西安某大型商场空调系统能耗分析与节能措施研究

郑程升

摘要：本文通过测试对某大型商场空调系统能耗作了研究分析。通过对商场室内外温度测试后进行了分析，发现商场中不同楼层存在着温度分布不均匀现象。随着楼层升高，每层的室内温度也升高。同时对机组测试中还发现，冷机处于部分负荷状态下运行，制冷机低效运行。最后通过分析结果提出了几项节能措施并对其节能效果进行分析。

关键词：大型商场，空调系统，能耗，节能措施

0引言

随着科技的进步和人们对室内空气品质要求的不断提高，建筑物及其空调系统的能耗问题也日益显现出来[1]，在大型商场建筑能耗比例中，空调能耗足足占到整个建筑能耗的50%-60%[2]。由于大型商场人员和灯光密度较大，内部热源的发热量较高，加上其潜热量也很大，故其各部分负荷在全年负荷中所占比例和其他类型建筑物有很大差异。据有关专家统计，如果能够合理综合使用有效的节能技术，那么大型公共建筑可以实现节能达30%以上[3]。因此，大型公共建筑的节能潜力还很大，很有必要研究大型公共建筑的能耗。

1建筑及空调系统概况

该商场建筑面积为99240m2，其中地下设备用房共占16035 m2，地上部分为83205 m2。商场地下两层，地上七层，总高度30.55米。商场空调面积约为8.0万m2，空调夏季冷负荷为16100kW，制冷站设于地下二层，选用五台特灵离心式冷水机组，其中四台制冷量为3500 kW，一台制冷量为2100 kW，提供7-12℃的冷冻水。

2商场测试结果分析

在2012年7月24日到2012年7月30日，在供冷季选取一周的时间对商场室内、外温度、制冷机的冷冻水及冷却水进、出口水温度等进行了实际测量。在商场每层均匀布置测点，对商场室内不同区域的全空气空调系统在运行时的温度状态进行了逐时测量。通过整理测试数据可以看出，该商场内的逐时温度分布逐层升高。由于商场一层门没有设置空气幕，导致了室外热空气进入室内，故一层室内温度比其他楼层的室内温度高。餐厅位于七层，厨房的设备散热量比较大，加上餐厅的人流量大，故该层测试的温度就明显较高。除了一层、和七层外，其余各层的温度平均值基本保持在设计值26℃左右。

2.2制冷机组运行状况实测结果分析

在2012年7月24日到2012年7月30日，对制冷机房内1号制冷机组的冷冻水和冷却水进出口温度进行实测。根据实测结果发现，1号冷水机组冷冻水实际平均供水温度为 10.8℃，实际回水温度为 14.1℃，实际供回水温度高于设定值7/12℃。实际的供回水温差的平均值为 3.3℃小于设定的供、回水温差5℃。从整理的测试数据看出，1号冷水机组冷却水供水温度实际值基本保持在29℃左右，回水温度保持在32℃左右，冷却水实际供回水温度均低于设定值32/37℃。在测试期间商场冷却水实际的平均供、回水温差为 3℃低于设定的供、回水温差5℃。根据测试数据得知冷机冷冻水、冷却水实际供回水温差大部分时间在3℃左右，说明冷水机组大部分时间处于低效运行。

3节能措施研究

3.1提高空调房间设定温度节能

根据空调冷负荷组成以及其计算公式可以看出，如果空调房间的设定温度被合理地提高，主要可以达到以下三方面的节能效果：

1）提高空调设定温度，室内外传热温差就可以降低从而由围护结构传热形成的那部分空调负荷自然也就随之降低；

2）提高空调设定温度，就会降低室内外传热温差从而室外新风所形成的空调负荷就随之降低；

3）当室外温度低于室内温度时，通过采用合理通风措施进行蓄冷，可以有效减少空调运行时间；

3.2采用变频技术的节能

由于空调系统负荷随着室外天气的变化随时变化，但是在空调设计、设备选型通常都是按照最不利工况进行的，而经过研究发现空调系统在部分负荷下工作占绝大部分时间，其中空调机组在设计最大冷负荷的75%以下运行的时间占到了全部运行时间的97.5% [4]，这就表明了大部分时间空调系统是按照大流量小温差的方式运行。目前定流量系统在国内被广泛采用，尽管采用多台水泵并联运行通过台数调节的方式解决这个问题，但这种方式的调节范围非常有限，带来的节能效果自然也不是最好[5]。采用变频调速技术是一种比较科学的做法，利用变频技术进行节能的这项措施，只需要对商场机房现有的定轉速水泵加装变频装置，这样原有的定流量系统就变成变流量系统了。风机同样也可以通过加变频装置，将原有定风量系统改变为变风量系统。通过对水泵与风机使用变频进行模拟，从模拟结果发现，采用变频后冷机的年耗电量约减少6.83万kWh，而水泵的年耗电量减少达60.16万kWh，可以看出水泵采用变频技术对于水泵的节能的潜力很大。风机采用变频技术实现变风量同样也能达到节能效果。

3.3采用夜间通风技术节能

西安地区夏季室外最高温度高，空调运行期长，夏季夜间温度较低，温度不超过 25℃。亓晓琳等人结合我国各地区夏季的气象条件引入CCP（“Climatic Cooling potential”）的概念[6]，分析了北方地区办公建筑夜间通风的适用性。同时还计算了各典型城市气候降温潜力，其中西安七月份的平均温度日较差为8.38℃，CCP为10.55[7]，这就说明了西安地区日较差在8℃左右比较适宜采用夜间通风，根据西安市空调期室外逐时干球温度得知6～9月日较差大于8℃共有80天，故适合采用夜间通风日期约80天。通过采用夜间通风，可以达到推迟人工制冷的开启时间。空调期应用夜间通风延迟人工制冷开启时间共80h，空调期共节省电量 44000 kWh。

4结论

本文通过对西安市某大型商场进行测试并进行分析，可以得到如下结论：

（1）通过测试结果可知，该商场中各楼层存在着温度分布不均匀现象。随着楼层升高，每层的室内温度也升高。

（2）在不影响商场室内人员舒适度的要求下，合理提高室内空调的温度设定点可以达到一定的节能效果。

（3）采用变频技术可以达到较好的节能效果。采用水泵变频后冷机的年耗电量约减少6.83万kWh，而水泵的年耗电量减少达60.16万kWh。采用风机变频后冷机年耗电量约减少34.12万kWh，风机的年耗电量减少7.38 kWh。

（4）通过采用夜间通风技术延迟人工制冷开启时间共80h。空调期共节省电量 44000kWh，节能率约为3.1%。与其它的节能措施相比，夜间通风只要通过简单的措施控制新风机组的启停即可实现，而不需要对原有系统进行任何修改和投资任何费用。

参考文献

[1]沈浩，李念平.商场空调系统能耗评价与节能措施的研究[J].制冷空调与电力机械2005，（2）：31

[2]. 江亿，薛志峰.商业建筑节能技术与市场分析.2000年暖通空调年会论文集

[3].薛志峰，江亿. 北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析[J]. 暖通空调，2004，34（9）：23～24.

[4].李震，肖勇全等.固定流量系统改为变流量系统的探讨[J].建筑热能通风空调.2004： 47～50

[5].高吉祥， 哈尔滨某办公楼能耗分析及节能方案研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008

[6]N.Bultmann，H.Manz，P.Heiselberg. Climatic potential for passive cooling of buildings by night-time ventilation in Europe [J].Applied Energy 84（2007）187～201

[7].亓晓琳，北方办公建筑夜间通风降温潜力及适用性研究[D].西安：西安建筑科技大学2009