大型购物中心节能方案.doc

购物中心节能技术方案简介天然四季空调应用技术部政策与市场建设部日前对外宣布:全国城镇现有房屋进行节能改造蕴藏着超过两万亿元的商机，应尽快建立灵活的机制吸引各界投资，尽快启动这个巨大的商业市场。 “全国城镇现有房屋建筑面积为400亿平方米,在2015年前需要进行改造的既有建筑约150多亿平方米，每平方米房屋进行节能改造需要100-150元，这笔账算下来，至少要两万亿元，”,“建筑节能改造的项目可以用多种方式卖给有意愿的投资者(包括项目买断、融资租赁、合同能源管理、托管服务等形式，并通过优惠政策、完善的监督机制和灵活多样的运行机制保障投资回报率。”建筑能耗，包括空调、采暖、灯光、用水等已经占到全国总能耗的30。提高楼宇节能率有多种手段，可以对外墙、屋顶进行隔热处理和保温，把建筑“裹”起来，使用真空密闭窗，对大型空调和锅炉进行节能改造等，改造后的楼宇能耗将降低大约13。中国的“十一五”规划提出，到2010年单位国内生产总值的能源消耗要降低20。“对建筑实行节能改造将成为达到降耗指标、完成节能任务的一个重要突破口。”能耗特点大型MALL作为公共建筑中的一种，由于建筑面积大、客流密度和各种照明、电器密度高，多采用中央空调系统对商场温度、湿度进行控制，能量传输距离长、能量转换设备多，以用电为主，冬季采暖耗热量较小。大型商场一般每天运行14个小时以上、全年基本没有节假日，因此，与其他大型公共建筑或中小型商场相比，大型MALL单位面积耗电密度高、全年总耗电量大，节能潜力巨大，是公认的节能重点。下图为宾馆饭店、办公写字楼和商场等三类大型公共建筑的年耗电量多样本散点图（数据来自中国建筑能耗信息网）。图1 各类大型公共建筑年耗电量散点图由图1可以看到，在相同建筑面积下，商场类建筑的年电耗远高于其他几类大型公共建筑。对宾馆饭店、商场、写字楼办公楼三种类型建筑年电耗数据值进行单位面积的平均值比较，如图2所示。可以看出，商场类建筑单位面积全年耗电量接近200kWh/m2.a，几乎是宾馆饭店和办公写字楼的两倍。 图2 不同类型建筑单位面积平均全年耗电量1. 长江流域大型MALL用能现状总电耗分析长江地区大型MALL耗能、特别是耗电量大、密度高，因此，近年来科研机构、节能管理部门对大型商场进行了多次的能耗调查。例如，上海市曾对几个大型商场的能耗调查分析结果如图3所示。可以看出，各商场相互之间用电量差异较大，单位建筑面积全年总耗电量为210370kW.h，电耗高的商场用电量是电耗低的商场的近两倍。上海市大型商场单位建筑面积全年总电耗(kW.h)010020030040012345678910商场编号图3 大型商场耗电量调查结果通过对数家大型商场进行了调查，得到其单位面积总耗电量和全年用水量数据如图4所示。图4 2006年大型商场能耗调查比较同样可以看出，所调查的各商场相互之间用电量差异较大，单位建筑面积全年总耗电量在140285kWh之间，电耗高的商场用电量仍然可以达到电耗低的商场两倍左右。用水量差异更为明显，从5吨到30吨不等。上述差异表示大型商场和购物中心存在着很大的节能潜力。11分项电耗分析对于商场来讲，空调系统、照明系统和自动扶梯是其能源消耗比重最大的部分。大型MALL的各用电设备系统耗电量的份额如图5所示。其中，空调系统所占比重最大，达到50；其次为照明系统，电耗达40；其余10为电梯。图5 商场各环节耗电比例图6 所调查商场各类照明灯具总安装功率比例大型MALL的照明系统耗电量主要与各种灯具的安装比例有关。图6给出2006年各商场中各类照明灯具的总安装功率比例。可以看出，大型SHOPING MALL照明系统普遍采用节能灯（筒灯）和T8/T5荧光灯作为通用光源。但是某些柜台由于陈列商品的特殊需要，增加了一些照度极高的气体放电灯(如卤素灯、金卤灯等)或其他类型灯具，这样就造成了室内照明强度和功耗密度的大幅增加，也使温度升高，客观上增加了空调负荷。12空调系统分项电耗MALL空调系统的能耗大多主要由其负荷状况决定。目前大型商业建筑的围护结构多采用玻璃幕墙等热量易穿透材料构建，通过围护结构进入室内的冷负荷十分巨大；由于商品展示等要求，室内照明及商品照明负荷大，而且持续时间长；此外，商场人员密集，来自人体的全热负荷成为商场空调系统负荷的一个很重要部分。商场建筑的热湿负荷密度大，导致中央空调系统夏季开始的运行日期相对于其他建筑空调需提前，而且，由于大型商场内区大、室内发热量高，冬季甚至也需要供冷。因此其空调系统能耗比重较大。大型商场的空调系统各设备耗电份额如图7所示。图7 商场空调系统各设备耗电比例其中，冷冻机电耗占23，冷冻泵、冷却泵和冷却塔等水系统电耗合计占11.6%。由于大型商场基本采用全空气空调系统，而空调箱风机全年运行，因此商场空调系统中空调箱风机电耗所占比重最大，达到了大型MALL空调系统总用电的65.4%，浪费最严重、节能潜力最大。因此，大型商场节能的关键环节是空调风机系统。2. 大型MALL主要节能策略和手段大型商场节能涉及的环节和方面较多，问题较复杂，其中的关键环节是空调系统、特别是风机系统。相应的空调系统节能策略和手段包括：空调箱风机变频调节，冷冻水末端变流量温度控制、利用新风冷却，以及商场不同空间风压控制以避免冷热不均等三方面。21空调箱风机变频调节（1）系统现状某大型MALL建筑面积约51万m2，空调面积约38万m2，冬季采用燃气锅炉采暖，夏季以离心式冷机为冷源，采用定风量全空气系统，共有不同型号的空调箱530台，各型号的空调箱台数及其风机功率情况统计如表1所示：表1 空调箱风机功率规格统计功率(kW)301512118.87.57.25.53.632.42.21.81.60.8台数3381222912128452125315647整个建筑的全年用电情况如图8所示，空调系统各部分的能耗如图9所示：图8 某大型商业中心各月电耗统计图9 某大型商业中心空调系统各部分的能耗整个建筑的年平均耗电为181kWh/m2，其中空调系统耗电为82.7kWh/m2，占了整个建筑电耗的45.9%。通过调研发现，在夏季，空调系统耗电中有超过60%为风机耗电，而冬季由于采用了燃气锅炉，该比例更是超过了90%。全年统计下来，为其中风机能耗约为60.5 kWh/m2，约占总空调电耗的73.2%。（2）变频调节的可行性造成上述大型商场空调箱风机电耗巨大的主要原因是，空调系统采用定风量系统，风机并没有根据商场中的负荷变化而调节。而商场中人流密度的变化较大，因此最有效的节能方案之一就是采用风机变频控制调节策略，将定风量系统改变为变风量系统。采用风机变频控制调节时，在保证送风温度和室内温度不变的前提下，当室内负荷为最大室内负荷的一半时，风机的风量可以降到额定风量的50%，风机电耗可以降到其额定功率的1/8，具有极大的节能潜力。通过模拟计算，可得到该商场全年的逐时室内负荷曲线如图10所示。可以看出，商场全年需要空调制冷，负荷变化不大。图10 某大型商场全年逐日室内负荷曲线以某两日为例，其逐时室内负荷变化如图11所示。可以看出，由于人员数量的变化，空调系统一日之内负荷变化较大，空调箱风量应相应地进行调节。图11 某大型商场某两日逐时室内负荷曲线若保证送风温度不变，通过变频器调节风量，可分别计算得到上述两日内定速风机和变频风机的逐时运行功率变化如图12所示。图12 两种风机转速控制调节策略下空调箱逐时运行功率比较由上图可以看出，变频风机在部分负荷时运行功率要远低于定速风机的功率，所以从全年累计运行能耗比较来看，两者相差很大。经计算得到定速风机全年累计电耗为60.5kWh/m2，而变频风机全年累计电耗为26.1 kWh/m2。（3）经济性分析上述风机变频调节的经济性分析如表2所示：表2 风机变频经济性分析变频前风机电费(万元)1397.6变频后风机电费(万元)603.6年节省费用(万元)794.0通过上述分析可知，对于大型MALL的空调风机系统，采用变频风机节电效果明显，回收期短，是被实践证明切实有效的节能手段。此外，对于冷却塔的风机，目前状况也是不论负荷如何变化、总是把所有的冷却塔风机打开，定速运转、电耗较大。与空调箱风机变频类似，对冷却塔的风机最好也用变频调速方式，通过调节转速调节水温而不用装电动水阀，这样可在保证冷机正常运行的前提下，用很少的投资实现大幅度降低电耗的目标。另外在每台空调箱的冷冻水系统上加装电控比例阀，和风量调节同步进行调节，可以使温度控制精度更加准确，同时也可以在低流量时降低水的流量从而减少主机的能耗。22充分利用新风自然冷源大型商业建筑由于照明和客流量的影响，内部发热量很大；这类建筑往往体形系数很大，热量不易散出。通过对一些商场空调系统的测试分析发现，许多商场的新排风系统在设计时，仅考虑到冬夏季典型工况，过渡季和冬季无法从室外引入新风作为免费冷源。反映在具体的设计上，有的因为新风道面积设计过小，不能满足过渡季和冬季的新风用量，有的虽然新风道面积可以满足大量使用新风的要求，却因为没有设计相应的排风系统，仍然无法充分利用新风。导致商场内部出现内部过热的现象，也使得空调的开启时间延长。商场建筑的这个特点还导致夏季夜间商场内部的热量无法排出，造成第二天冷机开机时能耗较大或开机预冷时间的延长。考虑商场的营业时间通常是每天早晨9：00至晚上22：00左右，可以在夜间外部气温低于商场内温度的时候，通过自然通风或机械通风的手段利用大量新风带走一部分负荷，达到节约空调能耗的目的。对于某大型商场，过渡季和冬季商场内偏热；过渡季室内温度达到29，问题在于空调系统没有设计相应的排风系统而不能充分使用新风。针对其排风系统制订改造方案，在商场2至5层的背面側墙增设32台排风扇，营业区吊顶增设回风口，在过渡季和冬季室内回风可经吊顶由排风扇排出室外，以保证可有足够新风抵消室内冷负荷，并实现了过渡季全新风节能运行。图13为某层空调通风示意图。图13 空调通风系统示意图改造前，商场最大新风量25万m3/h，改造后可达65万m3/h，新风量为原来新风量的2.6倍。改造后，不仅提高了过渡季和冬季室内的新鲜空气量，改善了室内空气品质，使得过渡季室内温度降到25左右；同时由于充分利用室外自然冷源，冷机全年的运行天数约缩短了20天。整个项目每年可节电36万度. 由此可见，对商场进行通排风系统的改造，通过全面分析、使得商场有足够的排风，才能充分利用室外自然冷源、有效提高舒适性，同时达到节能的目的。23通过风压控制避免冷热不均MALL建筑在冬季的时候，由于内部空间较大，高度较高，导致烟囱效应较强，容易造成冷热不均的现象。解决这个问题的有效方法是合理的匹配新排风机，维持室内空间正压，避免无组织的新风引入。某大型商场一四层冷热严重不均，突出表现为冬季四层偏热、一层偏冷，出现了一层售货员穿羽绒服、四层售货员穿短袖衬衫的有趣现象。下图是某年11月29日各层的温度实测值。可以看出，商场一层的空气温度较低只有1315度，但是四层温度高达2627度，冷热不均导致商场的舒适性下降。图14 商场各层温度分布经分析，该商场出现上述问题的根本原因是双风机系统的送风机和回风机不匹配。下图是一台较典型空调机组的回风、排风、新风和送风道的实际测量值。可以看出，其新风管实际成了排风管, 导致一层严重负压，商场大门处有大量新风涌入，使新风负荷加大。同时，送风机和回风机也都严重偏离工况点，风机效率低下，空调箱电耗偏高。图15 商场空调箱示意图商场设计的最小新风比为12，可是由于送回风机不匹配，使得室内负压很大，漏风严重。整个商场实际新风比常年高30左右。针对此问题，通过改变各台空调机组送、回风机电机的皮带轮，适当提高送风机转速和降低回风机转速来进行改造，取得了良好的效果。新风漏风量大量减少，室内的热舒适性有一定的提高，一层冬季偏冷和夏季偏热现象有所好转；由于新风量减少，空调系统的电耗有所下降。2.4.营业区域的照明系统的节能改造百货区一次照明功率通常按20-30w/配置，二次照明按不同经营品类合理配置，要求不低于25-35w/。由于消费者普遍比较喜欢明亮的商场这一消费习惯，因此在营业期内客流低谷与高峰时间内，动态的调整照度是非常必要的。商场营业区域的一般照明平均照度按350LuX400LuX为标准，可以将原来的36w普通T8日光灯改装为高效节能稀土三基色T5防眩光格栅日光灯（其产品与现使用的T8灯管节能约40%。）或H型28w *3高效节能灯盘。目前多数商场的普通照明 都以普通T8（18w3）日光灯灯盘和节能筒灯（紧凑型荧光灯）+筒灯+小功率金卤灯为主光源，平均水平间隔距离为1.32.5米。小于10w/。照度略显不足。如改用的稀土三基色T5灯管其光通量超过T8灯管30%，按通道与铺位1：3分布，在灯具数量不变，功率不变的情况下，铺位照度可达300LuX 以上。同时灯具使用寿命大大提高。所有3P灯盘做双路开关控制，以便根据具体营业时段和情况随意选择1只、2只、3只开灯数量，亮度可以按照需求控制控制，达到节电的目的。同时，对于大型MALL，由于筒灯数量巨大，整个照明功率已经达到总电耗的40%以上，如果能够采用能源合同管理模式进行节能改造，可以尝试用等光效的高流明LED灯具来进行节能改造，在基本达到原有照度水平的基础上可以大幅降低照明能耗60%以上。这个方式将成为未来三年内国内大型MALL照明节能改造的主流。这里面有个新的概念需要人们逐渐认识：-节能灯仍然有50%以上的节能空间，这就是新技术和新材料给人们带来的期望。外广场和外立面照明：在近泛光照明灯具上，可以改用平板式荧光灯，对比原来的高压钠灯/金属卤化物灯，将节约50%的电能。在照明回路变压器侧使用三相平衡节电器：该设备为从日本EPOCH爱好电机株式会社引进的全能型节电设备，其优点是可以稳定和优化过高的电压、滤除因大量使用节能灯及其他单相非线性负荷而产生的3、5次谐波并改善三相不平衡状态，在基本保证营业面的照明效果的前提下，可以节约照明用电15%左右。灯光环境设计是营造卖场氛围的重要手段，其目的是为了更好的展示商品、吸引顾客、提升销售，达到功能性与艺术性和资源与成本节约兼顾的目的。以高于国家照度一般标准的400LX为商场的最低照度标准，是根据国家规范，结合多年实践证明的结果，这样的照明环境能满足顾客对舒适度和节能的需求，有助于延长顾客停留时间，激发顾客的购买欲望。商场照明设计应以人为本，创造良好、舒适的照明环境，照明节能改造要使整个空间光照均匀，不仅要考虑节能，还需保障照度，避免出现昏暗和眩光现象，否则会给顾客带来生理和心理上的不适，减少顾客停留时间，影响商场销售，同时也会影响卖场人员情绪，降低服务质量，不利于企业形象的传播。另外，节能、降低成本、是企业经营永远的选择，便于操作和维修等因素亦必须考虑，以体现综合收益最大化。2.5.电梯节能1VVVF改造升降电梯可采用全可控有源能量回馈器进行节能。采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标层前要逐步减速直到电梯停止为止，这一过程是电梯曳引机释放机械动能的过程。此外，升降电梯还是一个势能性负载，为了均匀拖动负荷，电梯由曳引机拖动的负载由载客轿厢和配重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50%（吨载客电梯乘客为人左右）时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能。电梯运行中多余的机械能（含位能和动能）通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中，目前国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过电压，但电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。有源能量回馈器的作用就是能有效的将电容中储存的电能回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15