02 宜家购物中心的电气节能工程_居帼强

电气节能 居帼强( 1964) ， 女， 高级工程师， 从事电 气配电设计工作。 宜家购物中心的电气节能工程 居 帼 强 宜家购物中心( 中国) 管理有限公司，上海200235 摘要:介绍了宜家购物中心的电气节能工程设计， 分析了照明灯具及冷冻机 组、 空调节能设备的选择和控制方式的对比， 提出要选用高效、 节能的照明灯具， 设 置合理的智能照明控制措施; 在保持购物环境舒适度的前提下， 合理控制机械设备 的运行， 以达到节能的目的。现场运营数据结果表明， 购物中心电气节能效果 明显。 关键词:购物中心;照明灯具;冷冻机组;空调节能设备 中图分类号:TU 201 5文献标志码:B文章编号: 1674- 8417( 2017) 02- 0008- 04 DOI: 10 16618/j cnki 1674- 8417 2017 02 002 0引言 宜家 “荟聚” 购物中心是集商业、 餐饮、 超市、 电器卖场、 电影院等于一体的超大型综合型购物 中心， 现已在无锡、 北京和武汉相继开业。因大部 分设备的运行都需要耗电， 且电耗占整个建筑物 能耗的 90%以上， 所以节电是购物中心可持续发 展的关键。无锡、 北京、 武汉的荟聚购物中心的 体量分别约为 25 万 m2、 50 万 m2、 26 万 m2， 且平 面布置上以每层大面积平铺为主， 这些对照明、 设备的选择和控制以及运营维护提出了巨大的 挑战 1 。 本文通过对照明灯具及控制设备的选择和 控制方式进行对比， 为类似购物中心的电气设计 和运营提供参考。 1照明部分 购物中心照明面积广， 要求高， 产生的能耗 相对较大， 同时照明带来的热负荷会增加空调的 能耗， 所以首先重点要降低照明能耗2 。 1 1选用高效节能的照明灯具 目前， 我国市场上适合应用于办公及商业建 筑中的各类灯具种类繁多。传统的灯具有卤钨 灯、 白炽灯等， 节能效果较差， 但显色效果相对较 好， 所以有较强装设要求的店铺会选用。节能灯 具主要有 T5/T8 荧光灯、 LED 节能灯等。 根据有关测试， 灯具的节能效果如下: 用卤 钨灯替代普通照明白炽灯， 节电 50%60%; 用自 镇流单端荧光灯替代白炽灯， 节 电 70% 80%; 用直管型荧光灯替代白炽灯和直管型荧光灯的 升级换代， 节电 70% 90%; LED 灯替代荧光灯， 节电 50%左右 3 。 LED 灯具有环保节能、 低碳减排、 寿命长等 优点， 有替代荧光灯的趋势 4 。荟聚购物中心照 明设计遵循以下原则: ( 1)建筑照明都选用节能灯， 且以 LED 为主。 ( 2)尽量限制租户使用卤钨灯和白炽灯， 除 在显色要求高的特殊场所外。 武汉荟聚购物中心的实测照度如图 1 所示， 可见 LED 的节能效果明显。 8 电气节能 图 1武汉荟聚购物中心的实测照度 1 2设置合理的智能照明控制措施 通过控制照明灯具来调节功率输出， 以达到 节能的目的。荟聚购物中心主要采用传统的 BAS 控制和 DALI 控制系统两种模式。 1 2 1BAS 灯具控制模式 在灯具配电回路加上接触器就可以接收 BAS 的信号来控制配电回路。灯具配电接线通 过跳线接线方式来实现 3 个灯具的开/关控制。 BAS 信号可以是时间信号、 光线感应信号、 人体 红外感应信号、 汽车红外感应信号等， 现场随时 可以增加或调整。 1 2 2专用灯控系统模式 灯具需要调光， 以达到调节输入功率的目 的。荟聚购物中心采用的灯具调光方式有切相 调光法和 DALI 调光法。 ( 1)切相调光法。切相调光是通过调节交 流电半个波形的导通角来改变交流电流的有效 值， 达到调光的目的。优点是调光成本低， 与现 有线路兼容， 不需要单独布线; 缺点是每回路输 出电流有限值， 不适用于大面积灯具场所， 只用 于 LED 灯带的调光控制。 ( 2)DALI 调光法。通过调节波宽来改变功 率输出， 达到调光的目的。DALI 控制定义了一 个 DALI 网络， 包括最大的 64 个单元( 可独立地 址) 、 16 个组及 16 个场景。DALI 总线上的不同 单元可以灵活分组， 实现不同场景控制和管理。 理论上 1 个 DALI 控制器可以控制 40 50 盏灯， 优点是控制灯数多， 每个节点都具有唯一地址 码， 且带反馈， 对物业管理中的故障检查会有一 定的帮助， 但实际上荟聚商场太大， 每个地址码 寻址很难做到; 缺点是要分别布置电源线和控制 线， 一次投资巨大， 维修困难。 ( 3)灯控实例。购物中心 LED 筒灯和灯带 控制如表 1 所示。 表 1购物中心 LED 筒灯和灯带控制 时间开/关 亮度 百分比/%灯型控制方式 9: 30 开低40筒灯/灯带时控 开低40筒灯/灯带光控 开中60筒灯/灯带光控 开高80筒灯/灯带光控 17: 00开全部90筒灯时控 17: 30开全部100灯带时控 21: 45提醒40筒灯/灯带时控 22: 15关筒灯/灯带时控 灯具形式有筒灯( 2 000 lx， 22 W) 、 灯带 ( 860 lx， 10 3 W/m) ; 射灯的控制方式: 射灯( 金 卤灯 5 400 lx， 80 W) 当感光传感器( 1 个)感应到照度小于 70 lx 时商场所有的射灯全部开启。当感光传感器 ( 1 个) 感应到照度 150 lx 时， 商场所有的射灯 9 电气节能 全部关闭。通过功率计量表实测， 得到功率损耗 成正比减少， 约为 30%。 1 3租户照明能耗的控制 购物中心的用电大户是租户， 而非餐饮租户 的主要用电设备是照明灯具。荟聚购物中心在 实际的运营管理中采用如下控制方式， 节能效果 明显。 ( 1)尽量限制租户使用卤钨灯和白炽灯， 除 在显色要求高的特殊场所外。 ( 2)鼓励租户选用节能灯， 以 LED 灯为 首选。 ( 3)设置合理的计量系统， 对于运行管理有 很大的帮助， 通过计量收费鼓励租户节约能耗。 2设备部分 购物中心的能耗大户是冷机水泵和空调采 暖设备等机械设备。在保持购物环境舒适度的 前提下， 合理控制机械设备的运行， 以达到有效 节能的目的。 2 1冷冻机组的选择 电力系统为保持系统平衡通常会在晚上用 电低谷时设专用的电站去消耗电能来平衡系统， 如电力系统的调频电站。因此， 电力公司采用分 时电价以鼓励市民晚上用电来节约能耗。 北京荟聚购物中心利用电力公司电费峰谷 分时电价， 在冷冻机设计中采用了冰蓄冷机组， 即晚上冷机蓄冰， 白天融冰， 既为购物中心节省 了电费， 又为电力系统节能做出贡献。 从表面看， 用冰蓄冷实际消耗的电量要比传 统冷机要多， 因融冰过程会有能量损耗， 但运行 数据显示， 比传统冷机省电 5%左右。 2 2冷冻机组运行控制 ( 1)冰蓄冷与传统冷机组合的控制模式。 合理地控制融冰时间， 可以减少其他冷冻机的起 动次数， 且能协助其他冷机高效率运行。 在用电高峰时融冰且控制融冰量， 以保证 其他冷冻机可以在 90%负荷率时运行， 达到效率 最高。 用电低峰时融冰， 可以不开或少开冷机。 适时融冰， 每天用完， 以保证用电量最小。 ( 2)传统冷机运行控制模式。多台冷机运 行严格按照下面的加减机控制方式， 才能有效 节能。 加机控制。当冷机负荷上升至电流百分 比的 90%及以上， 且水温不能稳定在设定温度时 才能触发自动加机。 减机控制。当 1 台冷机负荷电流百分比 达到 60%以下 5 min， 且供回水温差继续降低时 才触发自动减机。 以上加减机控制方法可以保证最多 1 台冷 冻机外， 其余均能在高效状态下运行， 是最节能 的运行方式。 ( 3)免费制冷运行控制模式。冷冻机组包 括冷却塔风机水泵。冷冻机组开启， 冷却塔风机 必须开启。荟聚购物中心在设计时对特别区域 在冬季需要供冷时采用冷却塔 + 板换与空调冷 冻水系统进行热交换， 实现对冷冻水的降温和对 特定区域的供冷。 如果冷却塔盘管足够散热， 则不开冷却塔风 扇; 如散热不够， 则开启风扇。无论冷却塔风扇 是否开启， 相比冷水机组， 降低了耗电量， 因冷机 开启， 冷却塔也要配合启动。 2 3空调节能设备的选择和控制 ( 1)热转轮回收风机。热回收节能原理是 将室内排风的热量或冷量通过转轮吸附后对进 风进行预加热或预制冷， 以达到节能的目的。 ( 2)调速风机。荟聚购物中心根据需要选 用双速风机和变频调速方法。 n = 60f/p 式中:n 速度; f 频率; p 极对数。 异步电机的转速与磁极对数成反比， 与频率 成正比。 P = Fn 式中:P 功率; F 力; n 速度。 由此可知， 双速风机通过改变电机定子绕组 来改变电机磁极对数实现调速。如 2 极对应 01 电气节能 接法， 1 极对应 YY 接法， 但这种调速方法是有极 限的， 不能平滑调速， 相应功率的改变也有极限， 节能效果有限。变频风机通过改变频率来调速， 可以无极平滑调速， 调速范围广， 相应功率改变 很宽， 但一次投资和日后维修费用高。 ( 3)BAS 空调系统节能控制。 热转轮回收风机节能控制。根据室外和 室内的焓差值对转轮变频器进行 PID 调节， 当室 外焓值与室内焓值的焓差达到最大设定值时转 轮， 变频器频率达到 50 Hz。当焓差下降时， 调节 方向相反。 送风机和回风机的节能控制。根据 CO2 浓度和温/湿度两种指标值进行控制: 当 CO2浓 度达到标准限值的最大值时， 风机需调至 50 Hz 工频状态运行; 当 CO2浓度低于设定值时， 风机 根据温/湿度调频运行。 3节能效果 通过两年来对现场运营数据的跟踪， 发现节 能效果明显。 现场实测调光电流比值如表 2 所示。 表 2现场实测调光电流比值 灯具种类 亮度比 ( 80% /40%) 亮度比 ( 60% /40%) 亮度 ( 40%) 灯带1 20 1 151 10 1 171 筒灯1 20 1 381 30 1 601 由表 2 可知， 调光控制节能效果明显， 灯具 调光到低亮度， 电流值低， 电耗相应减少。 实测冰蓄冷系统与传统系统的比较如表 3 所示。 表 3实测冰蓄冷系统与传统系统的比较 参数 冰蓄 冷系统 传统 系统 节省值 节省百 分比/% 电耗/kWh 6 725 5427 119 484393 9425 5 电费/元4 757 1278 251 4583 494 33142 3 通过 PLC 与传统系统联动控制， 电耗减少， 但对大电力系统的节能减排有贡献， 所以电费节 省相当可观。 宜家荟聚购物中心的节能策略和控制模式 如表 4 所示。 表 4宜家荟聚购物中心的节能策略和控制模式 节能策略运营控制模式 高效 LED 灯具时控和光控 高效冷冻机PLC 控制 免费制冷通过 BAS 温度控制 高效水泵通过 BAS 变频控制 高效风机通过 BAS 变频控制 热回收系统通过 BAS 变频控制 冰蓄冷系统与常规冷机通过 PLC 控制联动 太阳能热水系统 远程 FCU 温感调节远程控制租户的温度 注: 节能策略和控制模式还需在后续的运营中逐渐 完善。 通过对变压器负荷率的跟踪， 发现运营值明 显小于设计值。北京荟聚购物中心已利用多余 的电量建设了亚洲最大的电动汽车公共充电站， 使其成为可持续发展购物中心。 4结语 介绍了购物中心的电气节能工程， 选用高效、 节能、 环保的照明灯具， 设置合理的智能照明控制 措施; 在保持购物环境舒适度的前提下， 合理控制 机械设备的运行， 以达到有效节能的目的。 1 建筑照明设计标准: GB 500162013 S 2 民用建筑电气设计规范: JGJ 162008 S 3 民用建筑绿色设计规范: JGJ/T 2292010 S 4 黄丽， 杨成德 LED 改造节能效果探讨J 现代 建筑电气， 2016， 7( 12) : 29- 34 收稿日期: 2016- 11- 16 ( 下转第 16 页) 11 电气节能 1 西安市公共建筑能耗 监 测 系 统 技 术 规 范:DBJ 61/T 972015 S 2 民用建筑能耗数据采集标准: JGJ/T 1542007 S 3 任立全， 史大洋 大型公共建筑能耗监测系统设计 J 智能建筑与城市信息， 2012( 4) : 76- 80 4 李向华 大型公共建筑能耗实时监测系统设计与实 现 D 长沙: 湖南大学， 2014 5 住房和城乡建设部 ( 2012) 72 号 “十二五” 建筑 节能专项规划 建科 G 2012 6 杨石， 罗淑湘， 钟衍， 等 大型公共建筑能耗监测平 台存在问题及其初步解决方案J 建筑技术， 2014， 45( 8) : 714- 718 收稿日期: 2016- 05- 11 Design and Development of Energy Dynamic Monitoring System in Office Building WANG Yinjun1， YU Junqi1， ZHAO Anjun1， CHEN Xu2， FENG Zhiwen2 ( 1 Xi an University of Architecture and Technology，Xi an 710055，China; 2 Shaanxi Architectural Design esearch Institute，Co ，Ltd ，Xi an 710018，China) Abstract: According to standard DBJ 61/T 972015 requirements， this paper designed the dynamic monitoring data communication networks for an office building energy consumption in Xi an The data analysis software of dynamic energy monitoring platform was developed It realizes the dynamic energy consumption monitoring of the office building， and the energy consumption data are uploaded to the municipal energy consumption monitoring platform Key words:office building;energy consumption dynamic monitoring system;data communication network; 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 platform software function ( 上接第 11 页) Electrical Energy Conservation Engineering of IKEA Shopping Mall JU Guoqiang IKEA Centres( China)Co ，Ltd ，Shanghai 200235，China Abstract:This paper introduced the electrical energy conservation engineering of shopping mall The selections of lighting