较如下：表 4：节能改造前后空调系统能耗对比表项目 节能改造前 节能改造后 节能率全年空调机房耗电量 1562256KWh/年 781756KWh/年 50.0%全年空调末端耗电量 480000KWh/年 193500KWh/年 59.7%全年空调系统总耗电量 2042256KWh/年 975256KWh/年 52.2%4.合同能源管理服务模式本项目合同能源管理服务采取节能量保证型+能源托管型的综合服务模式。项目建设阶段，由节能服务公司（以下简称 EMCo）对本项目进行前期的工程投资，同时进行总体的项目建设管理、节能环节的质量控制及外围协调工作（包括总包方的平行协调、专项监理工作及专项审计、验收等），确保空调系统的节能改造的顺利建设。项目竣工后，在合同能源管理服务期 5 年内，一方面业主按等额本息的形式分期支付 EMCo 前期投资费用（资金利率以实时银行贷款利率为准）；另一方面业主也委托 EMCo 进行整个项目运行和维护工作，并向 EMCo 支付相关人工和材料费用，EMCo 在保证预期节能量的前提下，通过进一步提高能源效率来降低能源费用，此时产生的额外收益全部由业主享有。合同服务期满及业主付清全部款项之后，系统产权移交业主，合同能源管理服务结束。业主如有需求，可与 EMCo 续签能源托管服务协议。5.合同能源管理实施流程武汉市建委组织召开武汉建设大厦空调系统合同能源管理项目建议书的专家咨询会议，根据专家咨询意见，针对本项目实际情况，结合国务院、国家住建部、发改委、财政司等关于合同能源管理的相关文件，具体实施流程如下：（1）空调改造设计图纸由设计院完成，本项目统一按照设计院的设计图纸和方案和项目的实际情况，节能服务公司提出可实施性的项目建议书初稿；（2）由武汉市建委根据项目建议书，召开专家咨询会讨论，提出本项目宜采用节能量保证和能源托管型的合同能源管理模式，合同能源管理的节能计算基准和适宜合同期等可实施性意见并修改调整；（3）提出本项目实施进度计划，本项目分 2 个主要系统工程（VRV 系统和 VAV 系统）同步进行，考虑图纸设计完善及核算周期 15 天、设备采购周期 60 天、施工安装周期 60 天以及调试验收 15 天，总工期 90 天；（4）项目建议书的汇报，形成决议；（5）以设计院的设计图纸和方案为基础进行招标选择节能服务公司，节能服务公司应是取得国家发改委备案资格，具备暖通空调专业基础和工程经验，负责空调系统的投资、改造和运行管理服务；（6）通过武汉市建委指定造价咨询机构进行成本核算，最终双方确认节能服务公司项目投资金额，确定投资模式和合同年限，达成一致并签订服务合同；（7）根据时间进度进场施工，根据时间节点和合同规定，项目完工后，由第三方机构检测，空调系统改造后达到设计的节能目标，进行验收；（8）验收合格后交付使用，在系统投入运营后，合同期内业主分年向节能服务公司支付改造的初投资及相应的资金费用；（9）项目交付使用后，进行专业托管，业主根据合同每年向节能服务公司支付托管费用，确保系统的稳定、节能运行；（10）合同能源管理服务期结束后，系统产权移交业主，能源托管可根据业主需求继续实施。6.结束语本项目结合因地制宜的技术改造方案，灵活引入节能量保证和能源托管型的合同能源管理理念，采用了能源投资、工程改造和能源管理相结合的整体配套服务模式，为武汉建设大厦空调改造的成功实施创造了良好的平台。该模式一方面合理利用资源，缓解了政府资金压力，另一方面有效缩短了回收期，降低了节能服务公司的资金风险，可以说为武汉市公共建筑的节能改造，起到