本文摘要：摘 要：结合寒冷地区(B区)气候特征和公共建筑能耗情况，综合考虑公共建筑本身具备的保温条件，以秦皇岛市某总建筑面积18000m2的科技会展中心为例，对建筑物原有暖通设备进行节能改造设计。本文对比了原有的电锅炉供暖、市政供暖、地源热泵供暖、空气源热泵供
摘 要：结合寒冷地区(B区)气候特征和公共建筑能耗情况，综合考虑公共建筑本身具备的保温条件，以秦皇岛市某总建筑面积18000m2的科技会展中心为例，对建筑物原有暖通设备进行节能改造设计。本文对比了原有的电锅炉供暖、市政供暖、地源热泵供暖、空气源热泵供暖四种供暖系统，对建筑物的暖通系统进行了改造设计，深度分析了改造前、后的能耗数据及供暖、制冷的经济性。改造后经过一个供暖制冷周期运行，结果表明利用清洁能源供暖制冷改造技术并配合后期合理的运营与管理模式，该大型性公共建筑能耗由原有的89万元/供暖季的运营成本降至26万元/供暖季，节约标准煤约630吨/供暖季，经济和环境效益显著，甲方满意度达91%以上。
关键词：节能改造;既有大型性公共建筑;供暖制冷;清洁能源;方案优选
1 前言
为贯彻落实习近平同志在中央财经领导小组第14次会议上关于“推进北方地区冬季清洁取暖”重要讲话精神，及因地制宜推广地热能、空气热能、太阳能、生物质能等可再生能源分布式、多能互补应用的新型取暖模式。空气源热泵供暖作为一种清洁的供暖形式，在我国北方特别是京津冀地区具有良好的应用前景[1-3]。当下随着国家“煤改清洁能源”政策的推广，2017年5月，河北省住建厅印发《河北省城镇供热“十三五”规划》提出，到十三五末，全省县城及以上城市集中供热和清洁能源供热基本实现全覆盖，清洁供热率达到95%以上。选用空气源热泵机组做为供暖设备，在我国控霾、治霾等环境污染的治理中能发挥积极的作用[4]。特别是既有大型公共建筑能耗尤为突出，据不完全统计，我国既有大型公共建筑以不足4%的城镇建筑面积占比消耗了25%以上的城镇建筑总电耗。由于公共建筑体量大，单位面积能耗比其他类型建筑高很多，因此公共建筑节能改造的潜力巨大，是我国节能减排和可持续发展的战略重点。
本文以既有大型性公共建筑冬季供暖夏季制冷工程实例为分析对象，通过对比分析多种供暖方式，以实际应用场景验证了采用清洁能源的供暖方式的合理性和经济性。
2 工程概况
秦皇岛市某科技会展中心于2010年完工，总建筑面积18395.09m2
，其中地上4层，建筑面积16160.73 m2，主要为展馆及办公室;地下1层建筑面积1057.10m2，主要为机房;另人防建筑面积1177.26 m2。采用集中空调系统的大型性公共建筑。科技会展中心周边没有铺设市政供暖管线，因此设计时采暖使用电锅炉自供暖。该建筑建成年代较近且保温隔热效果良好，采暖系统运行能耗较高，主要在于电锅炉本身的能耗及在设计时负荷选取过大。供暖运行后导致热力站耗电占总耗电的40%之多，能源没有得到高效的利用，且热力站效率较低。
3 热力站系统运行现状及分析
3.1 基本情况
(1)目前科技会展中心设置采暖电锅炉2台，单台热功率0.72MW;供暖一次泵3台，参数为流量243m3/h，扬程24.5m，功率22kW;二次泵3台，参数为流量245m3/h，扬程32m，功率37kW。3台变压器，每台变压器容量为800kVA。
(2)设置1个蓄热水槽，容量为200t，蓄热水温差40℃(90/50℃)，总蓄热量9302kW。
3.2 电锅炉运行现状
通过对能源统计表及运行记录内数据的整理，对电锅炉经运行现状进行初步分析，电锅炉2017年度5个月供暖期，锅炉用电达到127.0万kWh，电费约89万元。不含空调末端电费。
3.3 主要问题诊断分析
对科技会展中心供热期间的月能耗进行分析，以2017年2月为例电耗分项拆分，2月总用电量为41.3万kWh，其中锅炉用电为23.3万kWh，占月耗电量的56%;热站其他设备用电量约2.7万kWh，占月耗电量的7%;空调末端用电量约12.0万kWh，占月耗电量的29%;其他用电(照明插座，动力等)3.3万kWh，占月耗电量的8%。
4 节能改造方案
4.1 方案确定
该建筑是本地区具有代表性的公共建筑，本项目对科技会展中心的热力站电锅炉进行节能改造，提升其能源利用水平。依据秦皇岛市气象局提供的气象数据可知，秦皇岛市的气候类型属于暖温带半湿润季风气候。因毗邻海洋，冬季漫长无严寒。常年的年平均气温在11℃左右，一月最冷，月平均气温-4.8℃，极端最低温度为-20.8℃;七月最热，月平均气温25℃，极端最高温度為38。因此，根据中国建筑气候区划图可查该大型性公共建筑属于寒冷地区(B区)气候特征。
经过现场踏勘可知建筑物外保温及维护结构保温效果良好，并结合秦皇岛气象数据，针对电锅炉供暖耗电量过高问题，本项目建议采用空气源热泵代替原有的电锅炉进行供暖。选用低温热水机组(室外环境温度-25℃)型，工作状态白天工作时间段早8：00-17：00室内展厅及办公室供暖温度保证20±2℃，走廊保证16℃，夜晚室内保持低温运行在5℃。因此满足国家供暖标准，现有变压器也不需要额外增容。
4.2 方案比较
4.2.1 对电锅炉改造方案的比较分析
除电锅炉外，冬季供暖方式一般有燃气锅炉、地源热泵、空气源热泵及市政供暖等(其中空调末端用能无论采取何种供暖方式都无法节省)，但由于安装燃气锅炉需要泄爆口及一定的安全面积，本项目无安装条件，所以燃气锅炉不列入本方案考虑范围内。
下文综合考虑项目投资成本、运营成本、投资回收期、使用寿命、施工难度及风险防控等方面，将目前的电锅炉供暖与接入市政热力、地源热泵和空气源热泵四种供暖方式，计算一个完整的供暖季(秦皇岛供暖季为5个月)进行方案经济性对比分析。
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