商业建筑节能

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。
变频节能原理：


变频节能原理： 由流体传输设备（水泵、风机）的工 作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成 正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成 正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积， 故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即 与电源频率的三次方成正比）。变频器节能的效果是 十分显著的，这种节能回报是看到见的。特别是调节 范围大、启动电流大的系统及设备，通过（下图）可 以直观的看出在流量变化时只要对转速（频率）稍作 改变就会使水泵轴功率有更大程度上的改变，就因此 特点使得变频调速装置成为一种趋势，而且不断深入 并应用于各行各业的调速领域。 根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变 水泵、风机的输出功率。
商场建筑节能培训
目录



1、商场能耗现状分析 2、商场节能改造方案 2.1、中央空调系统改造 2.2、变频改造 2.3、照明改造 3、商场节能改造的相关学习资料 百货商场空调设计 公共建筑节能设计标准 绿色（节能）建筑技术导则
1、商场能耗现状分析
北京市大型商场单位建筑面积全年总电耗(kW.h) 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 商场编号
全面高效的智能流量平衡三个理念：



1、 空调系统的所有末端设备均能达到最佳流 量； 2、 输配系统的动力水泵以低能耗实现最优运 行； 3、 输配系统的流体控制阀以最小工作压差实 现精确控制， 并能实现冬夏模式自动切换。
全面高效的智能流量平衡解决方案

通过能源管理系统，使用为中央空调系统动态 流量平衡设计的智能控制阀，建立流量管网运 行能效分析模型，提供以系统运行能效实时监 测分析为依据，以用户室内温度为目标参数， 具有室外温度自适应新风补偿和水泵变频运行 策略的，基于空调管网动态水力平衡的系统运 行优化解决方案。
扶梯变频特点





（1）不用改变原电机的结构，所有的交流电机全部 适用； （2）可以做到无级调速，在调速的同时可得到很好 的节电收益； （3）变频节电同样可实现软启动、软制动；延长电 机使用寿命，减少维修成本。 （4）节电改造要在夜间施工，一般来说，二名电工 在一个夜间就可以安装一部扶梯,不影响第二天使用 （5）变频节电器的节电效果与客流量有关，节电率 一般在15%-30%左右。

图中阴影部分为同一台水泵的工频运行状态与 变频运行状态在随着流量变化所耗功率差。
中央空调系统进行变频改造的优点

（1）、电机起动是软起动，电流从OA到额定电流变 化，减小了大电流对电机的冲击； （2）、电机软起动转速从0开始缓慢升速，可以有效 减少水泵或风机的机械磨损； （3）、变频器是高性能的电力电子设备，具有较强 的电机保护功能，能延长系统的各部件使用寿命； （4）、使室温维持恒定，让人感到舒适； （5）、经过改造后，可以使系统具有较高的可靠性， 减少了环境噪音，减少了维修维护工作量。
电梯检验收费标准

（一）电梯定期检验收 费标准。
电梯≤8层 自动扶梯（自动人行道 ） 杂物电梯 500 350
项 目
收费标准（元/台） 600
注：（1）电梯8层以上，每增加一层加收25元；载货电梯额定载荷2吨 以上，每增加1吨加收5 %； （2）自动扶梯提升高度大于6m的加收10%；自动人行道长度大于 8m，每 增加2m(不足2m按2m计)加收5%，最高不超过20%； （3）包括限速器检验。 （二）电梯监督检验（安装、改造、重大维修）按定期检验的150%收 取检验费。
经济性分析

上述风机变频调节的经济性分析如表2所示：
通过上述分析可知，对于商场的空调风系统，采用变频风机节电效果明显，回 收期非常短，是十分有效的节能手段。 目前冷却塔的风机，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。
案例：通过风压控制避免商场内冷热不均



商场出现冷热不均问题的原因有： 1.双风机系统的送风机和回风机不匹配，风机效率低 下，空调箱电耗偏高。 2. 商场大门处有大量新风涌入，使新风负荷加大，同 时商场设计的最小新风比过小导致负压 改造方案： 1.合理布置新风排风管道 2.商场大门改为旋转大门减少室外空气流入 3.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 ，排风 量为新风量的90%，室内维持5到10Pa的正压
绿色照明改造
2.3、绿色照明



绿色照明（green lights）是节约能源、保护环境， 有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量， 保护身心健康的照明。绿色照明工程具体是指通过科 学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳 定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、 配线器材以及调光控制设备和控制器件），达到绿色 照明的预期效果。 我市照明用电约占全社会用电量的12％左右，照 明节能具有很大的节能潜力。 三基色是指红、绿、蓝三种基本色光，经过混色组合 后，成为照明用的日光色光。
某大型商场某两日逐时室内负荷曲线
45 40 35
逐时负荷(W/m 2)
30 25 20 15 10 5 0 1 6 11 16 21 26
时间
31
36
41
46

其逐时室内负荷变化如图所示。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。
两种风机转速控制调节策略下空调箱逐时运行功率比较
1.2分项电耗分析
电梯 10%
照明 40%
空调 50%

图5 商场各环节耗电比例
2、商场节能改造方案


改造范围： 2.1、中央空调系统改造
2.1.1冷热源主机 2.1.2输送系统改造 2.1.3冷却塔和新风改造


2.2、变频改造
2.2.1水泵和风机变频 2.2.2扶梯变频

2.3、照明改造
宾馆饭店、写字楼和商场等大型公共建筑的年耗电量比较

图3 各类大型公共建筑年耗电量散点图
不同类型建筑平均单位面积全年耗电量
200
150
kWh/m2.a
100
50
0 宾馆饭店 商场 写字楼办公楼

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，如上图所示。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，上述差异表示北京市大型商场存在着巨 大的节能潜力。
单位面积全 年耗电量 全年耗水量

图2 2005年大型商场能耗调查比较

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140～ 285kWh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。上述差异表示北京 市大型商场存在着巨大的节能潜力。
2.1.2输送系统改造

一般公共和民用建筑中，中央空调水力输配系 统的能耗约占空调系统总能耗的 15％～25％， 水力输配系统能耗的大小取决于系统设计、设 备选配、安装调试、运行管理等诸多因素。
常见水力失衡现象
如何解决中央空调系统主要三个方面水系统的能耗
水系统 冷热源机房 水系统 空调机组和 新风机组 水系统 方案 主机流量平衡控制和总管 压差平衡控制 配置 每台主机进水侧设置电子式智 能动态流量平衡阀分集水器 间设置电子式智能动态压差 平衡阀 每个空调机组末端配 置机械式或电子式动 态平衡电动调节阀
图1 清华大学对北京市大型商场耗电量调查结果
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210～370kW.h
300 250 200
kWh/m2.a
35 30 25
万吨
20 150 15 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 商场序号 10 5 0
2.1.3冷却塔和新风改造

大型商场建筑由于照明和客流量的影响，内部发热量 很大；而且这类建筑往往体形系数也很大，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，但因为没有设计 相应的排风系统，所以仍然无法充分利用新风。这导 致商场内部容易出现内部过热的现象，也使得空调的 开启时间延长
末端流量平衡控制
全面配置方案： 末端流 每个风机盘管末端配 量平衡控制 （适用于 置机械式动态平衡电 末端管路较复杂，水 动二通阀 力失衡率较高水系统） 风机盘管水 系统 每层供回水支管的回水管上配 简化配置方案： 置电子式智能动态压差平衡 支路压差平衡控制 阀末端可配置普通二通阀和 调节阀
水平衡改造后系统图
变频改造
某大型商场空调系统各部分的能耗
冷却塔, 1.1% 泵, 8.0% 冷机, 17.7%
风系统, 73.2%

整个建筑的年平均耗电为181kWh/m2（以空调面积计算），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%。
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 6 11 16 21 26
时间
定速风机 变频风机
风机运行功率(kW)
31
36
41
46

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。
改造方案：




冷却系统加装一套换热管线，在过渡季节通过 换热器与空调冷冻系统换热制冷； 过渡季节加大室外新风的送风量，直接利用新 风来降低商场内的温度； 免除了在春秋过渡季节制冷主机的开启，从而 节省大量电能 此改造比较简单易施工，只需要在原系统基础 上整改，新风可能要增加新风机组设备和送风 管道扩大；
中央空调系统改造
1.3空调系统分项电耗

图7 商场空调系统各设备耗电比例
某大型商场各月电耗统计
800
用电量(万kWh)
600 400 200 0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
照明及其他
空调
电梯
中央空调系统能耗

中央空调系统能耗主要发生在三个方面，即制 取“冷热量”的冷热源主机、输配“冷热量” 的泵阀和管网系统、消费“冷热量”的空气处 理末端设备。
2.1.1冷热源主机

Байду номын сангаас

中央空调系统在设计选型时，预留有15～20％的余量，很少完全 运行在满负荷状态下，多台主机考虑容量大小是否匹配。 在主机中添加节能抗磨剂，空调主机节能空间达10%-30%。 空调余热回收采用专用设备回收制冷机组部分废热制取45～75℃ 的热水，将热水贮存蓄热水箱后供各个区域使用。该设备与制冷 机组同步运行，在制热水的同时可降低制冷机组的冷凝温度，提 高制冷机组制冷量，节省制冷系统耗电5%～10%。此系统在夏季 不仅代替了原来产生热水的锅炉，而且直接节约了燃料费用。 水源（地源）热泵是目前国际上比较先进的中央空调系统，它的 cop能达到4.0以上 ，即输入1kW的功率，能得到4kW以上的热量。 制热能耗较其他采暖方式减少50%-70%。制冷能耗较其他制冷方 式减少40%。水源（地源）热泵能为酒店节省大量的运行费用和 维护费用。 冰（水）蓄冷空调技术是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰 （水）装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰 时段空调用电负荷及空调系统装机容量 。削峰填谷 ，省钱不省电。