上海某办公建筑的能源审计及空调系统测试分析

第 10 期
韩 星，等：上海某办公建筑的能源审计及空调系统测试分析
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该建筑 2008 年每 月 的 峰、平、谷 时 段 的 耗 电 量 及月电费如图 1 所示。从电耗的变化趋势可以看 出，夏季的峰电消耗明显高于其它 月 份，特 别 是 7 ～ 8 月 的 峰 电 消 耗 量 最 大，其 值 约 为 冬 季 峰 电 消 耗 量 （ 如 12 月和 1 月） 的 2. 5 倍。峰电消耗量最低的是 4 月、10 月和 11 月等，因为这几个月是过渡季节，空 调 运 行 时 间 少 ，且 空 调 运 行 时 大 部 分 是 在 平 电 时 段 。 平电的月 耗 电 量 在 冬 季 和 夏 季 相 仿，皆 出 现 峰 值。 谷 电 在 夏 季 的 用 电 量 稍 高 ，但 是 变 化 不 明 显 。
/ kW
/ kW
额定 COP
开始使 用时间
4 台（ 每台 2 个机头） 612 /372 234 /126 2. 6 /2. 95 1996 年 9 月
该办公建筑空调系统空调运行管理模式共有 4 种：
1）供冷模式 每年从 4 月 底、5 月 初 开 始 供 冷，直 至 10 月 中 旬。制冷季中，5：00 ～ 6：00 之 间 空 调 系 统 主 机 提 前 开启，对管网内的 空 调 冷 冻 水 进 行 预 冷，直 至 上 班； 公共区域的空调箱 6：00 打开，提前制冷。 空气源热 泵 机 组 的 出 水 温 度 可 以 通 过 手 动 设 定，春秋季设置稍高一些，约为 10 ℃ ，夏季设置稍低 一些，约为 7 ℃ 。
该办公建筑所有的窗户于 2008 年 1 ～ 3 月进行
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建筑科学
第 26 卷
图 6 某办公建筑空调能耗不同年份的比较
了 改 造 施 工 ，更 换 为 双 层 中 空 玻 璃 ，窗 框 带 断 桥 隔 热 （ 见图 7） 。改造 费 用 约 为 230 万 元，改 造 窗 户 数 量 约为 380 扇。
［文献标识码］ A
1概述
统计数字显 示，建 筑 设 备 用 电 （ 供 暖、空 调、照 明和 电 梯 等 ） 占 我 国 综 合 能 耗 的 27. 6% ［1］。 文 献 ［2］根据上海地区办公 楼、商 办 楼、宾 馆 和 商 厦 能 耗 调研的数据，对上海 公 共 建 筑 空 调 能 耗 的 现 状 作 了 评价，认为上海建 筑 用 能 水 平 较 低，用 能 不 尽 合 理， 提出用系统能量效率比用单位面积平均一次能耗量 作为建筑节能的评价指 标 更 为 合 理。文 献［3 ］根 据 能耗现场实测数据 讨 论 了 宾 馆、商 场 和 写 字 楼 3 类 建 筑 的 用 能 特 点 ，分 析 了 大 型 公 共 建 筑 的 节 能 潜 力 ， 认为综合利用各类 建 筑 节 能 技 术，大 型 公 共 建 筑 可 以节能 30% ～ 50% 。
和空调系统检测，发现该类建筑空调系统目前存在的普 遍 问 题 包 括：空 调 系 统 主 机 能 效 低 且 制 冷 量 低 于 额 定 值 、冷 冻 水 系 统
大流量小温差且在部分负荷工况下存在着冷冻水旁通流过不开启主机的现象。
［关键词］ 能源审计；办公建筑；空气源热泵；空调系统测试
［中图分类号］ TU111. 19 + 5；TU243
图 2 2008 年每月申请的 MD 与实际的 MD
图 3 为某办公建筑的全 年 能 耗 与 文 献［3 ］所 列 6 栋甲级写字楼的能耗比较，可以 看 出，该 建 筑 能 耗 处于能耗较 低 的 水 平，但 是 考 虑 到“甲 级 写 字 楼 属 于 高 级 办 公 楼 ”［3］，而 本 建 筑 属 于 普 通 办 公 楼，因 此 ，本 建 筑 的 能 耗 水 平 仍 然 较 具 代 表 性 。
2. 2. 2 照明改造 2007 年 5 月对公共区域的照明进行了改造（ 见
图 8） ，更换了 50 根灯管。新灯具约 为 68 元 / 根，由 于 采 用 了 电 子 整 流 器 ，功 率 因 数 较 高 。
图 8 照明改造后实景图
2. 2. 3 水泵改造 2009 年 6 月更换了原 有 水 泵，将 原 有 博 山 水 泵
在办公建筑中，空 气 源 热 泵 作 为 空 调 冷 热 源 占 有很 大 的 比 例。例 如，在 重 庆 的 36 个 办 公 建 筑 中， 采用空气源热泵作为冷 热 源 的 建 筑 占 30. 6% ，是 最 常 见 的 冷 热 源 形 式［8 ］。
本文以 1 栋采用空气源热泵系统的办公建筑为 例 ，对 其 进 行 能 源 审 计 和 空 调 系 统 测 试 分 析 ，指 出 目 前空调系统在实际 运 行 中 存 在 的 问 题，以 期 对 其 它 建筑进行能源审计，以 及 同 类 建 筑 的 节 能 改 造 提 供 依据。
图 10 无功功率补偿控制器
2. 3 空调系统参数与运行情况 该办公建筑空 调 系 统 冷 热 源 为 空 气 源 热 泵，制
取 冷 、热 水 后 送 至 末 端 风 机 盘 管 处 ，为 用 户 提 供 冷 量 和热量。表 2 给出了空气源热泵的参数。
表 2 空气源热泵参数
数量
制冷 /热量 耗电量
2 空调系统能耗概况
2. 1 建筑概况与能耗统计 该建筑 位 于 上 海 市 中 心 核 心 商 务 区，建 成 于
1996 年，建筑 面 积 为 18 500 m2 ，框 架 式 结 构。1 层 为酒吧，营 业 时 间 为 10：00 ～ 次 日 2：00，3 层 为 食 堂，其它为办公室。空调开启时间为 5：00 ～ 6：00 之 间，16：30 ～ 17：00 之 间 主 机 关 闭，照 明 系 统 夜 间 开 启电梯厅和走道中的灯具。
图 9 水泵改造后实景图
2. 2. 4 无功功率补偿控制器 2006 年该办 公 建 筑 更 换 了 无 功 功 率 补 偿 控 制
器，将功率因数从 0. 92 提高到了 0. 98，每月可节约 万余元。此 项 措 施 从 2006 年 开 始 试 行，2007 年 正 式使用（ 见图 10） 。
图 7 窗户改造后实景图
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2）供暖模式 供暖模式的出水温度设定约为 48 ℃ 。当供冷 季结束后，约有 1 个月时间停机，然后开始供暖。 3）新风供应 每层设 1 个新风空调箱，全年工作时间运行，由 物业安装时间继电器统一管理。 4）冷水系统的运行 从空调运行记 录 上 可 以 看 出，空 调 系 统 的 水 泵 开启台数为 2 台 或 3 台，最 少 不 少 于 2 台。 而 冷 冻 水的供回水温差 基 本 保 持 在 2 ℃ ，远 小 于 设 计 的 5 ℃ 。此外，空气源热泵的主机阀门处于常开状态，当 主 机 不 开 时 ，其 中 仍 然 有 冷 冻 水 旁 通 流 过 ，降 低 了 冷 冻水的有效流量。 由以上分析可知该空气源热泵空调系统存在大 流 量 小 温 差 的 问 题 ，本 文 通 过 对 该 空 调 系 统 的 测 试 ， 得 到 了 流 量 、制 冷 量 以 及 耗 功 的 实 际 数 据 ，可 以 定 量 评估空调水系统运 行 情 况 和 能 效 比，以 制 订 相 应 的 节能改造措施。 对于空调系统 保 养，空 调 系 统 主 机 每 年 在 空 调 季结束后进行 1 次水处理，首先放干系统循环水，充 入净水，加酸洗剂，循 环 1 d 后 放 干，反 复 充 放 3 次 净 水 后 ，加 入 预 膜 剂 、缓 蚀 剂 和 杀 菌 剂 等 。 该 空 调 系 统主机在 2007 年进行了大修，更换了压缩机阀片和 活塞环等部件。
空气源热泵机组在我国城市化进程中得到了越
［收稿日期］ 2010 -06-22 ［作者简介］ 韩 星（1981 -） ，男，博士，工程师 ［联系方式］ foolishstar@ 163. com
来 越 广 泛 的 应 用 ，特 别 是 在 长 江 流 域 地 区 ，夏 季 需 要 制冷、冬季需要供 暖，而 又 没 有 集 中 供 暖 设 施，因 此 受建筑形式的限制 和 出 于 对 建 筑 总 投 资 的 考 虑，大 量兴建的高层民用建筑在较大规模中央空调系统中 开始采用空气源热泵。华夏金融广场大厦的高区空 调［4］、广 东 从 化 某 四 星 级 酒 店［5］、电 子 洁 净 厂 房［6］、 盛邦国际 大 厦 空 调 改 造 工 程［7］等 不 同 类 型 的 建 筑 中都采用了空气源热泵作为建筑的冷热源。
图 3 某办公建筑全年能耗与 文 献［3 ］所 列 办 公 建 筑 的 全 年 能 耗 比 较
电耗的 34% ，平电占 51% ，谷电占 15% 。
图 1 某办公建筑 2008 年不同时段耗电量及电费统计
物业 缴 纳 的 电 费 分 为 2 部 分，一 部 分 为 按 照 实 际用电量缴纳的电 费，另 一 部 分 是 根 据 契 约 用 电 负 荷（ MD） 而缴纳 的 电 费。 由 于 每 个 月 的 用 电 负 荷 不 同，因此根据当月用 电 负 荷 变 更 每 个 月 的 契 约 用 电 负荷（ MD） 可以 降 低 不 必 要 的 电 费。 该 建 筑 的 供 电 电源 有 2 个，其 契 约 用 电 负 荷 和 实 际 负 荷 见 图 2。 该办公建筑物业工程部主管每月坚持申请 MD 变 更，起到了较好的 节 约 用 电 开 支 的 作 用。 从 图 2 可 以看出，每月申请的 MD 与实际最高 MD 较为接近， 说明物业实际缴纳 MD 费用与实际使用相当。
海 200032）
［摘 要］ 对建筑进行能源审计和空调系统测试是进行建 筑 节 能 改 造 的 一 个 必 要 环 节 。 空 气 源 热 泵 是 办 公 建 筑 采 用 较
多的空调冷热源形式之一，为了研究该类型建筑的节能改造潜力，本文对上海某 采 用 空 气 源 热 泵 的 办 公 建 筑 进 行 了 能 源 审 计
第 26 卷第 10 期 2010 年 10 月
［文 章 编 号 ］1002 -8528 （ 2010 ） 10 -0260 -06
建筑科学
BUILDING SCIENCE
Vol. 26，No. 10 Oct. 2010
百度文库
上海某办公建筑的能源审计及 空调系统测试分析
韩 星1 ，马 克 华2 ，董 怡 平2 （1. 德和威工程咨询 （ 上 海 ） 有 限 公 司，上 海 200233；上 海 建 科 建 筑 节 能 技 术 有 限 公 司，上
经过 对 该 建 筑 全 年 耗 电 量 的 统 计，峰、平、谷 电 消耗所占的比例及数值如图 4 所示。峰电消耗占总
图 5 某办公建筑能耗拆分
此外，对 2005 ～ 2008 年某办公建筑各月的空调 能耗进行统计的 结 果 如 图 6 所 示。 可 以 看 出，各 年 的空调能 耗 逐 月 变 化 规 律 一 致，呈 近 似 正 弦 变 化。 最高能耗出现在夏季（7 ～ 8 月） ，单位面积的空调月 能耗约为 9 kWh / （ m2 ·月 ） ，冬 季 12 月 ～ 次 年 1 月 的空调月能耗约为 5 kWh / （ m2 ·月） 。 2. 2 该建筑已有的节能措施 2. 2. 1 窗户改造
由此可见，建筑 能 耗 过 大 是 公 共 建 筑 中 普 遍 存 在 的 问 题 。 目 前 ，为 了 节 省 能 源 ，响 应 国 家 节 能 减 排 的号召，各地政府制定了“节能项目补助”、“贷 款 贴 息”、“节能奖 励 ”等 措 施 来 鼓 励 各 业 主 单 位 进 行 建 筑节能改造。能源 审 计 作 为 节 能 改 造 的 第 一 步，目 的是摸清改造目标 建 筑 的 用 能 情 况 和 节 能 潜 力，为 接下来制定节能方案提供依据。
更换为格兰富水泵，共花费 10 万元。原有水泵的功 率因数约为 0. 6，更换后为 0. 9。表 1 给出了水泵的 更换参数。图 9 给出了水泵改造后实景图。
水泵参数 台数
流量 /（ m3 /h） 扬程 / kPa 功率 / kW
表 1 水泵更换参数
原水泵 5
160 314 17. 5
新水泵 4
246 274 18. 5
图 4 该大厦峰、平、谷电的单位面积年耗量
经过对该建筑 能 耗 数 据 的 统 计，可 将 建 筑 物 的 能耗分为 4 项，分 别 是 空 调 耗 电 （ 主 机 + 水 泵 ） 、公 共照明耗电、电梯耗电以及业 主 耗 电，见 图 5。其 中 业主耗电是由各个业主（租户） 负责电费。可以看 出，空调系统耗电占总耗电量的 37. 4% ，与文献［3 ］ 中写字楼空调耗电占总耗电的 37. 0% 的结论一致。 因此，该建筑的空 调 系 统 能 耗 也 较 具 代 表 性。 空 调 系统耗电中，空 调 系 统 主 机 占 84. 8% ，水 泵 耗 电 占 15. 2% 。