王志梁，鞠文杰，蔡涵宇

（山東省電力公司，濟南　250001）

采用能源托管模式的建筑物制冷供熱系統(tǒng)節(jié)能改造

王志梁，鞠文杰，蔡涵宇

（山東省電力公司，濟南250001）

能源托管是指客戶委托節(jié)能服務(wù)公司進行能源系統(tǒng)的節(jié)能改造和運行管理，并按照合同約定支付能源托管費用，節(jié)能服務(wù)公司通過提高能源效率來降低能源費用（扣除新增的管理費用），并按照合同約定擁有全部或部分節(jié)省的能源費用。采用能源托管模式簽訂合同，用能單位可享受節(jié)能服務(wù)公司為客戶提供能源診斷、方案設(shè)計、項目融資、設(shè)備采購、安裝調(diào)試、運行維護、人員培訓(xùn)、節(jié)能量監(jiān)測、節(jié)能量跟蹤等一整套的系統(tǒng)化服務(wù)，可顯著降低企業(yè)整體用能成本，經(jīng)濟效益十分顯著。國網(wǎng)山東節(jié)能服務(wù)有限公司探索研究采用能源托管模式對山東濱州供電公司調(diào)度中心進行夏季供冷、冬季供暖節(jié)能改造，技術(shù)性、經(jīng)濟性良好，取得明顯示范效應(yīng)。

1　項目概況

山東省濱州供電公司調(diào)度中心大樓于1994年投入使用，建筑物高約50 m，其中地上15層，地下1層，總建筑面積為12 223 m2；日常使用人數(shù)約450人，制冷供熱系統(tǒng)的具體情況如下。

1.1制冷系統(tǒng)

建筑物由3臺活塞式冷水制冷機組供冷，從1994年開始運行，COP已經(jīng)下降30%～40%，制冷效率低?？照{(diào)水系統(tǒng)的循環(huán)水泵用電量高，約占空調(diào)系統(tǒng)總用電量的15%～20%，且空調(diào)系統(tǒng)長時間處于部分負荷狀態(tài)下運行。冷卻塔已經(jīng)安裝運行10年，填料基本失效，布水器存在布水分水不均的現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計，制冷機組年耗電量合計為64.49萬kWh。

1.2供熱系統(tǒng)

建筑物由3臺電熱鍋爐供熱，其中1臺供調(diào)度中心主樓，另外2臺機組并聯(lián)供應(yīng)東西2棟輔樓，放置在設(shè)備機房的2樓，與空調(diào)機組放置在同一層。鍋爐使用年代較久，效率較低，電鍋爐的功率均為750 kW，再加上年久失修，導(dǎo)致現(xiàn)有采暖系統(tǒng)耗能量巨大。經(jīng)統(tǒng)計，電鍋爐年耗電量合計為214.19萬kWh。

1.3圍護結(jié)構(gòu)

整個建筑自建成使用至今已有21年，外墻主要采用混凝土，無保溫措施，耗能比較大，特別是冬季供暖時，會造成許多熱量的損失。

1.4其他說明

以2014年全年電耗為基準(zhǔn)，以調(diào)度中心大樓及其輔樓為總建筑面積進行分析，總建筑面積為19 800 m2。對2014年調(diào)度中心及其輔樓電耗進行拆分，拆分結(jié)果如表1所示?？梢缘贸龈鞣猪椣到y(tǒng)的能耗指標(biāo)。分項指標(biāo)中鍋爐系統(tǒng)能耗指標(biāo)為108.17kWh/（m2·年）；空調(diào)系統(tǒng)能耗指標(biāo)為32.58kWh/（m2·年）；照明系統(tǒng)能耗指標(biāo)為18.02 kWh/（m2·年）；電梯系統(tǒng)能耗指標(biāo)為4.87 kWh/（m2·年）；其他系統(tǒng)能耗指標(biāo)為7.37 kWh/（m2·年）。可知鍋爐系統(tǒng)最高，空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)能耗占比較大。

表1　2014年分項能耗統(tǒng)計

2　制冷供熱系統(tǒng)能源托管項目節(jié)能改造

通過對現(xiàn)場設(shè)備分析和調(diào)研，以及與管理人員交流溝通，結(jié)合山東綠色建筑自評估報告（公共建筑）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，該項目對建筑物采取了以下幾個方面的節(jié)能改造和運行管理措施，具體改造內(nèi)容如下。

2.1空調(diào)系統(tǒng)改造

（1）制冷系統(tǒng)升級?？紤]到設(shè)備更新?lián)Q代和運行節(jié)能的雙重需求，將現(xiàn)有冷源設(shè)備更換為更加高效而且具有變頻運行控制功能的新一代冷水機組，即3臺變頻水冷螺桿式冷水機組。制冷系統(tǒng)設(shè)備如圖1所示。

圖1　制冷系統(tǒng)設(shè)備圖

（2）供熱系統(tǒng)升級。為進一步提升現(xiàn)有電熱水鍋爐供暖系統(tǒng)的運行能效，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增配2臺高效風(fēng)冷熱泵機組，并配套電輔助加熱裝置，以備極端天氣能夠正常啟動供暖。圖2為供熱系統(tǒng)圖。

（3）空調(diào)系統(tǒng)群控。同時對冷源系統(tǒng)和輸配系統(tǒng)進行監(jiān)控，主機、水泵、冷卻塔之間聯(lián)動控制，根據(jù)溫差判斷系統(tǒng)負載自動加卸載主機，根據(jù)溫差控制水泵的變頻，根據(jù)壓差控制系統(tǒng)旁通閥。

2.2輸配及冷卻系統(tǒng)智能調(diào)速改造

圖2 供熱系統(tǒng)圖

（1）變頻改造。為降低空調(diào)和采暖部分負荷工況輸配系統(tǒng)能耗，對所有冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔風(fēng)機安裝變頻調(diào)速裝置，實現(xiàn)根據(jù)供回水溫度和壓力變化調(diào)節(jié)設(shè)備運行頻率，大幅降低設(shè)備能耗。

（2）輸送管路更新。對制冷機房內(nèi)和室外輸送管路、閥門、保溫進行翻新改造，避免水的跑冒滴漏，降低輸送管路的散熱損失和阻力損失。

（3）冷卻塔強化換熱。對冷卻塔填料進行更換，強化冷卻塔換熱，提升主機運行效率，降低制冷系統(tǒng)能耗，為保證冷卻水水質(zhì)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，增加水處理裝置。

2.3圍護結(jié)構(gòu)改造

對主樓和輔樓實施外墻保溫改造，并加裝節(jié)能窗戶，方法是在原外墻上涂抹聚苯顆粒保溫砂漿，然后做帶加強網(wǎng)的抹灰保護層，最后做裝飾面層。門窗采用斷橋隔熱鋁合金門窗加中空玻璃。斷橋鋁合金型材具有隔熱效果好、密封性好等優(yōu)點，中空玻璃具有隔熱效果好、隔音效果好的優(yōu)點。圖3為墻體改造及節(jié)能窗工藝原理圖。

圖3　墻體改造及節(jié)能窗工藝構(gòu)造圖

2.4加裝能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)

分別對建筑物配電室的計量支路情況進行匯總、監(jiān)測，并對未來節(jié)能工作有意義的用電支路（包含空調(diào)、新風(fēng)機、電梯、信息機房、照明、插座、辦公設(shè)備）進行重點計量。

2.5改造效益測算

通過采取相應(yīng)改造措施，項目可以實現(xiàn)年節(jié)電量約181.22萬kWh，按電力折算系數(shù)為0.3 kgce/kWh計算，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤543.66t。電價按0.8174元/kWh計算，每年可節(jié)省費用148.13萬元，各分項節(jié)能收益如表2所示。

表2　改造后節(jié)能效益統(tǒng)計表

3　制冷供熱系統(tǒng)能源托管經(jīng)濟性分析

能源托管供冷熱標(biāo)準(zhǔn)為供暖季（11月15日—次年3月15日，合計120天）確保室內(nèi)溫度≥18℃；制冷季（7月1日—9月30日，合計92天）確保室內(nèi)溫度達到25±2℃。能源托管費用構(gòu)成具體包括：供暖費、供冷費；用能設(shè)備運維及建筑物能效咨詢服務(wù)費。其中供暖費依據(jù)當(dāng)?shù)厣虡I(yè)供暖收費標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，供冷費參照供暖費收費標(biāo)準(zhǔn)并下浮一定金額執(zhí)行。在能源托管合同期內(nèi)，項目由節(jié)能服務(wù)公司整體投資1 062.35萬元，整套供冷熱系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)權(quán)歸節(jié)能服務(wù)公司所有，合同期滿后，所有資產(chǎn)將無償劃撥濱州供電公司所有。該能源托管項目靜態(tài)投資回收期約為7.17年。

3.1制冷系統(tǒng)節(jié)能量計算

滿負荷工況下，新更換的制冷機組的輸入功率為117 kW，而現(xiàn)有機組的標(biāo)稱輸入功率需要155 kW?？梢姄Q代機組在滿負荷的工況下相比現(xiàn)有機組的節(jié)能率可達24.52%。由此可根據(jù)標(biāo)稱工況對機組換代形成的節(jié)能量進行保守估算。濱州供電公司每年從5月中旬開始運行中央空調(diào)系統(tǒng)直到9月中旬，制冷季共計123天。單臺冷水機組每天平均運行10 h。冷水機組換代所形成的節(jié)能量

ΔE1=3臺×155 kW/臺×123天×10 h/天×24.52%=

140 242 kWh≈14.02萬kWh

3.2供熱系統(tǒng)節(jié)能量計算

濱州供電公司現(xiàn)有供暖熱源設(shè)備為3臺750 kW電熱水鍋爐。熱源設(shè)備更新?lián)Q代后，新增的風(fēng)冷熱泵機組替代現(xiàn)有的一臺750 kW的電熱水鍋爐向調(diào)度中心大樓供暖。在室外環(huán)境溫度達到-5℃時，單臺機組在達到出水溫度45℃的工況下，供熱功率可達393 kW，輸入功率僅有163 kW，在同樣滿足用戶需求的條件下，與現(xiàn)有電鍋爐相比，節(jié)能率達到56.5%。濱州供暖季按照每年120天計算，熱源設(shè)備全天連續(xù)運行，則集中熱源更換的節(jié)能量

ΔE2=750 kW×120×24 h×56.5%=

1 220 400 kWh=122.04萬kWh

3.3冷熱源機房群控改造

在更換冷熱源設(shè)備的基礎(chǔ)上，進一步進行機房群控系統(tǒng)優(yōu)化升級，并實現(xiàn)機房動力設(shè)備的全變頻動態(tài)調(diào)節(jié)，可以根據(jù)室外環(huán)境狀況，進行動力系統(tǒng)的氣候補償運行控制。這將大大提高冷熱源系統(tǒng)的運行效能。與目前的常年工頻運行相比，循環(huán)泵系統(tǒng)運行能耗至少降低30%。同時冷水機組可根據(jù)室外溫度、濕度狀況進行冷凍水系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)，從而進一步優(yōu)化供冷能效，尤其在過渡季節(jié)，冷凍水溫設(shè)置調(diào)整將使冷水機組的節(jié)能效果進一步提高10%以上。另一方面，在冬季，調(diào)度中心供暖系統(tǒng)的動態(tài)運行調(diào)整和整體供暖系統(tǒng)運行的氣候補償控制將進一步實現(xiàn)供暖節(jié)能5%。整體機房群控可預(yù)期的節(jié)能收益

ΔE3≈23.25萬kWh

3.4外墻保溫節(jié)能量計算

根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，外墻添加保溫材料后，可以減少建筑冷暖負荷的5%左右；雙層中空玻璃能有效減少太陽輻照度、降低室內(nèi)冷熱量散失，預(yù)計可降低大樓總體空調(diào)能耗10%左右。圍護結(jié)構(gòu)改造可預(yù)期的節(jié)能收益

ΔE4≈17.91萬kWh

3.5能耗監(jiān)測系統(tǒng)節(jié)能量計算

通過對建筑物安裝建筑能耗監(jiān)測管理平臺，據(jù)估計，該面積的大型公建通過安裝能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)、通過加強運行管理可實現(xiàn)電力部分節(jié)能，預(yù)計節(jié)電量為4萬kWh。

4　結(jié)束語

能源托管是合同能源管理是一種比較特殊的業(yè)務(wù)，表現(xiàn)在其不僅提供節(jié)能技術(shù)服務(wù)，同時前期提供節(jié)能改造所需的設(shè)備和資金。節(jié)能服務(wù)公司可組建自己的專家團隊和培養(yǎng)高級工程師，創(chuàng)造核心技術(shù)，也可與設(shè)備提供商合作，進行技術(shù)融合。對于投入改造的資金來源，節(jié)能服務(wù)公司一般可從國家政府資助、金融機構(gòu)及公司自有資金等途徑獲得。設(shè)備方面則可根據(jù)業(yè)主實際情況，由節(jié)能服務(wù)公司自行生產(chǎn)或從其他設(shè)備提供商進行采購。各種要素的合理協(xié)調(diào)是項目實施的有力保障。

雖然近幾年政府為鼓勵節(jié)能減排工作的開展出臺了一些政策扶持能源托管模式的推廣，但能源托管在實施中還需要各種社會機構(gòu)的合作。作為一項新型的商業(yè)模式，有關(guān)政策、制度、標(biāo)準(zhǔn)、認證、審計、檢測、監(jiān)管等各個環(huán)節(jié)都有待進一步的規(guī)范和完善，如何引導(dǎo)能源托管模式在公共機構(gòu)節(jié)能領(lǐng)域成功實施和推廣需要相關(guān)部門和機構(gòu)的共同謀劃和推動。D

Energy conservation reformation of energy trusteeship mode for building cooling and heating system

WANG Zhi?liang，JU Wen?jie，CAI Han?yu
（Shangdong Electric Power Company，Ji'nan 250001，China）

建筑物能源托管是基于能源市場需求，由節(jié)能服務(wù)公司為建筑物業(yè)主提供部分能源消費托管服務(wù)的一種新型節(jié)能服務(wù)機制。介紹某大樓制冷供熱系統(tǒng)及圍護結(jié)構(gòu)，提出空調(diào)系統(tǒng)、輸配系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的改造措施，對能源托管進行經(jīng)濟性分析及節(jié)能量計算。通過現(xiàn)場考察，該建筑能源系統(tǒng)運行良好，能源使用費用大幅度降低，適宜推廣應(yīng)用。

能源托管；節(jié)能服務(wù)；節(jié)能改造

Building energy trusteeship is based on energy mar?ket demand.It is a new energy saving service mechanism to provide partial energy consumption trusteeship services to building owners by energy saving service company.A cooling and heating system of a building and its supporting structure is introduced，and the improve?ment measures of air condition system，transmission system and cool?ing system are proposed for economy analysis and energy calculation of energy resourses.Through investingation，the building energy sys?tem runs well.The energy use costs have greatly reduced.It is suit?able for promotion and application.

energy trusteeship；energy saving service；energy saving transformation

F407.61；TK018

B

2015-09-25

王志梁（1977），男，山東濰坊人，高級工程師，主要從事電力節(jié)能服務(wù)工作。