大型購物中心節(jié)能方案.doc

購物中心節(jié)能技術(shù)方案簡介天然四季空調(diào)應(yīng)用技術(shù)部政策與市場建設(shè)部日前對外宣布:全國城鎮(zhèn)現(xiàn)有房屋進行節(jié)能改造蘊藏著超過兩萬億元的商機，應(yīng)盡快建立靈活的機制吸引各界投資，盡快啟動這個巨大的商業(yè)市場。 “全國城鎮(zhèn)現(xiàn)有房屋建筑面積為400億平方米,在2015年前需要進行改造的既有建筑約150多億平方米，每平方米房屋進行節(jié)能改造需要100-150元，這筆賬算下來，至少要兩萬億元，”,“建筑節(jié)能改造的項目可以用多種方式賣給有意愿的投資者(包括項目買斷、融資租賃、合同能源管理、托管服務(wù)等形式，并通過優(yōu)惠政策、完善的監(jiān)督機制和靈活多樣的運行機制保障投資回報率?！苯ㄖ芎?，包括空調(diào)、采暖、燈光、用水等已經(jīng)占到全國總能耗的30。提高樓宇節(jié)能率有多種手段，可以對外墻、屋頂進行隔熱處理和保溫，把建筑“裹”起來，使用真空密閉窗，對大型空調(diào)和鍋爐進行節(jié)能改造等，改造后的樓宇能耗將降低大約13。中國的“十一五”規(guī)劃提出，到2010年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的能源消耗要降低20。“對建筑實行節(jié)能改造將成為達到降耗指標、完成節(jié)能任務(wù)的一個重要突破口?！蹦芎奶攸c大型MALL作為公共建筑中的一種，由于建筑面積大、客流密度和各種照明、電器密度高，多采用中央空調(diào)系統(tǒng)對商場溫度、濕度進行控制，能量傳輸距離長、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備多，以用電為主，冬季采暖耗熱量較小。大型商場一般每天運行14個小時以上、全年基本沒有節(jié)假日，因此，與其他大型公共建筑或中小型商場相比，大型MALL單位面積耗電密度高、全年總耗電量大，節(jié)能潛力巨大，是公認的節(jié)能重點。下圖為賓館飯店、辦公寫字樓和商場等三類大型公共建筑的年耗電量多樣本散點圖（數(shù)據(jù)來自中國建筑能耗信息網(wǎng)）。圖1 各類大型公共建筑年耗電量散點圖由圖1可以看到，在相同建筑面積下，商場類建筑的年電耗遠高于其他幾類大型公共建筑。對賓館飯店、商場、寫字樓辦公樓三種類型建筑年電耗數(shù)據(jù)值進行單位面積的平均值比較，如圖2所示?？梢钥闯觯虉鲱惤ㄖ挝幻娣e全年耗電量接近200kWh/m2.a，幾乎是賓館飯店和辦公寫字樓的兩倍。 圖2 不同類型建筑單位面積平均全年耗電量1. 長江流域大型MALL用能現(xiàn)狀總電耗分析長江地區(qū)大型MALL耗能、特別是耗電量大、密度高，因此，近年來科研機構(gòu)、節(jié)能管理部門對大型商場進行了多次的能耗調(diào)查。例如，上海市曾對幾個大型商場的能耗調(diào)查分析結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯?，各商場相互之間用電量差異較大，單位建筑面積全年總耗電量為210370kW.h，電耗高的商場用電量是電耗低的商場的近兩倍。上海市大型商場單位建筑面積全年總電耗(kW.h)010020030040012345678910商場編號圖3 大型商場耗電量調(diào)查結(jié)果通過對數(shù)家大型商場進行了調(diào)查，得到其單位面積總耗電量和全年用水量數(shù)據(jù)如圖4所示。圖4 2006年大型商場能耗調(diào)查比較同樣可以看出，所調(diào)查的各商場相互之間用電量差異較大，單位建筑面積全年總耗電量在140285kWh之間，電耗高的商場用電量仍然可以達到電耗低的商場兩倍左右。用水量差異更為明顯，從5噸到30噸不等。上述差異表示大型商場和購物中心存在著很大的節(jié)能潛力。11分項電耗分析對于商場來講，空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和自動扶梯是其能源消耗比重最大的部分。大型MALL的各用電設(shè)備系統(tǒng)耗電量的份額如圖5所示。其中，空調(diào)系統(tǒng)所占比重最大，達到50；其次為照明系統(tǒng)，電耗達40；其余10為電梯。圖5 商場各環(huán)節(jié)耗電比例圖6 所調(diào)查商場各類照明燈具總安裝功率比例大型MALL的照明系統(tǒng)耗電量主要與各種燈具的安裝比例有關(guān)。圖6給出2006年各商場中各類照明燈具的總安裝功率比例?？梢钥闯觯笮蚐HOPING MALL照明系統(tǒng)普遍采用節(jié)能燈（筒燈）和T8/T5熒光燈作為通用光源。但是某些柜臺由于陳列商品的特殊需要，增加了一些照度極高的氣體放電燈(如鹵素?zé)?、金鹵燈等)或其他類型燈具，這樣就造成了室內(nèi)照明強度和功耗密度的大幅增加，也使溫度升高，客觀上增加了空調(diào)負荷。12空調(diào)系統(tǒng)分項電耗MALL空調(diào)系統(tǒng)的能耗大多主要由其負荷狀況決定。目前大型商業(yè)建筑的圍護結(jié)構(gòu)多采用玻璃幕墻等熱量易穿透材料構(gòu)建，通過圍護結(jié)構(gòu)進入室內(nèi)的冷負荷十分巨大；由于商品展示等要求，室內(nèi)照明及商品照明負荷大，而且持續(xù)時間長；此外，商場人員密集，來自人體的全熱負荷成為商場空調(diào)系統(tǒng)負荷的一個很重要部分。商場建筑的熱濕負荷密度大，導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)夏季開始的運行日期相對于其他建筑空調(diào)需提前，而且，由于大型商場內(nèi)區(qū)大、室內(nèi)發(fā)熱量高，冬季甚至也需要供冷。因此其空調(diào)系統(tǒng)能耗比重較大。大型商場的空調(diào)系統(tǒng)各設(shè)備耗電份額如圖7所示。圖7 商場空調(diào)系統(tǒng)各設(shè)備耗電比例其中，冷凍機電耗占23，冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔等水系統(tǒng)電耗合計占11.6%。由于大型商場基本采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，而空調(diào)箱風(fēng)機全年運行，因此商場空調(diào)系統(tǒng)中空調(diào)箱風(fēng)機電耗所占比重最大，達到了大型MALL空調(diào)系統(tǒng)總用電的65.4%，浪費最嚴重、節(jié)能潛力最大。因此，大型商場節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是空調(diào)風(fēng)機系統(tǒng)。2. 大型MALL主要節(jié)能策略和手段大型商場節(jié)能涉及的環(huán)節(jié)和方面較多，問題較復(fù)雜，其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是空調(diào)系統(tǒng)、特別是風(fēng)機系統(tǒng)。相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能策略和手段包括：空調(diào)箱風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)，冷凍水末端變流量溫度控制、利用新風(fēng)冷卻，以及商場不同空間風(fēng)壓控制以避免冷熱不均等三方面。21空調(diào)箱風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)（1）系統(tǒng)現(xiàn)狀某大型MALL建筑面積約51萬m2，空調(diào)面積約38萬m2，冬季采用燃氣鍋爐采暖，夏季以離心式冷機為冷源，采用定風(fēng)量全空氣系統(tǒng)，共有不同型號的空調(diào)箱530臺，各型號的空調(diào)箱臺數(shù)及其風(fēng)機功率情況統(tǒng)計如表1所示：表1 空調(diào)箱風(fēng)機功率規(guī)格統(tǒng)計功率(kW)301512118.87.57.25.53.632.42.21.81.60.8臺數(shù)3381222912128452125315647整個建筑的全年用電情況如圖8所示，空調(diào)系統(tǒng)各部分的能耗如圖9所示：圖8 某大型商業(yè)中心各月電耗統(tǒng)計圖9 某大型商業(yè)中心空調(diào)系統(tǒng)各部分的能耗整個建筑的年平均耗電為181kWh/m2，其中空調(diào)系統(tǒng)耗電為82.7kWh/m2，占了整個建筑電耗的45.9%。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在夏季，空調(diào)系統(tǒng)耗電中有超過60%為風(fēng)機耗電，而冬季由于采用了燃氣鍋爐，該比例更是超過了90%。全年統(tǒng)計下來，為其中風(fēng)機能耗約為60.5 kWh/m2，約占總空調(diào)電耗的73.2%。（2）變頻調(diào)節(jié)的可行性造成上述大型商場空調(diào)箱風(fēng)機電耗巨大的主要原因是，空調(diào)系統(tǒng)采用定風(fēng)量系統(tǒng)，風(fēng)機并沒有根據(jù)商場中的負荷變化而調(diào)節(jié)。而商場中人流密度的變化較大，因此最有效的節(jié)能方案之一就是采用風(fēng)機變頻控制調(diào)節(jié)策略，將定風(fēng)量系統(tǒng)改變?yōu)樽冿L(fēng)量系統(tǒng)。采用風(fēng)機變頻控制調(diào)節(jié)時，在保證送風(fēng)溫度和室內(nèi)溫度不變的前提下，當室內(nèi)負荷為最大室內(nèi)負荷的一半時，風(fēng)機的風(fēng)量可以降到額定風(fēng)量的50%，風(fēng)機電耗可以降到其額定功率的1/8，具有極大的節(jié)能潛力。通過模擬計算，可得到該商場全年的逐時室內(nèi)負荷曲線如圖10所示?？梢钥闯?，商場全年需要空調(diào)制冷，負荷變化不大。圖10 某大型商場全年逐日室內(nèi)負荷曲線以某兩日為例，其逐時室內(nèi)負荷變化如圖11所示?？梢钥闯?，由于人員數(shù)量的變化，空調(diào)系統(tǒng)一日之內(nèi)負荷變化較大，空調(diào)箱風(fēng)量應(yīng)相應(yīng)地進行調(diào)節(jié)。圖11 某大型商場某兩日逐時室內(nèi)負荷曲線若保證送風(fēng)溫度不變，通過變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)量，可分別計算得到上述兩日內(nèi)定速風(fēng)機和變頻風(fēng)機的逐時運行功率變化如圖12所示。圖12 兩種風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)策略下空調(diào)箱逐時運行功率比較由上圖可以看出，變頻風(fēng)機在部分負荷時運行功率要遠低于定速風(fēng)機的功率，所以從全年累計運行能耗比較來看，兩者相差很大。經(jīng)計算得到定速風(fēng)機全年累計電耗為60.5kWh/m2，而變頻風(fēng)機全年累計電耗為26.1 kWh/m2。（3）經(jīng)濟性分析上述風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性分析如表2所示：表2 風(fēng)機變頻經(jīng)濟性分析變頻前風(fēng)機電費(萬元)1397.6變頻后風(fēng)機電費(萬元)603.6年節(jié)省費用(萬元)794.0通過上述分析可知，對于大型MALL的空調(diào)風(fēng)機系統(tǒng)，采用變頻風(fēng)機節(jié)電效果明顯，回收期短，是被實踐證明切實有效的節(jié)能手段。此外，對于冷卻塔的風(fēng)機，目前狀況也是不論負荷如何變化、總是把所有的冷卻塔風(fēng)機打開，定速運轉(zhuǎn)、電耗較大。與空調(diào)箱風(fēng)機變頻類似，對冷卻塔的風(fēng)機最好也用變頻調(diào)速方式，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)水溫而不用裝電動水閥，這樣可在保證冷機正常運行的前提下，用很少的投資實現(xiàn)大幅度降低電耗的目標。另外在每臺空調(diào)箱的冷凍水系統(tǒng)上加裝電控比例閥，和風(fēng)量調(diào)節(jié)同步進行調(diào)節(jié)，可以使溫度控制精度更加準確，同時也可以在低流量時降低水的流量從而減少主機的能耗。22充分利用新風(fēng)自然冷源大型商業(yè)建筑由于照明和客流量的影響，內(nèi)部發(fā)熱量很大；這類建筑往往體形系數(shù)很大，熱量不易散出。通過對一些商場空調(diào)系統(tǒng)的測試分析發(fā)現(xiàn)，許多商場的新排風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計時，僅考慮到冬夏季典型工況，過渡季和冬季無法從室外引入新風(fēng)作為免費冷源。反映在具體的設(shè)計上，有的因為新風(fēng)道面積設(shè)計過小，不能滿足過渡季和冬季的新風(fēng)用量，有的雖然新風(fēng)道面積可以滿足大量使用新風(fēng)的要求，卻因為沒有設(shè)計相應(yīng)的排風(fēng)系統(tǒng)，仍然無法充分利用新風(fēng)。導(dǎo)致商場內(nèi)部出現(xiàn)內(nèi)部過熱的現(xiàn)象，也使得空調(diào)的開啟時間延長。商場建筑的這個特點還導(dǎo)致夏季夜間商場內(nèi)部的熱量無法排出，造成第二天冷機開機時能耗較大或開機預(yù)冷時間的延長?？紤]商場的營業(yè)時間通常是每天早晨9：00至晚上22：00左右，可以在夜間外部氣溫低于商場內(nèi)溫度的時候，通過自然通風(fēng)或機械通風(fēng)的手段利用大量新風(fēng)帶走一部分負荷，達到節(jié)約空調(diào)能耗的目的。對于某大型商場，過渡季和冬季商場內(nèi)偏熱；過渡季室內(nèi)溫度達到29，問題在于空調(diào)系統(tǒng)沒有設(shè)計相應(yīng)的排風(fēng)系統(tǒng)而不能充分使用新風(fēng)。針對其排風(fēng)系統(tǒng)制訂改造方案，在商場2至5層的背面?zhèn)葔υ鲈O(shè)32臺排風(fēng)扇，營業(yè)區(qū)吊頂增設(shè)回風(fēng)口，在過渡季和冬季室內(nèi)回風(fēng)可經(jīng)吊頂由排風(fēng)扇排出室外，以保證可有足夠新風(fēng)抵消室內(nèi)冷負荷，并實現(xiàn)了過渡季全新風(fēng)節(jié)能運行。圖13為某層空調(diào)通風(fēng)示意圖。圖13 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖改造前，商場最大新風(fēng)量25萬m3/h，改造后可達65萬m3/h，新風(fēng)量為原來新風(fēng)量的2.6倍。改造后，不僅提高了過渡季和冬季室內(nèi)的新鮮空氣量，改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)，使得過渡季室內(nèi)溫度降到25左右；同時由于充分利用室外自然冷源，冷機全年的運行天數(shù)約縮短了20天。整個項目每年可節(jié)電36萬度. 由此可見，對商場進行通排風(fēng)系統(tǒng)的改造，通過全面分析、使得商場有足夠的排風(fēng)，才能充分利用室外自然冷源、有效提高舒適性，同時達到節(jié)能的目的。23通過風(fēng)壓控制避免冷熱不均MALL建筑在冬季的時候，由于內(nèi)部空間較大，高度較高，導(dǎo)致煙囪效應(yīng)較強，容易造成冷熱不均的現(xiàn)象。解決這個問題的有效方法是合理的匹配新排風(fēng)機，維持室內(nèi)空間正壓，避免無組織的新風(fēng)引入。某大型商場一四層冷熱嚴重不均，突出表現(xiàn)為冬季四層偏熱、一層偏冷，出現(xiàn)了一層售貨員穿羽絨服、四層售貨員穿短袖襯衫的有趣現(xiàn)象。下圖是某年11月29日各層的溫度實測值。可以看出，商場一層的空氣溫度較低只有1315度，但是四層溫度高達2627度，冷熱不均導(dǎo)致商場的舒適性下降。圖14 商場各層溫度分布經(jīng)分析，該商場出現(xiàn)上述問題的根本原因是雙風(fēng)機系統(tǒng)的送風(fēng)機和回風(fēng)機不匹配。下圖是一臺較典型空調(diào)機組的回風(fēng)、排風(fēng)、新風(fēng)和送風(fēng)道的實際測量值。可以看出，其新風(fēng)管實際成了排風(fēng)管, 導(dǎo)致一層嚴重負壓，商場大門處有大量新風(fēng)涌入，使新風(fēng)負荷加大。同時，送風(fēng)機和回風(fēng)機也都嚴重偏離工況點，風(fēng)機效率低下，空調(diào)箱電耗偏高。圖15 商場空調(diào)箱示意圖商場設(shè)計的最小新風(fēng)比為12，可是由于送回風(fēng)機不匹配，使得室內(nèi)負壓很大，漏風(fēng)嚴重。整個商場實際新風(fēng)比常年高30左右。針對此問題，通過改變各臺空調(diào)機組送、回風(fēng)機電機的皮帶輪，適當提高送風(fēng)機轉(zhuǎn)速和降低回風(fēng)機轉(zhuǎn)速來進行改造，取得了良好的效果。新風(fēng)漏風(fēng)量大量減少，室內(nèi)的熱舒適性有一定的提高，一層冬季偏冷和夏季偏熱現(xiàn)象有所好轉(zhuǎn)；由于新風(fēng)量減少，空調(diào)系統(tǒng)的電耗有所下降。2.4.營業(yè)區(qū)域的照明系統(tǒng)的節(jié)能改造百貨區(qū)一次照明功率通常按20-30w/配置，二次照明按不同經(jīng)營品類合理配置，要求不低于25-35w/。由于消費者普遍比較喜歡明亮的商場這一消費習(xí)慣，因此在營業(yè)期內(nèi)客流低谷與高峰時間內(nèi)，動態(tài)的調(diào)整照度是非常必要的。商場營業(yè)區(qū)域的一般照明平均照度按350LuX400LuX為標準，可以將原來的36w普通T8日光燈改裝為高效節(jié)能稀土三基色T5防眩光格柵日光燈（其產(chǎn)品與現(xiàn)使用的T8燈管節(jié)能約40%。）或H型28w *3高效節(jié)能燈盤。目前多數(shù)商場的普通照明 都以普通T8（18w3）日光燈燈盤和節(jié)能筒燈（緊湊型熒光燈）+筒燈+小功率金鹵燈為主光源，平均水平間隔距離為1.32.5米。小于10w/。照度略顯不足。如改用的稀土三基色T5燈管其光通量超過T8燈管30%，按通道與鋪位1：3分布，在燈具數(shù)量不變，功率不變的情況下，鋪位照度可達300LuX 以上。同時燈具使用壽命大大提高。所有3P燈盤做雙路開關(guān)控制，以便根據(jù)具體營業(yè)時段和情況隨意選擇1只、2只、3只開燈數(shù)量，亮度可以按照需求控制控制，達到節(jié)電的目的。同時，對于大型MALL，由于筒燈數(shù)量巨大，整個照明功率已經(jīng)達到總電耗的40%以上，如果能夠采用能源合同管理模式進行節(jié)能改造，可以嘗試用等光效的高流明LED燈具來進行節(jié)能改造，在基本達到原有照度水平的基礎(chǔ)上可以大幅降低照明能耗60%以上。這個方式將成為未來三年內(nèi)國內(nèi)大型MALL照明節(jié)能改造的主流。這里面有個新的概念需要人們逐漸認識：-節(jié)能燈仍然有50%以上的節(jié)能空間，這就是新技術(shù)和新材料給人們帶來的期望。外廣場和外立面照明：在近泛光照明燈具上，可以改用平板式熒光燈，對比原來的高壓鈉燈/金屬鹵化物燈，將節(jié)約50%的電能。在照明回路變壓器側(cè)使用三相平衡節(jié)電器：該設(shè)備為從日本EPOCH愛好電機株式會社引進的全能型節(jié)電設(shè)備，其優(yōu)點是可以穩(wěn)定和優(yōu)化過高的電壓、濾除因大量使用節(jié)能燈及其他單相非線性負荷而產(chǎn)生的3、5次諧波并改善三相不平衡狀態(tài)，在基本保證營業(yè)面的照明效果的前提下，可以節(jié)約照明用電15%左右。燈光環(huán)境設(shè)計是營造賣場氛圍的重要手段，其目的是為了更好的展示商品、吸引顧客、提升銷售，達到功能性與藝術(shù)性和資源與成本節(jié)約兼顧的目的。以高于國家照度一般標準的400LX為商場的最低照度標準，是根據(jù)國家規(guī)范，結(jié)合多年實踐證明的結(jié)果，這樣的照明環(huán)境能滿足顧客對舒適度和節(jié)能的需求，有助于延長顧客停留時間，激發(fā)顧客的購買欲望。商場照明設(shè)計應(yīng)以人為本，創(chuàng)造良好、舒適的照明環(huán)境，照明節(jié)能改造要使整個空間光照均勻，不僅要考慮節(jié)能，還需保障照度，避免出現(xiàn)昏暗和眩光現(xiàn)象，否則會給顧客帶來生理和心理上的不適，減少顧客停留時間，影響商場銷售，同時也會影響賣場人員情緒，降低服務(wù)質(zhì)量，不利于企業(yè)形象的傳播。另外，節(jié)能、降低成本、是企業(yè)經(jīng)營永遠的選擇，便于操作和維修等因素亦必須考慮，以體現(xiàn)綜合收益最大化。2.5.電梯節(jié)能1VVVF改造升降電梯可采用全可控有源能量回饋器進行節(jié)能。采用變頻調(diào)速的電梯啟動運行達到最高運行速度后具有最大的機械動能，電梯到達目標層前要逐步減速直到電梯停止為止，這一過程是電梯曳引機釋放機械動能的過程。此外，升降電梯還是一個勢能性負載，為了均勻拖動負荷，電梯由曳引機拖動的負載由載客轎廂和配重平衡塊組成，只有當轎廂載重量約為50%（噸載客電梯乘客為人左右）時，轎廂和對重平衡塊才相互平衡，否則，轎廂和對重平衡塊就會有質(zhì)量差，使電梯運行時產(chǎn)生機械位能。電梯運行中多余的機械能（含位能和動能）通過電動機和變頻器轉(zhuǎn)換成直流電能儲存在變頻器直流回路中的電容中，目前國內(nèi)絕大多數(shù)變頻調(diào)速電梯均采用電阻消耗電容中儲存電能的方法來防止電容過電壓，但電阻耗能不僅降低了系統(tǒng)的效率，電阻產(chǎn)生的大量熱量還惡化了電梯控制柜周邊的環(huán)境。有源能量回饋器的作用就是能有效的將電容中儲存的電能回送給交流電網(wǎng)供周邊其他用電設(shè)備使用，節(jié)電效果十分明顯，一般節(jié)電率可達15