天津市某体育馆建筑空调系统能耗评价

张嘉悦

天津职业技术师范大学 天津 300222

前言

建筑运行能耗是指建筑物内各种设施、设备运行消耗的能源。其中，空调系统能耗占比较高，约2/3左右。而大型公共建筑因其围护结构特性和运营特点，单位建筑面积能耗较大，是我们采取节能技术措施和提高运行管理工作的重点。

近些年，有关建筑节能设计标准和规范相继出台。对建筑通风空调系统的优化设计和节能运行起到了积极的推动作用。然而，把控大型公共建筑空调系统能耗水平，不仅依赖于系统设计的节能优化程度。同时在运营管理过程中，及时发现问题所在，有的放矢的采取技术措施，提高空调系统能耗水平的意义重大。为了直观、清晰的反映大型公共建筑空调系统运营管理现状，提出可行有效的技术措施。笔者于2016年6月～2017年3月对天津市某综合体育馆建筑空调系统运行数据进行了实测、统计和分析。初步掌握了空调系统节能运行的现状，提供了有参考价值的数据。

1 建筑概况

该体育馆位于天津市河西区与津南区交界处。建筑面积25200m2，地上23973m2，地下1227m2。体育馆由中心赛馆、训练馆和大学生活动中心三部分组成。训练馆主体单层，场地面积1583.6m2。大学生活动中心主体四层，建筑面积8800m2。赛事期间，中心赛馆作为比赛核心区域；训练馆作为运动员热身、检录区域；非赛事期间，训练馆作为体育教学区域；

分别由电制冷机组和换热机组负担本建筑的冷热负荷。中心赛馆的比赛场地和观众席采用全空气空调系统，顶送下回。其他功能房间采用风机盘管+新风形式。训练馆采用分层全空气系统。大学生活动中心除二层企业招聘大厅和四层多功能厅采用全空气系统以外，其余各房间均采用风机盘管+新风形式。

2 能耗监控系统

该建筑物设置能耗监控系统。可以实现空调系统运行参数的监测、记录和管理。参数包括：制冷机组运行状态，冷冻水供回水温度和流量，冷却水进出水温度和流量，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔运行状态。冬季一次热源、二次热源供回水温度和流量，室外空气温度，热水循环泵工作状态。

3 空调冷、热负荷及主要空调设备耗电量

3.1 夏季冷负荷

依据能耗监控系统6月15日至9月15日测量的冷冻水流量，冷冻水供水/回水温度，可以计算出供冷量。最大单位冷负荷110W/m2，最小冷负荷29W/m2，月平均单位冷负荷60.66W/m2。

实际运行冷负荷低于设计冷负荷，主要原因是：由于各功能区使用管理特性所致，各房间空调末端设备不能同时且满负荷运行；新风负荷较小；制冷期间，多半时间室外温度低于夏季空调室外计算干球温度。

3.2 冬季热负荷

依据能耗监控系统11月15日至3月15日测量的供热量。最大单位热负荷79W/m2，最小热负荷26W/m2，月平均单位热负荷56.31W/m2。

实际运行热负荷低于设计热负荷，主要原因是：由于各功能区使用管理特性所致，各房间空调末端设备不能同时且满负荷运行；供热期间，多半时间室外温度高于冬季空调室外计算温度。

3.3 主要空调设备耗电量

根据能耗监控系统测量并记录的数据，可以计算出制冷机、冷冻水泵、冷却水泵、热水循环泵、组合式空调机组和新风机组、风机盘管、冷却塔等主要设备的耗电量。

夏季工况，制冷机、冷冻水泵、冷却水泵、组合式空调机组和新风机组、风机盘管、冷却塔的单位面积耗热量分别是14.21、2.51、3.77、4.67、1.36和0.18kW•h/m2。

冬季工况，热水循环泵、组合式空调机组和新风机组、风机盘管的耗电量分别是1.27、6.08、1.77kW•h/m2。

4 空调系统经济运行评价

4.1 冷水机组运行效率(COP)

该建筑制冷站安装3台螺杆式冷水机组，每台机组制冷量1136kW。根据能耗监控系统测量和记录的数据，依据GB/T17981-2007《空气调节系统经济运行》5.7.1计算公式，计算出冷水机组的COP。冷水机组供/回水温度基本控制在设计工况范围内。COP平均值5.68。满足GB/T17981-2007《空气调节系统经济运行》表3相关数据要求。说明冷水机组在部分负荷运行条件下有很好的调节能力。

4.2 部分负荷工况下的循环泵耗电输冷(热)比[EC(H)R]

耗电输送比是衡量空调系统中循环水泵输送能效高低的重要指标，反映了循环水泵耗电与建筑冷热负荷的关系。耗电输送比包括耗电输冷比（ECR）和耗电输热比（EHR）。该指标与冷热负荷、水泵的流量和扬程、水泵实际工作效率等相关。《天津市公共建筑节能设计标准》（DB29-153-2014）规定了ECH和ECR的限制。结合本建筑空调系统特征参数，查阅《天津市公共建筑节能设计标准》（DB29-153-2014）中表4.4.5-2、表4.4.5-3、表4.4.5-4和表4.4.5-5相关数据计算：

ECR限值=A(B+αΣL)/ΔT=0.02927

EHR限值=A(B+αΣL)/ΔT=0.006679

根据能耗监控系统测量和记录的数据，分别计算出夏季实际耗电输冷比ECH实际和冬季实际耗电输热比ECR实际，以日期为横轴，分别以实际耗电输冷比ECH实际和实际耗电输热比ECR实际为纵轴，绘制折线图。

实际耗电输冷（热）比大于ECR限值和EHR限值。尤其系统负荷率较低期间。可见，部分负荷工况下循环水泵能耗效率是节能运行的关键。

5 结束语

（1）实际运行单位冷热负荷最大值分别110W/m2和79W/m2，月平均冷热负荷分别是60.66W/m2和56.31W/m2，均大于设计值。

（2）制冷主机的COP较高，但部分负荷下的ECR和HER都高于限值。经分析，循环水泵控制系统虽然具备变频调速功能，但实际运行与冷热源负荷未匹配，以致未在节能工况下运行。由此可见，大型公共建筑空调系统节能运行关键在于循环水泵的节能运行。