大型商场空调节能分析

对大型商场调研与空调节能可能性分析

摘要: 通过对北京市西城区华堂商场西直门店等北京市的一些大型商场进行实地调研, 找出了商场中央空调系统普遍存在的一些问题, 并对这些问题进行了具体的分析, 最后从节能的角度, 提出了相应的解决对策。

引言：近年来, 我国的经济迅速发展, 与此同时, 我国商业建筑的面 积也日趋增大。我国的大型商场已超过800 多家, 而这800 多家 大型商场中设有中央空调系统的建筑面积约为1.5 亿m2。中央 空调在改善和提高建筑内部环境质量的同时, 也带来了巨大的能 源消耗。据调查统计, 北京市商场的平均全年运行能耗大约是 188 kWh/ ( m2年) , 而气候条件大致相同的日本的同类建筑的平均全年能耗大约是135 kWh/ ( m2年) , 也就是说北京市商场的能 耗要比日本高出将近40%。空调能耗是商业建筑能耗的主要部分, 占总能耗的50%~ 60%, 如图1 所示。如何既能满足空调服务质量, 又能降低空调能耗, 一直是管理者们迫切希望解决的一个难题, 也必然成为从事中央空调行业工作者的一个重要课题。

1、实地调研情况

我们对位于北京市西城区的华堂商场西直门店进行了中央空调状况的实地调研。

在商场夏季营业时段内, 整个商场内部温度分布不均匀, 而且温差较大, 不同层和不同位置差别不同。地下一层温度最高,一层、

五层温度次之, 二层~ 四层温度最低。地下超市之所以温度最高, 主要是由于地下室是食品超市, 人员密度最大, 人员的散热量、散湿量较大, 而且货架摆设比较密集, 并且有食品烹饪加工区, 蒸、炸、烤等散热量较大, 所以空调的冷负荷比其他各层要大,但是风口布置及风口大小与其他层相同, 因而室内温度最高, 感觉较闷热。而地上一层因为有三面外门与外界相通, 只有一扇自动门开启, 且人员流动较大, 因此空调冷负荷较高, 感觉温度较高。而对于五层, 由于受热压作用的影响, 使得热气流上升, 又由于该层有餐饮区, 火锅等散热量较大, 增大了该层的空调冷负荷。在空气品质方面, 地下一层最差, 地上一层、五层较差, 二层~四层的空气品质较好。原因是地下超市有各种食品、蔬菜和各种熟食会散发出不同气味, 而且地下超市的客流量较大, 人员密度很大, 人呼出的二氧化碳和散发出的汗液也会污染空气, 再加上送入的新风量不大, 远不能满足室内的卫生要求。而一层靠近外门, 直接和街道相连, 再加上所有进入商场的客人都要经过一楼,增加了空气被污染的程度。而五层在最高层位置, 由于热压作用, 热气流上升, 一些被污染的空气会被热气流携带到顶层, 影响空气品质, 另外, 五层有火锅和其他餐饮区, 有部分油烟会扩散到空气当中。而其他几层的人员较少, 散发气味的商品也较少, 所以空气品质略好于其他层。当我们在过渡季节( 如4 月) 对华堂商场西直门店进行调研时, 发现其局部比较闷热, 有的地方最高温度可达到30 以上, 而且空气品质较差, 明显不能满足人们的温湿度要求和卫生要求。

2、北京市大型商场中央空调系统存在的问题

以上我们主要针对北京市西城区的华堂商场西直门店进行 了实地调研, 其中央空调系统所暴露出来的问题是目前北京市大 型商场中央空调普遍所存在的问题, 再结合北京市其他大型商场 ( 如家乐福、北京市西单商场等) 的中央空调系统, 我们分析了其 存在的问题如下: 1) 商场建筑的热湿负荷密度大, 导致商场空调 系统夏季开始运行日期相对于其他建筑空调需提前, 而且由于大 型商场内区大、室内发热量高, 冬季甚至也需要供冷。2) 中央空 调系统的设计通常按建筑物所在地的极端气候条件来计算其最大负荷, 并以其最大冷( 热) 负荷的1.2 倍~ 1.5 倍确定空调主机 的装机容量及空调水系统的供水流量。因此, 出现了大马拉小车的现象。3) 新风量设计不足, 室内未考虑机械排风。4) 在过渡季节和冬季难以采用全新风形式进行室内温、湿度的控制, 不能大量利用室外新风来抵消室内热负荷。5) 基本上都采用定风量空调系统, 难以适应商场内的负荷变化, 容易造成室温过高或过低。6) 长期以来, 由于各种原因, 一直缺乏比较完善、简便有效的计量核算、运行管理制度。

3、北京市大型商场中央空调系统主要节能措施

1) 采用变频器。在中央空调系统中, 水泵和风机流量Q, 压 力P , 电机转速n 和功率N 满足如下关系: 流量Q 与转速n 成正比的关系: Q= an。 压力P 与转速n2 成正比的关系: P= bn2。

功率N 与转速n3 成正比的关系: N = cn3。

如果采用变频器, 在改变输出频率的同时, 改变输出电压就 能保障电动机稳定运行。在降低电源频率时, 即可降低水泵和风 机转速, 减少水泵和风机的流量( 风量) , 从而按立方关系大幅度 降低水泵电机和风机的功率消耗, 实现有效节能。

2) 改善建筑的保温隔热性能。房间内冷热量的损失是通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。

3) 选择合适的室内设计参数。在满足舒适度要求的条件下, 要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度, 尽量降低冬季的室 内设计温度和相对湿度。

4) 合理的利用自然冷源。由于商场的特殊性, 当室内人员、照明灯、烹饪食品等的散热量较多时, 在过渡季节和冬季即使当室外空气温度较低时, 室内空气温度仍然较高, 仍需要供冷。此时如果开启冷机供冷, 不但由于此时冷负荷较小, 冷机制冷系数较低、能耗大, 而且极端不合理。较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种, 一种是地下水, 另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。

5) 局部热源的排除。在大型商场内部, 因为烹饪食品等原因, 会在局部位置产生较大的散热量, 因此, 在空调系统设计过程中, 应考虑在发热量比较大的局部热源附近设置局部排风, 将局部热源产生的热量很好的排到室外去。

6) 加强运行管理。建立严格的运行管理制度, 引入专业管理人

员, 在管理人员上岗之前要进行专业的运行管理培训, 并进行实际操作的考核。定期对运行情况进行实际的观测和记录, 做到天天有记录, 月月做总结, 年年定计划, 并按照实际观测情况填写中央空调运行情况记录表和中央空调运行情况统计表, 对空调运行情况及时监控。

7) 减少水质污垢、腐蚀及青苔影响。水质的水垢、腐蚀及青苔对制冷系统影响极大, 这也是空调系统能耗高的重要原因, 除设备生产厂家应采取措施外, 还应增设水处理装置, 提倡选用高频电磁多功能水处理装置。

4、结语

商场空调节能涉及的范围是比较广的, 建筑、空调、设计、产 品和运行管理等各方面都有许多问题可深入研究探讨, 合理的设 计方案、精心的施工安装和科学的运行管理对空调节能都是至关 重要的。

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