大型超市节能分析

印 慧 谢 珺 王雅芸

上海市质量监督检验技术研究院

大型超市节能分析

印 慧 谢 珺 王雅芸

上海市质量监督检验技术研究院

介绍大型超市主要用能系统，分析各系统的节能潜力，提出目前成熟的节能解决方案。

大型超市；节能

目前上海市大型超市已有250家左右，单店建 筑 面积1.5～3万m2，年耗 能 量1000～3000tce。用能设备及系统有着高度的相似性。本文介绍和分析了该业态的主要用能系统，并介绍了目前比较成熟和适用的节能技术。

1 主要用能系统介绍

大型超市主要耗能品种为电能，部分超市使用少量的天然气，耗电量占总能耗的96～100%。

主要用能系统：空调系统（单冷）、照明系统、冷藏冷冻系统、热水系统、动力输送系统（电梯）。其中空调系统约占总能耗的25～35%，照明插座系统约占23～35%，冷藏冷冻系统约占20～25%，电梯系统占比小于10%。

（1）空调系统

空调系统只有制冷，没有采暖。年空调运行时间约为6个月。基本采用集中式空调系统，以水冷机组及风冷热泵机组等电制冷机组为主，是主要的用能系统。

存在问题：空调、水泵等设备使用年限较长，性能衰减严重，运行效率低；空调水泵、空调箱在设计选型时裕量过大，且均未采用变频控制；空调系统控制系统自动化程度较低。

（2）照明系统

照明系统主要分大型超市、办公区、招商区、仓库、机房及地下车库照明，有T5和T8的荧光灯、直管型LED 灯、金卤灯等，营业区每天运行时间在14～16 h，部分灯具因安防需求24 h不间断照明。

存在问题：营业区照明以T5和T8荧光灯为主；室内部分区域照度偏高，存在较大节能潜力。

（3）冷藏冷冻系统

超市冷冻冷藏系统分中温制冷系统和低温制冷系统，作为超市冷库及冷冻冷藏展示柜的冷源，全年不间断运行，能耗一般占总能耗的20%以上。

中温系统的冷柜及冷库工作度控制范围为0～8℃，低温系统冷库的工作度范围为-18℃～-25℃。

存在问题：

2 节能技术

（1）中央空调冷冻、冷却水泵变频和智能控制

中央空调机组是以满足使用场所的最大冷量进行设计，而在实际应用中冷负荷是变化的，一般与最大设计供冷量存在着很大的差异，系统各部分90%以上运行在非满载额定状态。传统的中央空调水、风系统均采用调节阀门或风门开度的方式调节水量和风量，这种调节方式不仅消耗大量能量，而且调节品质难以达到理想状态而导致空调的舒适度不佳。应用交流变频技术通过对中央空调的冷冻水、冷却水水泵等进行控制调节，从而使空调水流量等负荷工况参数按负荷情况得到及时调节，不但能改善系统的调节品质、改善空调的舒适性，更能节约大量电能。

（2）中央空调冷凝器小球清洗技术

中央空调在日常运行中由于杂质、油污等吸附在换热器的内外表面，使换热器的换热能力下降，冷冻机的能效降低、出力不足。采用小球清洗技术用于自动清洗冷凝器管壁上的附着污染物，包括水垢、有机物、腐蚀、杂质等，定期对换热器进行清洗，可提高换热能力，提高冷冻机的能效和出力，同时也可延长设备的使用寿命，从而最大限度发挥冷凝器的热交换效果，达到节约能源目的，据实测结果，节电率可达5～12%。

（3）新风自动控制

新风自动控制设备，通过检测室内温度和二氧化碳浓度自动调节新风阀，实现过渡季节采用全新风制冷。过渡季节时大型超市仍然存在需要供冷现象，由此可通过自动调节新风阀全部开启，充分利用过渡季节的外界冷空气改善超市室内热环境和品质，提高舒适性。

（4）空调冷凝水回用

冷却塔补水是制冷季主要的用水单元，其用水量占制冷季总新水量30%以上。根据《民用建筑节水设计标准（GB50555-2010）》要求，冷却塔补水量约为冷却水总循环量的1～2%。而中央空调机组运行产生的大量冷凝水通过管道直接排放，对其水量及所含能量未利用。根据全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调 动力（2009版）的估算方法，1 kW的冷负荷每小时约产生0.4kg～0.8 kg的冷凝水。

将空调冷凝水回收用于冷却塔的补水，既能减少冷却塔补水，同时又能降低冷却水的温度（空调冷凝水的温度在15℃左右）。根据同济大学对冷水机组的测试结果［1］，冷却水温度的降低对冷机的COP提升有较大贡献。见表1。

表1 变冷却水温度时冷水机组性能测试结果

（5）照明及控制系统

1）照明稳压节电技术

由于供电电网夜间电压升高，致使灯具的实际工作电压偏高，耗电量增加且影响灯具的使用寿命。加装照明降压节电装置，实施动态实时智能稳压供电，在较宽的电源电压范围内保持恒功率输出，可延长灯具的寿命，减少照明系统能耗，保证照明质量。据我院对某店在正常工况下使用照明稳压节电器前后比对测试实测数据显示，该装置节电率在15%以上。

2）LED灯替代荧光灯

LED灯具有节能、环保、无频闪、使用寿命长等优点，目前已在不少大型超市的节能技改中得到应用。根据改造前后的统计数据，用LED灯替代荧光灯，节电率在60%以上。

（6）冷藏冷冻系统智能控制、加盖、防结露系统及热回收技术

1）冷冻冷藏压缩机组节能控制设备能根据外界温度变化、柜内温度湿度变化等，自动控制压缩制机组的工作压力、调整压力值、调整工作循环周期及机组启动次序；同时采用变频器控制压缩机组、调节机组的运行功率，运用高效PID控制算法，将压缩机的制冷量与冷柜制冷的需求达到最佳配合效果，按需输出，实现了“软启动”，降低因频繁启动而对压缩机的损伤。且能控制岛柜的防露电热丝，根据环境温度、时间的变化而自动运转，有效节能。

根据我院对某门店1台冷冻、冷藏机组（型号：BRR 3100-SM额定电压380 V额定电流170A；冷柜防结露电热丝总功率：3 300 W）加装节能控制器前后运行情况比对测试，在机组系统工作正常、满足使用要求的情况下，冷冻、冷藏压缩机组系统（含压缩机、冷凝器部分）单项节能率达到17.35%，冷柜防结露系统节能率达到46.33%。

2）通过给敞开式商品冷冻藏展示柜加装隔热玻璃门，可有效降低系统冷负荷，节约系统的运行能耗；

3）压缩机安装热回收装置，可考虑利用余热回收技术，综合利用冷冻冷藏制冷系统的冷凝热以节约热水生产耗电，降低热水能耗，同时可通过降低冷凝温度，提高冷冻冷藏系统的制冷效果。

检测机构对某门店的1台低温机组（型号：VPM 52570R70-70，功率：70 Hp）和1台中温机组（型号：VPP 52530R，功率：67.5 Hp）的热回收系统进行检测，检测持续24 h，初始及终止水温分别为13.1℃、42.2℃，水箱容积为5.864 m3，折合节电量为198.1 kWh。即检测期间，系统实现节能量198.1 kWh。

（7）电梯变频调速、改造电梯曳引系统、降低电梯待机能耗技术

1）改造电梯控制系统是电梯节能的有效手段。常见办法为将电梯调速方式变为变频调速。据统计电梯约70%的电能消耗在电力拖动系统，而变频调压调速拖动方式是通过改变电源的频率改变异步电动机转速，故电动机损耗远远小于调压调速时的电动机损耗（电动机基本不发热，无需外加通风机散热），系统效率可提高30%以上。见图1。

图1 电梯系统负荷百分比

2）将垂直升降电梯曳引机组改造为永磁同步曳引机组。永磁同步电机和异步电机相比具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、效率高、形状和尺寸灵活多样等特点。尤其永磁同步电机的功率因数可达0.9以上，所以它的功率往往比传统电梯低，耗电量也同时降低不少。据测算，某电梯公司制造的永磁同步电机电梯与同能级、耗电量属于较低的变频调压调速电梯相比，可节电达30%以上。

3）降低电梯待机能耗，常见方式是为电梯增加休眠功能、无客流时自动扶梯自动减速或停梯等等。此外可通过调整服务电梯的数量降低电梯的总能耗，从而提高整体运行效率。

3 综合节能改造案例

（1）概况

实施综合节能改造项目的某大型超市，建筑面积约19 000m2，消耗能源种类全部为电力，改造前年耗电量约为450万kWh。

本次改造节能系统有：空调系统、照明设备、冷冻冷藏设备、热水系统。

1）空调系统：更换部分原循环水泵，对部分冷水泵、冷却水泵、空调箱风机增加变频控制装置；增加新风自动控制系统，实现过渡季节全新风运行；增设能源管理系统实现设备运行监控；

2）照明设备：采用LED照明设备替代原照明设备；优化照明控制方式；

3）冷冻冷藏设备：敞开式商品展示冷柜安装隔热玻璃门、玻璃盖；

4）热水系统改造：对中、低温制冷系统进行冷凝热回收，预热生活热水。

（2）节能量

节能量是根据改造前后该大型超市电费账单上的耗电量扣除了独立租户耗电量（独立租户均安装了计量电表）后的电量进行计算。

据对改造前后不同年份1～7月的数据进行比对，节能量达546 440 kWh，节能率达21.58%，节能效果十分明显。见表2。

表2 节能效果比对表（7个月）

[1]刘东,刘传聚,胡稚鸿.浦东国际机场能源中心冷水机组性能测试分析[J].暖通空调,2002,32(2),101～103.

Large-Scale Supermarket Energy Conservation Analysis

Yin Hui, Xie Jun, Wang Yayun

Shanghai Municipal Quality Supervision and Inspection Technology Institute

The article introduces main energy usage system of large-scale supermarket and analyzes potential energy saving capacity of all sub-systems and puts forward mature energy saving solutions.

Large-Scale Supermarket, Energy Saving

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.06.008