关于公共建筑空调工程设计能效比限值

公共建筑空调系统能耗现状目前,我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。其中,北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为1.6亿吨标煤/年,占我国2004年煤产量的11.4%;建筑用电和其它类型的建筑用能(炊事、照明、家电、生活热水等)折合为电力,总计约为5500亿度/年,占全国社会终端电耗的27%~29%,大型公共建筑的节能迫在眉睫。

关于公共建筑空调工程设计能效比限值

调查结果表明,我国大型公共建筑的单位面积耗电量为住宅的10~20倍,能源浪费现象严重,有很大的节能潜力。对于南方地区的公共建筑能耗中,空调系统的能耗约占建筑总能耗的50%~60%,故空调系统的节能是公共建筑节能的关键。目前,我国中央空调系统的冷水机组主要以电力为主,其单位面积能耗因建筑所处的气候区以及建筑类型有所差异。例如,北京中央空调系统单位面积平均耗电量约为20~120kWh/(m2·年)。

其中,政府办公建筑能耗约为30kWh/(m2·年),甲级写字楼约为20~70kWh/(m2·年),酒店约为30~70kWh/(m2·年),大型商场约为70~150kWh/(m2·年)。其中冷源一般为10~50kWh/(m2·年),而输配系统(水系统和风系统)电耗却高达10~70kWh/(m2·年),可见输配系统的运行能耗是目前中央空调系统的能耗大户;重庆市公共建筑中央空调系统单位面积能耗也不等,有的高达160W/m2,有的只有76W/m2,平均值为129W/m2,其中商场和酒店的平均能耗占建筑总能耗的比例分别为34.59%和34.13%;上海公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值为127W/m2;武汉市公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值为115.6W/m2;均高于日本东京的公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值112.8W/m2。

我国空调能效的评价指标在20世纪80年代后期,宾馆酒店建筑兴起,由于这类建筑普遍采用了中央空调系统,故能耗大幅度增加。为了降低此类建筑的能耗,中国建设部于1993年9月27日颁布了节能标准,并于1994年1月强制性实施。此项政策是通过在设计阶段采用适当的方法,从而达到降低或控制宾馆能耗的目的。此政策根据宾馆建筑的不同等级和外部环境,提出了建筑围护结构、空调系统和自动控制系统的要求。

目前,我国对于空调系统能效的评价只是停留在对空调系统的部分设备的能效限制。比如,我国于2004年颁布实施的“单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级GB19576-2004”标准中对风冷式、水冷式空调机能效比以及能源效率等级指标均作了规定;又如:于2001年颁布实施的“蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组GB/T18430.1-2001”中也已对风冷和蒸发冷却式以及水冷式的往复活塞式机组、涡旋式机组、螺杆式机组、离心式机组的制冷性能系数作了限定;于2001年颁布实施的“蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组户用和类似用途的冷水(热泵)机组GB/T18430.2-2001”中提出了机组名义制冷量较小的水冷式、风冷式、蒸发冷却式的制冷机组的制冷系数限值;还在2004年颁布实施的“冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577-2004”中也对不同冷量范围的冷水机组的能源效率或能源效率等级指标作了规定。另外,在2005年颁布实施的“公共建筑节能设计标准GB50189”中也只对单个空调设备的能耗限值作了规定,例如对一些冷水(热泵)机组制冷性能系数(COP);冷水(热泵)机组综合部分负荷性能系数;单元式机组能效比;溴化锂吸收式冷水机组性能系数等分别作了限定。周边全年负荷系数PAL、空调能量消耗系数CEC等节能指标可以用于设计院在进行空调系统的设计时验算之用。针对房间空调器,我国发展与改革委员会、国家质量监督检验检疫总局、国家认证认可监督管理委员会于2004年11月29日联合发布了《房间空调器能源效率标识实施规则》。

空调工程设计能效比空调工程设计能效比指空调工程的设计总冷负荷与整个空调工程所有耗电设备的耗电总功率之比,可用来衡量整个空调系统的能效状况。该指标的建立是以空调系统整体为着眼点,这正是DEER区别于其它评价空调设备能效指标的特点。空调工程设计能效比DEER可用来评价整个空调工程在设计阶段的设计水平,判断其是否达到节能设计标准

对提高空调工程的整体设计水平有一定的促进作用。

空调工程设计能效比的计算方法

空调工程的组成除VRV直接蒸发冷却空调系统外,间接供冷的空调系统(空调工程)均可划分为冷源系统(包括冷源机组和冷却水系统)、水系统(指冷冻水系统)、风系统(包括所有的末端送风设备)三个子系统。

空调工程设计能效比(DEER)的计算空调工程设计能效比(DEER)的计算式:

DEER=ΣQ/ΣN(2.1)

式中:ΣQ——空调工程的设计总冷负荷,kW

ΣN——空调工程耗功率,kW

其中:ΣN=N1+N2+N3+N4+N5

N1——电机驱动压缩机的冷水(热泵)机组、单元式空气调节机、多联式空调(热泵)机组在额定制冷工况下输入电功率之和,kW;

N2——直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组额定制冷工况下单位时间燃料耗量的折算电功率(按照表2.1)、燃烧系统风机及溶液泵配用电机铭牌功率之和,kW;

N3——冷却水泵、冷却塔风机配用电机的铭牌功率之和,kW;

N4——冷冻水泵配用电机的铭牌功率之和,kW;

N5——空调系统组合式空调机组、新风机组所含风机及空调系统配置的其他风机的配用电机铭牌功率,以及风机盘管的铭牌输入功率之和,kW。

空调工程子系统设计能效比的计算子系统的设计能效比DEERi=空调系统的设计总冷负荷/子系统i的额定耗电功率总和(i=1,2,3)(2.2)

注:1)我国火力发电的平均标准煤耗量为0.4kg/kW·h,每千克标准煤的热当量为29271KJ。燃料换算成电功率的方法:燃料耗量×燃烧值/(29271KJ*0.4kg/kW·h)=折合电功率(kW)

2)数据来源:《空调通风系统运行管理规范》GB50365-2005

空调工程冷量输配系统设计能效比的计算“空调工程冷量输配系统”是空调工程中水输送系统与风输送系统的总称。“空调工程冷量输配系统设计能效比”的计算式为:

DEER输送=ΣQ/ΣN输送(2.3)

式中:

ΣQ——空调工程的设计总冷负荷,kW

ΣN输送——水输送设备(冷冻水泵)配用电机的铭牌总功率与风输送设备(如空调系统组合式空调机组、新风机组所含风机及空调系统配置的其他设备)风机的配用电机铭牌功率以及风机盘管的铭牌输入功率之和。

单个空调设备的能效不能代表整个空调工程的能效,空调工程设计能效比正是从空调工程整体考虑,对现有节能标准中单独空调设备节能指标起到了补充作用,对提高空调工程的节能设计水平亦有很大的促进作用。建筑类型对空调工程设计能效比的影响不显著。因此,在提出“空调工程设计能效比限值”时可不考虑建筑类型的影响。冷热源设备类型对空调工程设计能效比的影响最为显著,故按照不同类型的冷热源设备提出“空调工程设计能效比限值”,用来评价某空调工程的设计是否达到节能设计水平。水系统设计能效比与风系统设计能效比接近于反相关,因此,单独的评价水系统或风系统的能效不合适,应该用“冷量输配系统设计能效比限值”来评价输配系统的设计水平,同时为今后的节能运行打下基础。

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