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1、武漢建設大廈空調系統節能改造方案與模式介紹郁云濤 王 凡彭 波 胡志高 楊索碩 摘 要 以武漢市建設大廈空調改造工程為例，重點介紹空調系統節能改造方案、合同能源管理的運作模式及實施流程，為合同能源管理在公共建筑節能改造項目中的推廣和實施提供一定參考。關鍵詞 節能改造 合同能源管理 變風量空調系統（VAV） 能源管理服務模式引言我國上世紀90年代末引進合同能源管理機制以來，通過示范、引導和推廣，節能服務產業迅速發展，對推動節能改造、減少能源消耗、增加社會就業發揮了積極作用。但合同能源管理在實施中卻時常遭遇推廣難的問題，一方面大多數業主對合同能源管理機制不了解，認為節能的利益自身體現不明顯；另一方2、面合同能源管理實施后的節能量缺少專業機構進行認定。因此面對目前節能服務企業難以推廣的形勢，政府部門除了加大政策扶持力度之外，還需要牽頭打造一系列樣板工程，促進合同能源管理的發展和推廣。武漢建設大廈作為武漢市建委的辦公樓，引入了這一模式在空調系統改造上進行試點，起到了較好的示范效果。1. 工程概況武漢市建設大廈，位于武漢市漢口常青路與振興路交匯口，建筑東臨城市主干道常青路，南臨振興路，西側為沿街商鋪，北面為中國三江航天集團用地。地上建筑面積約20127.60，地下室面積4221.35，建筑高度23.9m。建筑包括地下1層和地上5層，共6層，其中建筑功能分為：地下一層，主要功能為車庫和設備用房；地3、上五層，主要功能為辦公、多功能廳、會議、接待等。該項目是在原有三江航天科工辦公樓的基礎上進行改造，最初用途為商業，整個大廈空調已按商業建筑配置了離心機+蓄熱電熱水鍋爐+全空氣系統。其中水泵為定頻控制，離心機和鍋爐均無能耗調節措施，末端采用定風量的全空氣系統供應空調和采暖需求，整體無法調節，空調系統也沒有實施計量，整體能耗較高。因后期建筑功能變化較大，根據空調實際使用情況，原有設備主機系統仍需沿用，末端全空氣系統基本形式不變，但因原空調末端系統是定風量的，不能根據末端的負荷和實際的舒適性需求來調節風量，故而造成了較大的能量消耗和浪費，急需進行改造。2. 節能改造方案2.1 節能改造整體思路（1）4、選擇優化而合理的方案進行系統設計和運行管理，減少工程初投費，節省運行費用，降低能源消耗，保護環境。（2）空調風機采用變頻控制，在低負荷情況下，低速運行，節約能耗。（3）空調水系統采用智能化變頻控制，結合各水環路的水力平衡和動態流量調節，實現按需供冷。（4）空調、通風及冷熱源系統設自動控制系統，保證相關設備在合理的工況下運行，控制中央空調系統的總能耗。（5）空調風、水管采取可靠的絕熱保溫措施，減少不必要的冷熱損失。2.2 冷熱源設備改造方案經計算本項目改造后夏季日最大冷負荷約為2450KW，冬季熱負荷約為1050KW。原有設備容量完全可滿足現有負荷要求，因此本改造工程充分利用原有冷熱源設備，并針5、對使用功能和負荷的變化情況，采用如下措施對原有系統進行適當改造：（1）冷凍水改為一次泵變流量系統，冷凍水泵變頻運行；（2）冷卻水根據回水溫度調節冷卻塔運行臺數；（3）電熱水鍋爐設氣候補償裝置；（4）冷凍水系統按分區設置計量裝置；除了集中空調系統外，一層夾層及五層的高級辦公室采用變頻多聯機空調系統；一層信息機房、收發室、控制室、保安室、信訪室等等采用分體空調。2.3 空調風系統改造方案（1）一層大堂及公共辦公區采用全空氣系統。多功能廳單獨設全空氣系統；（2）二層至五層辦公采用變風量空調系統（VAV），將原有風管拆除，重新安裝新的風管。為了使分隔的各個辦公室的溫度可調節，末端采用單風管型變風量末端6、；（3）一層、夾層周邊功能房間及五層高級辦公室采用變冷劑多聯機空調系統，其中五層高級辦公室新風采用MALINO雙向流系統。2.4 空調風水系統改造方案（1）空調水系統拆除原有水管，重新安裝新的水管；（2）新增空調機組就進接入原空調水系統，設比例積分調節閥。2.5 變風量系統控制方案2.5.1 室內溫度的控制每個VAVBOX末端在相應的位置設置溫度感應及控制器，可以根據室內的具體設定及負荷情況調劑VAVBOX的閥片開度，調節一次送風量，以達到室內最佳的效果。2.5.2 根據送風溫度調節冷/熱水閥門根據送風溫度的變化，自動調節冷凍回水管上的溫度比例積分電動二通閥的開度，當送風溫度大于設定值時，調節7、電動二通閥使其開度變大；當送風溫度小于設定值時，調節電動二通閥使其開度變小，從而確保送風溫度的恒定。2.5.3 根據送風靜壓調節送風機變頻采用定靜壓控制方式，設置風管靜壓值為250Pa，在送風管上設置靜壓傳感器，與設定值比較，根據送風靜壓的變化變頻調節送風機頻率，保證送風管靜壓穩定在設定值。3. 改造前后運行能耗對比3.1 改造前空調能耗分析由于原空調系統未單獨設置計量表，因此需原系統配置及設備開啟情況測算空調系統能耗。根據前期能耗調研情況，原空調系統主要設備及參數如下：表1：現有空調系統主要設備及參數表設備編號名稱規格型號數量1離心式冷水機組制冷量：1583kw，輸入功率：311kw3臺2冷8、凍水泵流量：322m/h 揚程：24m功率：37kw3臺3冷卻水泵流量：400m/h揚程：32m功率：55kw3臺4冷卻塔風機功率：11KW3臺5電熱水鍋爐額定熱功率：0.64MW，熱效率90%3臺6熱水泵流量：136m/h揚程：27.3m功率:18kw3臺7末端空調器12KW、8KW各10臺實際空調夏季運行120天，每天運行10小時，其中冷水機組一臺運行60天,兩臺同時運行60天；冬季運行120天，鍋爐每天運行9小時。根據以上設備參數和開啟情況可計算出改造前全年空調系統實際能耗：表2：節能改造前空調系統能耗情況表夏季空調機房耗電量748800KWh/季冬季空調機房耗電量813456KWh/季9、全年末端耗電量480000KWh/年全年空調系統總耗電量2042256KWh/年3.2 改造后空調能耗預測考慮改造后，設計最大小時制冷量為2450kw，熱負荷為1050kw，因此，夏季只需開啟2臺離心機組制冷，冬季只需開啟2臺熱水鍋爐制熱。同時末端系統改為VAV可變頻調節，總功率為192KW。改造后，夏季空調運行120天，冬季運行90天，平均每天運行8小時，平均負荷按峰值負荷的60%計算，預計改造后空調系統能耗如下：表3：節能改造后空調系統能耗情況表夏季空調機房耗電量352056KWh/季冬季空調機房耗電量429700KWh/季全年末端耗電量193500KWh/年全年空調系統總耗電量9752510、6KWh/年3.3 改造前后空調能耗比較根據以上計算，改造前后空調能耗比較如下：表4：節能改造前后空調系統能耗對比表項目節能改造前節能改造后節能率全年空調機房耗電量1562256KWh/年781756KWh/年50.0%全年空調末端耗電量480000KWh/年193500KWh/年59.7%全年空調系統總耗電量2042256KWh/年975256KWh/年52.2%4. 合同能源管理服務模式本項目合同能源管理服務采取節能量保證型+能源托管型的綜合服務模式。項目建設階段，由節能服務公司（以下簡稱EMCo）對本項目進行前期的工程投資，同時進行總體的項目建設管理、節能環節的質量控制及外圍協調工作（包11、括總包方的平行協調、專項監理工作及專項審計、驗收等），確保空調系統的節能改造的順利建設。項目竣工后，在合同能源管理服務期5年內，一方面業主按等額本息的形式分期支付EMCo前期投資費用（資金利率以實時銀行貸款利率為準）；另一方面業主也委托EMCo進行整個項目運行和維護工作，并向EMCo支付相關人工和材料費用，EMCo在保證預期節能量的前提下，通過進一步提高能源效率來降低能源費用，此時產生的額外收益全部由業主享有。合同服務期滿及業主付清全部款項之后，系統產權移交業主，合同能源管理服務結束。業主如有需求，可與EMCo續簽能源托管服務協議。5. 合同能源管理實施流程武漢市建委組織召開武漢建設大廈空調系12、統合同能源管理項目建議書的專家咨詢會議，根據專家咨詢意見，針對本項目實際情況，結合國務院、國家住建部、發改委、財政司等關于合同能源管理的相關文件，具體實施流程如下：（1）空調改造設計圖紙由設計院完成，本項目統一按照設計院的設計圖紙和方案和項目的實際情況，節能服務公司提出可實施性的項目建議書初稿；（2）由武漢市建委根據項目建議書，召開專家咨詢會討論，提出本項目宜采用節能量保證和能源托管型的合同能源管理模式，合同能源管理的節能計算基準和適宜合同期等可實施性意見并修改調整；（3）提出本項目實施進度計劃，本項目分2個主要系統工程（VRV系統和VAV系統）同步進行，考慮圖紙設計完善及核算周期15天、設備13、采購周期60天、施工安裝周期60天以及調試驗收15天，總工期90天；（4）項目建議書的匯報，形成決議；（5）以設計院的設計圖紙和方案為基礎進行招標選擇節能服務公司，節能服務公司應是取得國家發改委備案資格，具備暖通空調專業基礎和工程經驗，負責空調系統的投資、改造和運行管理服務；（6）通過武漢市建委指定造價咨詢機構進行成本核算，最終雙方確認節能服務公司項目投資金額，確定投資模式和合同年限，達成一致并簽訂服務合同；（7）根據時間進度進場施工，根據時間節點和合同規定，項目完工后，由第三方機構檢測，空調系統改造后達到設計的節能目標，進行驗收；（8）驗收合格后交付使用，在系統投入運營后，合同期內業主分年向14、節能服務公司支付改造的初投資及相應的資金費用；（9）項目交付使用后，進行專業托管，業主根據合同每年向節能服務公司支付托管費用，確保系統的穩定、節能運行；（10）合同能源管理服務期結束后，系統產權移交業主，能源托管可根據業主需求繼續實施。6. 結束語本項目結合因地制宜的技術改造方案，靈活引入節能量保證和能源托管型的合同能源管理理念，采用了能源投資、工程改造和能源管理相結合的整體配套服務模式，為武漢建設大廈空調改造的成功實施創造了良好的平臺。該模式一方面合理利用資源，緩解了政府資金壓力，另一方面有效縮短了回收期，降低了節能服務公司的資金風險，可以說為武漢市公共建筑的節能改造，起到了一定的推動作用，達到了節能減排的目的，對于武漢市兩型社會建設具有良好的示范意義。參考文獻1. 薛志峰. 既有建筑節能診斷與改造（2007）. 北京：中國建筑工業出版社，2007.2. 國家發改委，世界銀行，全球環境基金會，中國節能促進項目辦公室.2006中國合同能源節能項目案例.北京：中國經濟出版社，2006.（作者單位：湖北風神凈化空調設備工程有限公司、武漢市建筑設計研究院、武漢市城鄉建設委員會節能辦公室、武漢法斯克能源科技有限公司） （責任編輯： ）