【學(xué)員問題】大型商業(yè)建筑低成本節(jié)能改造的技術(shù)分析？

　　【解答】1、前言

　　國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要提出，到2010年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十五”期末降低20%，即“十一五”期間年均降耗4%，2006年平均降耗1.2%.2007年10月，全國人大通過《中華人民共和國節(jié)約能源法（修正）》，明確規(guī)定年綜合能源消費總量一萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上的用能單位為用能重點監(jiān)測單位，重點用能單位需要重點進(jìn)行節(jié)能規(guī)劃和節(jié)能改造，而大型商業(yè)建筑基本都屬于重點用能單位。在競爭日益激烈的情況下，節(jié)能問題就顯得更加緊迫。

　　2、大型商業(yè)建筑能耗現(xiàn)狀

　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，我國商業(yè)建筑（酒店、寫字樓、大型商場、綜合性大樓等）的面積日趨擴(kuò)大，商業(yè)建筑的面積占全國建筑總面積的25.4%，目前已經(jīng)建成的高級賓館約2000幢，高級寫字樓3000多家，大型醫(yī)院800余家，大型商場800余家。

　　一般情況下，大型商業(yè)建筑除特殊設(shè)備使用外，主要的能耗包括中央空調(diào)系統(tǒng)能耗、照明系統(tǒng)能耗、冷熱水能耗、動力及其它能耗。以上海地區(qū)為例，建筑中照明系統(tǒng)能耗比例約為10%～20%，空調(diào)系統(tǒng)的能耗約為40%～60%，其它動力系統(tǒng)的能耗約為30%～40%.

　　3、大型商業(yè)建筑主要的低成本節(jié)能改造措施

　　對于大型商業(yè)建筑而言，主要的節(jié)能對象有中央空調(diào)、給排水、照明和電氣節(jié)能。

　　3.1中央空調(diào)低成本改造技術(shù)

　　中央空調(diào)能耗占商業(yè)建筑總能耗的40%～60%，因此中央空調(diào)節(jié)能是商業(yè)建筑節(jié)能的重要手段。從目前中央空調(diào)運行情況來看，普遍存在“大馬拉小車”的情況，即中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)和水泵等設(shè)備的選型都大于系統(tǒng)實際負(fù)荷需求，造成大量能量的浪費，盡管目前針對中央空調(diào)節(jié)能改造的手段很多，但大多數(shù)改造難度大，改造成本也高，如采用地源和水源熱泵技術(shù)、冰蓄冷技術(shù)等。目前，能夠應(yīng)用在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造且成本較低的技術(shù)手段主要有以下幾種。

　　3.1.1中央空調(diào)自動控制技術(shù)（BA）

　　中央空調(diào)自動控制技術(shù)可以方便的與樓宇自動控制技術(shù)實現(xiàn)集成聯(lián)網(wǎng)控制，可以根據(jù)商業(yè)建筑實時的負(fù)荷調(diào)整主機(jī)和其它空調(diào)設(shè)備，在保證室內(nèi)溫度和濕度的前提下，盡可能的節(jié)約能源。中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)包含冷熱源（制冷主機(jī)、鍋爐等）的控制、水泵（冷凍泵、冷卻泵、熱水泵、補(bǔ)水泵等）控制、冷卻設(shè)備（冷卻塔、冷卻井）控制、末端設(shè)備（新風(fēng)機(jī)組、組合式空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管等）控制以及各種風(fēng)機(jī)、閥門等的控制。

　　采用中央空調(diào)自動控制技術(shù)的主要優(yōu)點有：可以自動檢測室溫，降低空調(diào)設(shè)備的能耗；提供能夠自動調(diào)節(jié)的舒適環(huán)境；預(yù)防突發(fā)事故發(fā)生，保護(hù)設(shè)備的投資；延長設(shè)備使用壽命，降低管理運作成本；將整個建筑內(nèi)的所有空調(diào)設(shè)備統(tǒng)一管理；在圖形化操作界面上完成一切操作。其主要的缺點和不足表現(xiàn)在：需要現(xiàn)場二次編程，人為因素影響大；由于缺乏先進(jìn)的控制算法模型，節(jié)能效果不理想；后期維護(hù)成本高；節(jié)能效果難以評估。

　　3.1.2主機(jī)房模糊變頻控制技術(shù)

　　主機(jī)房模糊變頻控制系統(tǒng)主要對冷凍機(jī)房內(nèi)的耗能設(shè)備進(jìn)行節(jié)能運行管理，由于冷凍機(jī)房設(shè)備耗能占到商業(yè)建筑能耗的50%左右，因此該技術(shù)在商業(yè)建筑中的應(yīng)用就非常有價值。

　　主機(jī)房模糊變頻技術(shù)主要優(yōu)勢有：節(jié)能改造只是局限于主機(jī)房，改造周期短，容易實現(xiàn)；大型商場的空調(diào)節(jié)能率高達(dá)20%以上；投資較少，投資回收期短，一般為三年左右；也可以方便地將末端設(shè)備的變頻控制納入本系統(tǒng)；將該系統(tǒng)與BA系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)或配合使用也非常方便。其不足在于：節(jié)能率隨季節(jié)與客流變化波動，節(jié)能率測定工作量較大；該系統(tǒng)壽命較短，約為15年。

　　3.1.3新風(fēng)換氣技術(shù)

　　大型商業(yè)建筑為人群極為密集的場所，而且空調(diào)運行時，一般來說除一樓外其它樓層門窗較為密閉，從而使室內(nèi)自然換氣次數(shù)極少。需要依靠空調(diào)系統(tǒng)輸送新風(fēng)到室內(nèi)，同時排風(fēng)系統(tǒng)需要將室內(nèi)空氣與新風(fēng)量相同的數(shù)量到排出室外，以滿足人群對衛(wèi)生的要求。由于夏季排風(fēng)溫度較低而新風(fēng)溫度較高，讓新風(fēng)與排風(fēng)進(jìn)行熱交換，以降低新風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度，可以節(jié)省制冷機(jī)大量的冷量，因而也是一種科學(xué)的節(jié)能措施。

　　采用新風(fēng)換氣技術(shù)主要的優(yōu)點有：可以將室內(nèi)空氣的冷熱量回收，大量節(jié)省冷凍機(jī)或鍋爐耗能；大型商場的空調(diào)節(jié)能率可高達(dá)20%；投資較少，投資回收期短，一般為兩年。其主要的缺點和不足在于：體積較大，需要較大的空調(diào)機(jī)房，并且改造風(fēng)管系統(tǒng)，對于已建成的商場改造難度較大；由于空氣積塵需要定期清理，因此維護(hù)工作量也比較大。

　　3.2照明節(jié)能技術(shù)

　　在商業(yè)建筑中，照明能耗一般僅次于中央空調(diào)，但是照明節(jié)能改造必須要在保證建筑內(nèi)照度的基礎(chǔ)上才能完成，如果以犧牲照度來實現(xiàn)節(jié)能會使建筑內(nèi)人員感到不舒適，影響商業(yè)建筑的經(jīng)營效果。常用的照明節(jié)能低成本改造技術(shù)有更換節(jié)能器具、安裝照明節(jié)電器和照明自動控制系統(tǒng)。

　　3.2.1更換節(jié)能照明器具

　　目前，商業(yè)建筑中使用的燈大多數(shù)是T8型熒光燈、緊湊型熒光燈或用于突出商品和建筑特點而使用的金鹵燈、鹵鎢燈等。大型商場由于實際使用的需求和安裝特點，燈具更換難度較大，但是在大型超市、寫字樓、醫(yī)院及商業(yè)建筑大型的地下停車場內(nèi)普遍使用的是T8熒光燈，照明時間也很長，因此，更換燈具有廣闊的節(jié)能前景。

　　根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，節(jié)能燈比白熾燈節(jié)電80%，壽命是白熾燈的5倍，光效是白熾燈的3.5倍。盡管節(jié)能燈成本比白熾燈要高幾倍，但價格的差距可以在以后的使用中節(jié)省出來，并且更加劃算。

　　實踐證明，在不影響照明效果的前提下更換節(jié)能光源和燈具是最行之有效的照明節(jié)能措施。但是目前節(jié)能燈具層出不窮，產(chǎn)品質(zhì)量也良莠不齊，選擇更換照明燈具要嚴(yán)格按照實際使用的需求選擇合適的產(chǎn)品。

　　3.2.2安裝照明節(jié)電器

　　安裝照明節(jié)電器可以起到穩(wěn)壓、濾波、提高功率因數(shù)的作用，達(dá)到節(jié)能與延長燈具使用壽命的效果。但是，安裝照明節(jié)電器在電力品質(zhì)較好的建筑物中效果不明顯，有的會降低建筑中的照度，因此在對照度有嚴(yán)格要求的場合，不適合使用照明節(jié)電器。

　　3.2.3照明自動控制系統(tǒng)

　　智能燈光控制系統(tǒng)可以智能化的、靈活的控制大型商業(yè)建筑燈光系統(tǒng)的啟停及調(diào)光，在保證照度的同時盡可能地使燈光系統(tǒng)更節(jié)能及具有更藝術(shù)化的表現(xiàn)能力。具體包括自動定時開閉燈光；根據(jù)照度自動開閉；根據(jù)照度自動調(diào)光；變換預(yù)設(shè)的場景亮燈模式。

　　照明自動控制技術(shù)的主要優(yōu)勢有：可以靈活地進(jìn)行場景控制；根據(jù)照度或人員進(jìn)入情況控制照明；可以用計算機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行控制管理，提高效率；可以遙控控制。其主要缺點和不足有：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較高水平的運行維護(hù)人員；節(jié)能效果評估較為困難；該系統(tǒng)以提高管理效率為主，節(jié)能為輔，可計量的節(jié)能率并不高。

　　3.3建筑物給/排水系統(tǒng)節(jié)能

　　商業(yè)建筑用水量是建筑能耗的重要組成部分，目前，面對水資源日益緊缺的局勢，商業(yè)建筑節(jié)水也具有重要的意義。但是由于其建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，改造難度大，某些技術(shù)（如中水回用等）在既有建筑中難以實現(xiàn)。常用的給/排水低成本改造技術(shù)有：更換節(jié)水器具和空調(diào)冷卻水節(jié)水。

　　3.3.1更換節(jié)水器具

　　使用節(jié)水器具是商業(yè)建筑節(jié)水最直接的手段，如安裝節(jié)水型馬桶、安裝紅外感應(yīng)型水龍頭、節(jié)水型淋浴器；或者安裝節(jié)水閥（可以往水龍頭或淋浴頭的出水中加氣泡），節(jié)省大量用水。

　　3.3.2冷卻水節(jié)水技術(shù)

　　空調(diào)冷卻水的用水量巨大，夏季用水量占商場、寫字樓總用水量的50%，對于一個循環(huán)水量1000m3/h的冷卻水系統(tǒng)，正常的蒸發(fā)水量約8.5m3/h，每天約100噸；漂水量約2.5m3/h，每天約30噸；排污水量約4m3/h，每天約50噸。其中，除蒸發(fā)水量是必要的損失以外，漂水和排污水都有巨大的節(jié)水空間。

　　在冷卻塔風(fēng)扇下方，通過一定波形的擋水板，阻止水滴飛濺，可以有效地減少冷卻水漂水量80%，但是空氣阻力有所上升。

　　利用冷卻塔的排污水沖廁和進(jìn)行綠化灌溉是冷卻水節(jié)水的重要措施。一般來說，大型商業(yè)建筑的沖廁水量大于冷卻水的排污水量的50%以上，用冷卻水沖廁的好處為：加大排污水量，提高了冷卻水質(zhì)；節(jié)省了冷卻塔的加藥量；低溫自來水的補(bǔ)充降低了冷卻水溫，從而減少了主機(jī)與冷卻塔耗電。

　　3.4電氣節(jié)能

　　商業(yè)建筑電氣節(jié)能主要的改造措施有安裝改善電力品質(zhì)設(shè)備、電梯動能回饋節(jié)能、扶梯節(jié)能控制系統(tǒng)。

　　3.4.1安裝改善電力品質(zhì)設(shè)備

　　諧波和無功功率的大量存在，不僅會給商業(yè)建筑設(shè)備的正常使用帶來不利影響，也會干擾電力計量，造成用電損失。通過安裝改善電力品質(zhì)設(shè)備可以有效改善商業(yè)建筑的用電質(zhì)量，在賓館和寫字樓的節(jié)能效率可以達(dá)到8%～15%.

　　改善電力品質(zhì)節(jié)能的優(yōu)勢主要有：設(shè)備安裝在建筑物的配電房內(nèi)，改造不影響營業(yè)；改造工程量小，易于實現(xiàn)；投資小，見效快，節(jié)能效果易于測量與評估。主要的不足有：高壓側(cè)節(jié)能設(shè)備的安裝要取得電力部門的許可，給改造帶來一定的難度；電力品質(zhì)隨項目的不同有不同的解決方式，前期調(diào)研評估的工作量較大。

　　3.4.2電梯動能回饋節(jié)能技術(shù)

　　變頻調(diào)速器通過電動機(jī)可以將電梯減速，或轎廂和對重平衡塊的質(zhì)量差帶來的電梯運行時的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能存儲在變頻器直流環(huán)節(jié)的大電容中，通過有源能量回饋器將大電容中儲存的電量無消耗地回送給電網(wǎng)。從而達(dá)到節(jié)電目的，又無耗電發(fā)熱大功率電阻，大大改善了系統(tǒng)的運行環(huán)境。

　　通過分析計算和樣機(jī)實測表明，電梯的梯速越快，樓層越高，機(jī)械傳動消耗越小，則可以回送電網(wǎng)的能量就越多，最多回送電量可達(dá)電梯總消耗量的40%.

　　3.4.3扶梯節(jié)能控制系統(tǒng)

　　在扶手電梯的入口處增加載客感應(yīng)器，無乘客到達(dá)時停止運行。當(dāng)有乘客到達(dá)入口感應(yīng)區(qū)域時，電梯自動啟動運行。在一個運客周期后如沒有新乘客到達(dá)，電梯也會自動停止運行。運客周期從最后一位乘客到達(dá)時開始計算。

　　電梯的啟動和停止平穩(wěn)順暢，無跳動感覺。啟動時逐漸加速到全速，停止時逐漸減速到零速。

　　扶梯節(jié)能控制系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，通常節(jié)能效率可以達(dá)到20%～60%.

　　4、節(jié)能技術(shù)的比較分析

　　目前，商業(yè)建筑中節(jié)能技術(shù)很多，結(jié)合目前商業(yè)建筑的節(jié)能現(xiàn)狀，可以對上述低成本改造技術(shù)進(jìn)行模糊分析比較，比較結(jié)果如下表所示。

　　通過比較可以發(fā)現(xiàn)，商場的節(jié)能改造應(yīng)優(yōu)先選擇以下四種技術(shù)：主機(jī)房模糊變頻控制系統(tǒng)；更換節(jié)能光源與燈具；冷卻水節(jié)水技術(shù)；安裝改善電力品質(zhì)設(shè)備。它們共同的特點主要體現(xiàn)在：

　�。�1）節(jié)能技術(shù)成熟，節(jié)能改造量大，風(fēng)險小；

　�。�2）節(jié)能改造簡單，成本低，不影響商業(yè)建筑正常使用；

　�。�3）節(jié)能效益可計量，能夠方便進(jìn)行節(jié)能比較和分析；

　　（4）投資回收期短，投資回報高。

　　5、結(jié)束語

　　據(jù)統(tǒng)計，大型商業(yè)建筑能耗大，其單位建筑面積的能耗是住宅的10-15倍，大約有25%-30%的節(jié)能空間。由于成本的原因，大型商業(yè)建筑偏向采用無成本或低成本的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行改造。從節(jié)能投資與收益比較而言，節(jié)能改造應(yīng)該優(yōu)先考慮主機(jī)房模糊變頻控制系統(tǒng)、更換節(jié)能光源與燈具、冷卻水節(jié)水技術(shù)以及安裝改善電力品質(zhì)設(shè)備。

　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。