(武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050)

1 项目概况

湖北省某国家级重点中专学校学术报告厅始建于2000年，观众厅2层，局部3层，建筑用地面积为7410m2，占地面积为2419m2，建筑面积5576m2，楼高约30m。结构类型为框剪体系，基础类型为桩基。建筑围护结构采用钢筋混凝土结构。外墙为250mm厚加气混凝土，传热系数为0.797W/m2·K，隔墙均采用90mm厚水泥珍珠岩轻质墙板。外窗选用铝合金推拉及固定窗配6mm普通透明单层玻璃，玻璃传热系数5.70 W/m2·K，窗整体传热系数4.70 W/m2·K。

报告厅每年使用时间约180天，学校寒暑假期间照常使用，每日使用时长约9小时，固定工作及管理人员4人。主要使用功能为举办会议、文艺演出等。

2 学术报告厅节能改造方案

根据现场调研，该学校学术报告厅现有设备节能改造潜力和运行管理问题分析如下：

(1)行为节能

室内温度控制在夏季27℃以上、冬季18℃左右；尽量做到人走关灯；可以将一些照度偏高的区域少开一部分照明灯；冬夏空调季随手关门关窗、白天关灯、下班关电脑、室内无人时随手关闭空调机等。

(2)照明系统节能潜力分析

目前室内照明系统中，日光灯基本都采用T8类型，耗电量较大，可以更换为T5类型，筒灯都采用3U节能灯管，可以更换为LED灯，舞台灯光基本采用的是金卤灯，可以更换为LED灯，原有舞台灯光控制系统已经使用10年，线路老化，可以将原有灯光控制台，电脑灯控制台及换色器控制台更换一台灯光数字控制台，提高舞台灯光控制系统的智能化程度。

(3)围护结构节能潜力分析

外墙为250mm加气混凝土，其传热系数为0.797 W/m2·K，满足《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015 中小于等于1.0 W/m2·K的要求。外窗主要采用6mm普通透明单玻塑钢窗，整体传热系数4.70 W/m2·K，不符合《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015中小于等于1.0 W/m2·K的要求。可以更换外窗为传热系数满足《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015要求的类型。

(4)空调系统节能潜力分析

该学校学术报告厅集中空调系统为水冷式冷水机组+电加热系统，采用2台螺杆式冷水机组、2台冷冻水泵、2台冷却水泵及1台电热热水锅炉、1台热水水泵。冷水机组装机时间为2001年。空调末端采用空气处理机组或风机盘管。目前冷水机组运行效率较差，需两台机组同时开启且满负荷才可满足需求，且冷水机组进出水管安装的是手动控制阀，无电动二通开关阀，在单台机组运行时，机组间存在开启机组与未开启机组供回水旁通现象，会导致部分冷量损失，并且同时加大水泵功耗。空调水系统包括冷冻水系统及冷却水系统，共设置4台水泵(冷冻、冷却水泵各两台)。目前各水泵均定频率运行，能耗很大，故可将水泵改造为变频运行。空调系统末端主要采用空气处理机组及风机盘管，其启停均由人员手动控制。空气处理机组和风机盘管均为定风量，能耗较大，所以可以将风机改造为变频运行。

此外，进一步加强空调节能培训，完善空调使用管理的规章制度，做到室内温度按照设计要求运行，在空调运行过程中，要求室内人员尽量保持室内密闭，严禁开窗，避免冷量泄漏等行为，节约能源。

(5)增设分项计量节能潜力分析

该学术报告厅没有分项计量系统。可以增设分项计量系统，通过监测各耗能设备运行情况，及时发现运行管理上能耗漏洞，辅以一定的运行管理优化，减少能源浪费，提高建筑能效。

综合以上内容，针对节能潜力较大的项目，进行以下改造措施：

(1)不改变灯具数量和位置，将原有教室及办公室光源更换为高光效的T5灯(要求为三基色节能灯具)，将走道、梯间、前室等公共场所灯具更换为LED灯，将舞台高耗电灯具更换为LED灯具。

(2)增加电能计量及能耗动态监测系统，及时发现运行管理上能耗漏洞，减少能耗浪费，提高建筑能耗效率。

(3)报告厅的空调改为4台风冷热泵型一体式屋顶机和一台自带水力模块(水泵、膨胀水箱)的风冷热泵机组；原有的电锅炉、冷水机组、冷却塔、冷却泵、冷冻泵等均可拆除。

3 学术报告厅空调系统现状及存在的问题

根据现场调研，该学校学术报告厅空调系统设置情况为：采用两台螺杆式冷水机组作为冷源，水冷式冷水机组由上海富田空调冷冻设备有限公司生产，型号为FTW-100-1，额定功率73kW，名义制冷量355kW；屋顶设置冷却塔两台，每台配有功率为3kW的风机两台；两台冷冻水泵，功率为15kW，两台冷却水泵，功率为11kW；冬季空调供热用热水由一台功率为0.6Mw的电热热水锅炉提供。空调系统主要设备清单如表1。

表1 空调系统设备表

该学校学术报告厅冷水机组运行时间在每年的五至八月，每天运行约9小时，两台冷水机组同时开启满负荷运行；电热热水锅炉每年11月至次年2月运行，每天运行约9小时。空调系统的主要问题如下：

(1)空调水泵、冷却塔、空气处理机组等未安装变频控制系统，无论末端负荷大小，这些辅助设备均满负荷开启，设备能耗很大；

(2)冬季使用电热水锅炉作为热源，既不经济也不节能。宜更换为风冷热泵。

(3)冷热源与末端之间管道较长，末端既有空气处理机组也有风机盘管，水系统非同程设计，造成水力失调严重。宜优化空调水循环系统，对各分支管路进行水力平衡修正，减少空调水系统阻力损失；

(4)大空间区域采用旋流风口，据反映冬季采暖效果较差。拟在空调使用区域加装温湿度传感器，将旋流风口改造成可调节角度喷口。通过对反馈空调系统末端的需求情况，进行温度智能化控制调节。

(5)冷水机组、水泵、冷却塔等使用年限较长，性能衰减，如继续使用，应该清洗保养使用年限较长的设备，使其性能更高效。

4 节能改造措施

根据以上调查结果，针对该学校学术报告厅空调系统采用以下改造措施：在学术报告厅的屋面设置4台风冷热泵型一体式屋顶机和一台自带水力模块(水泵、膨胀水箱)的风冷热泵机组，其中四台风冷热泵型一体式屋顶机为直接蒸发式机组，无水管和水泵，安装在原空气处理机组的位置，回风口、新风口分别与原系统的回风管、送风管连接，充分利用原有系统的设备。自带水力模块的风冷热泵机组主要为一二三层的风机盘管系统服务，安装在屋面通风空旷处，供回水管与屋面原空调冷冻水管立管连接，局部屋面进行结构加固。改造后学术报告厅的空调冷热源均使用屋顶机和风冷热泵机组，原有的电锅炉、冷水机组、冷却塔、冷却泵、冷冻泵等均可拆除。该学校学术报告厅空调系统改造主要设备表见表2。

5 该学校学术报告厅节能量计算分析

根据节能量计算公式，该学校学术报告厅改造前全年耗电量如表3所示，改造后空调年耗电量如表4所示。

表3 学术报告厅改造前全年空调能耗表

表4 学术报告厅改造后全年空调能耗表

根据表3，4，改造前学术报告厅空调系统年耗电量为38.87万kWh，改造后为26.06万kWh，节能量为(38.87-26.06)=12.81万kWh， 电价按0.59元/ kWh，年可节约运行费用7.56万元。该学术报告厅空调系统改造初投资费用见表5，节能量及回收期计算见表6。

表6 节能量及回收期计算

综合以上改造措施，该学校学术报告厅空调系统可节约年耗电量12.81万kWh，可节约年运行费用7.56万元，暖通空调系统改造的总投资额为97.6万元，回收期为12.9年。

6 结 语

本文基于湖北省某国家级重点中专学校学术报告厅节能改造项目，对空调系统节能改造做了分析研究，可为既有公共建筑节能改造项目提供参考价值。

(1)既有建筑空调系统节能改造必须符合实际需求，对现有空调情况的调研诊断分析，结合历史运行参数和安装施工条件，确定改造方案，获得较高的设备投资性价比和较低的运行能耗。

(2)既有建筑空调系统的节能改造应因地制宜，在全面调查评估的基础上最大限度地利用原有设施，以最小的投入达到最好的节能效果和经济效益。

(3)该学校学术报告厅空调系统进行节能改造后每年节省电费大约7.56万元，对学校而言有很好的经济性。