东方海外大厦空调节能改造合同能源管理实践总结

刘珺，曹阳，姚健

东方海外大厦空调节能改造合同能源管理实践总结

刘珺，曹阳，姚健

（中船第九设计研究院工程有限公司，上海200063）

总结了东方海外大厦空调节能改造合同能源管理项目的实践过程。实践过程包括：节能咨询分析；能源审计；节能项目设计；融资；改造（施工、设备安装、调试）和运行管理。通过改造预计每年可节约电耗100万kWh。

合同能源管理；空调节能改造；实践总结

0 前言

随着科学技术的迅猛发展，人类活动所需要消耗的能源也越来越多，地球的有限资源如何满足人类对能源的需求成为了日益迫切的问题，节能减排的技术及服务也不断推进和延伸。在我国，节约能源和保护环境的战略更是被提到了前所未有的高度。合同能源管理模式作为推进节能技术发展的一种方式也得到了从中央到地方到企业的大力扶植和推广。

合同能源管理是指专业化的节能服务公司与用能单位签订节能服务合同，为其节能项目提供约定的服务，用能单位以该节能项目产生的节能效益向节能服务公司支付服务费的一种商业运行模式。

节能服务公司提供的服务包括节能咨询、能源审计、节能项目设计、融资、改造（施工、设备安装、调试）和运行管理等。

1 项目概述

东方海外大厦位于上海市静安区延安中路841号，建于1996年，至今已经投入使用达16年。东方海外大厦共27层，其中地上24层，地下3层。建筑地面高度为99m。建筑总面积40500m2，为大型综合性商办楼。业主以合同能源管理的方式对大楼的空调冷热源系统进行改造。

2 空调冷热源系统节能改造方案

2.1 改造前空调能源情况

根据业主提供的大楼竣工图、能源审计报告、前期相关单位的能耗分析及现场走访了解，目前大楼的空调能耗基本情况如图1和图2所示。从图中可以看出空调采暖（包括冷机、电锅炉、循环水泵、冷却塔和空调末端）的能耗比重最大，占总能耗的33%；而在空调能耗中，电锅炉的能耗最大，年耗电量约150万kWh，占43%。

图1 东方海外大厦各项设备用电比例拆分饼图

图2 东方海外大厦空调系统用电比例拆分饼图

东方海外大厦空调系统原有的冷源为3台离心式冷水机组，单台供冷量为1400kW（400RT），输入功率为260 kW。采暖热源为2台电锅炉，单台供热量1080kW。空调水系统为二管制，供冷供热季节通过机房阀门切换。原有冷热源设备均已使用超过15a，设备效率已大大降低，零部件损耗严重，尤其是电锅炉的电热元件更换频繁。

2.2 改造方案

目前由于大楼地理位置优越，出租情况良好，整个空调系统的运行稳定，能满足用户的使用要求，只是空调的能耗太大，是物业运营的沉重负担。空调系统节能改造的原则是：既要更新设备，提高能效，又不影响大楼空调的正常使用和运行。

在此基础上，确定仅对冷热源系统进行节能改造，在屋顶设置高效风冷热泵机组，替换原有电锅炉和离心机组。

根据对大楼空调负荷的计算和大楼空调运行记录的实测值（大楼历年空调最大冷负荷为2033kW，冬季最大热负荷在1300kW），考虑到气候逐渐变暖、租户变化以及设备组合等因素，确定此次改造的制冷量为2200kW，制热量为1600kW。

考虑到屋顶的设备位置及吊装的可行性，选用3台高能效风冷热泵机组。每台制冷量750kW，制热量720kW。每台机组尺寸为8380mm×2260mm×2300mm（h），重量为9054kg。

热泵机组及循环水泵设置在新搭建的屋面框架梁平台上，供回水管与大楼原空调供回水立管相接，通过阀门切换保证空调水系统的正常运行。由于原空调冷热源尚未报废，可作为备用保留。

热泵机组夏季制冷，供回水温度为7/12℃；冬季制热，供回水温度为45/40℃。与原大楼系统保持一致。

空调改造的热泵机组平面布置图及系统原理图如图3、图4所示。

为配合空调改造，相应进行结构和电气专业的同步配合工作。

结构专业核算大楼结构承载能力，在屋面架设钢平台作为热泵机组及循环水泵的设备平台。电气专业从地下一层变电站引两路380V电源至新增冷热源系统的配电箱，两路电源均接在原有电锅炉和冷水机组的出线回路上。在改造完成后进行切换。

为了保证冷热源系统运行的可靠，减少运行维护的工作量，设置独立的冷热源群控系统，系统根据大楼空调负荷要求自动调节热泵机组及水泵的运行台数、电动阀门的启闭，保证供回水温度压力的稳定。群控系统可自动采集冷热源系统的运行数据，进行综合整理显示，包括设备及系统能效比，可以使用户对系统的运行数据有直观的了解。系统还可以找到热泵机组运行较高能效比所对应的部分负荷率，确定不同负荷时的机组的运行配置，从而确保热泵机组大部分时间处于高效区运行，最大限度地节能。系统带BA接口，可接入大楼BAS系统统一管理。

2.3 改造方案能耗数据分析

图5为业主提供的2012年逐月用电量统计柱状图。

图3 东方海外大厦空调改造冷热源平面布置图

图4 东方海外大厦空调改造冷热源系统原理图

从图中可以看出，东方海外大厦全年用电量的4个高峰，分别为12月、1月、2月和3月，正是大楼的采暖季，其月用电量也超过了8月9月大楼供冷期的用电量。可见电锅炉的能耗特别高。5月份为过渡季节，空调需求最低，因此用能量也最低。本次节能量分析，以2012年的用电统计为基础，按5月份的用电量为基准，各月份中的用电量超过5月份的部分即认为是空调能耗电量。

通过对图5中数据的整理及计算，可以得出：2012年全年总用电量5404164 kWh，其中年度供暖总用电量为2516137 kWh。

由于原夏季供冷的冷源为离心式冷水机组，经过十几年的运行，冷水机组、冷却塔及水泵的效率已大大降低，零部件损耗严重，因此预计系统改造后的制冷能效比与原系统相比并没有明显的改善。

而电锅炉的效率很低，热源系统（含循环水泵）的性能系数只有0.8，改造后的风冷热泵热水系统（含循环水泵）的性能系数为2.9。制热能效比有明显提高，采暖能耗预计可降低约70%（节能量仅按供暖季1～3月和12月计算）。

同时改造后会减少设备维护的费用。由于原空调冷热源系统较复杂，且设备老化严重，每年的设备维护费用很大，而改造后热泵机组系统简单，集成度高，自动化程度高，可以减少管理操作人员数量，大大节约维护成本。

图5 2012年逐月用电量统计值

3 改造实测结果

3.1 节能量统计的确认

此次冷热源节能改造的目标是必须达到国家节能规范《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005和上海市节能规范《公共建筑节能设计标准》DGJ08-107-2012规定的各项指标要求。在此基础上确保风冷螺杆式热泵机组在额定工况下的制冷制热性能系数均不低于3.0。系统安装调试完成后，分别对改造前后的空调系统进行测试对比，确保改造后大楼的空调系统满足正常使用的需要，冷热源系统的各项能效指标达到本次改造的目标。

节能量统计的确认一般由节能服务公司和用能单位联合执行，节能量确认期间，应尽量使大楼内的所有设备运行状况与基准期内运行状况基本一致，测量和记录的参数方法一致。

由于办公楼目前的出租率及物业运行均非常稳定，本次改造是大楼当年的唯一节能改造。经与业主沟通确认，项目节能量确认的方案是以2012年8月～2013年7月为基准期，以此期间大楼全年耗电量为基础，通过空调节能改造，统计改造后空调正常运行1a的大楼全年耗电量，其中减少的能耗电量即认为是本次改造的节能量。根据分析，预计全年节能率大于15%。

3.2 改造实测结果

改造工程经过施工图设计、专业分包单位的确定、钢结构平台施工、设备吊装、冷热源系统设备管道的安装施工和调试等过程后，于2013年7月完成。通过阀门切换实行节能改造后的系统运行，改造后已完成一个年度完整的制冷及制热周期运行，结果显示系统运行正常稳定，满足大楼的供冷供热需求，全年空调用电量明显下降，节能达到预期效果。图6为2012年8月～2013年7月与2013年8月～2014年7月同期逐月用电量统计值的比较。

从图6可以看出，改造后夏季制冷用电量变化不大，冬季制热则节电效果明显，2014年冬季用电量1449216 kWh，比2013年冬季用电量减少了969804kWh，节约用电40%，改造前全年用电量5249790 kWh，改造后全年用电量为4243950 kWh，全年节约用电19%。按平峰综合平均电价约0.88元/kWh计，全年节省采暖用电费用为88.5万元。

热泵机组的运行工况参数满足设计要求。表1分别列出了几种典型工况下系统的运行参数：①最低室外温度时；②最高室外温度时；③制热名义工况时；④制冷名义工况时。（表格内数据均为现场测试数据）

由表1数据可知，热泵机组在极端工况①、②及额定工况③、④的平均COP值均满足设计要求。

图6 改造前后的逐月用电量统计值

表1 不同工况下热泵运行参数

4 合同能源管理项目的经济分析

合同能源管理项目验收合格，设备能效指标达到约定要求后，按照合同约定，项目回报采用的是固定期限（5年）等比例等额付款，表2为本项目的投资回报分析。

表2 能源合同管理投资回报分析

项目的建设投资为515.3万元，按10%作为内部收益率计算，每年业主付款回报136万元，分5年付款完成。

项目作为样板工程，节能量的统计作为节能效果的参考依据而未作为回报付款的依据，既减小了节能服务单位实施本项目的投资风险，又积累了节能服务单位在合同能源管理方面的经验，为下一步全面开展合同能源管理项目的推进奠定了一定的基础。

项目已经通过了上海市节能示范项目的评审。

5 结语

节能服务产业在中国正在成为国家战略性新兴产业之中市场化程度高、又极具成长性、充满活力、特色鲜明的朝阳行业。“十二五”期间，国家将进一步落实财政、税收和金融等扶持政策，引导专业化的节能服务公司采用合同能源管理方式为用能单位实施节能改造。

合同能源管理作为传统设计单位涉足节能服务产业的一项开拓，符合国家的政策引导和设计单位的发展方向，设计人员可以利用自身的技术优势，积极拓展，更好地适应社会发展的需求。

[1]孙红.合同能源管理实务[M].北京：中国经济出版社，2012.

[2]中华人民共和国建设部，GB50189-2005，公共建筑节能设计标准[S].

[3]上海市城乡建设和交通委员会，DGJ08-107-2012，公共建筑节能设计标准[S].

Summary the Practice Process of the Orient Oversea Mansion Air-condition Energy Saving Reconstruction by Contract Energy Management

LIU Jun，CAO Yang，YAO Jian
（China Shipbuilding NDRI Engineering Co.，Ltd，Shanghai 200063，China）

Summary the practice process of the orient oversea mansion air-condition energy saving reconstruction by contract energy management.The practice process including：energy saving consulting analysis；energy audit；energy saving project design；financing；reconstruction（construction、equipment installation、testing）and operation management.Annually save one million kWh power consumption after reconstruction。

contract energy management；air-condition energy saving reconstruction；practice summary

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.01.015

F206

B

2095-3429（2015）01-0061-05

2014-11-03

修回日期：2015-03-25

刘珺（1974-），女，上海人，本科，工程师，从事暖通设计工作。