公共建筑电气节能改造案例详解——广州市设计大厦

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来自：《现代建筑电气》编辑部

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1 项目概况

广州市设计大厦于1996年建成，地下1层，地上21层，总建筑面积21 319m²；地上1～14层为广州市设计院自用办公楼层，15～21层为出租办公楼层。本次改造的范围是1～14层，改造建筑面积约为12 300 m²，改造内容主要包括围护结构、空调、电气及照明、给排水、智能化等系统。

2 改造前的节能诊断和改造方案

改造工程开始之初，对整栋大厦的设备运行情况和用电能耗情况进行了摸查，同时结合现有的电气节能先进技术和投资回报周期测算，有针对性地制定切实可行的改造方案。具体诊断项目和改造方案见表1。

表1列出的7个电气改造项目中，有3项最终未能实施。

3 空调控制系统节能改造

大厦的中央空调系统除了更换部分能效低的设备外，冷源系统设置了群控，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、空气处理机等设置了变频控制装置。

对于空调末端设备：

1）设置了基于CO₂浓度的动态新风量调节阀，实现需求化通风；

2）采用自主专利的变参量自校正控制技术，根据房间温度变化通过PID运算，自动调节送风量和冷冻水量；

3）风机盘管采用直流无级调速和联网控制。

对于中央空调系统：

设置了中央空调能效自动跟踪评价系统，动态监测中央空调系统的运行信息，寻找不合理的用能部位，分析系统运行状态，为节能管理提供参考数据。

1）跟踪系统通过各类传感器与变送器收集中央空调系统的运行数据，并提供数据跟踪、监测、统计和显示等功能；

2）评价系统则是基于现有用电设备评价体系以“能效比”为主要依据来衡量设备是否节能，即以“每单位制冷量的空调耗电量”来进行能效评价，并对中央空调系统进行实时动态跟踪。

中央空调能效自动跟踪和评价系统控制界面见图1和图2。

图1 中央空调能效跟踪系统界面

图2中央空调能效评价系统界面

4 照明系统节能改造

设计大厦照明设施使用年限较长，照明功率密度值略高于《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）规定的限值，但实际照度远低于标准最低照度要求。照明系统改造的目标就是提高系统的能效，降低照明安装功率，提高照度和舒适性。

对改造前后标准层办公区域的照明安装功率进行统计，并对每个工作位的桌面照度进行了测量，获得的数据如表2所示。

从上述的数据对比可以看出，光源的光效和灯具的效率当然是越高越好，但从照明系统的改造实践中，笔者发现光源的光效和灯具的效率过高，眩光问题就是必须要考虑和限制的；如果灯具安装高度较低，灯位正下方的照度会比较高，灯具的照射的范围比较小，如果灯具间距不是足够小的话，势必影响均匀度，若要照顾均匀度，就要缩短灯间距，增加灯具数量，从而获得过高的照度，造成不必要的浪费。

5 照明控制系统

标准层办公区域：

采用了有源有线的控制系统，办公区、接待区设置基于作息时间的时间控制、基于人流量的人体感应控制、基于室外光照度的照度感应控制（根据室外光强弱开关靠窗一侧的灯具）、手动控制；饮水机采用时间控制和手动控制。控制系统框图如图3所示。

图3 办公区智能照明控制系统框图

电梯厅、卫生间：

采用了无源无线的控制系统。电梯厅设置时间控制/手动控制（西电梯厅）、就地人体/照度感应控制（东电梯厅），卫生间设置时间控制、人体感应控制、照度感应控制、手动控制。该系统安装配线可以大幅度减少，特别适用于在不改动天花、墙体的前提下加装智能照明控制的项目。

图7无源无线智能照明控制系统框图

智能照明控制系统根据人流量、室外光照度和作息时间自动开关灯，实现“人走灯灭”和按需开关灯的功能。具体的控制程序设定见表3。

6 能源计量与综合管理系统

系统采用开放式结构，通过接口协议将冷水机组群控系统、空调末端控制系统、中央空调能效自动跟踪评价系统、照明控制系统、用水用电计量计费系统等纳入统一的节能管理系统平台，对空调、给排水、供配电、照明、插座等设备的运行数据进行实时采集、监控、分析和综合评价，通过对建筑设备运行管理和能源计量分析，达到优化系统参数，实现最佳运行管理模式的目的。能源计量与综合管理系统框图如图8所示。

图8 能源计量与综合管理系统框图

7 节能改造的实施效果

空调系统改造前，空调季（2011年7月至11月）的用电量为450640kWh，改造后（更换设备、增加控制和管理系统），空调季（2012年7月至11月）的用电量为229459kWh，系统改造后同期能耗相对改造前降低49.08%。

照明系统改造前（ 2011年9月至2012年8月）年耗电量为376404 kWh，改造后（ 2012年9月至2013年8月）年耗电量为257040 kWh，系统改造后同期能耗相对改造前降低了31.71%。

相对改造前，建筑空调和照明系统平均降耗41.18%，年节约用电361796kWh，年节约运行费用34.18万元，年节约111.97tce。节能改造增量成本为170万元，静态投资回收期约5年。

从以上数据可以看出，广州市设计大厦经过节能改造后，整体建筑能耗有了较大幅度的降低，节能的效果明显。

（广州市设计院供稿）