青岛宁夏路小学能效提升合同能源管理项目

项目名称

青岛宁夏路小学能效提升合同能源管理项目

项目业主

宁夏路小学位于青岛市南区宁夏路173号。始建于1986年，新校区于2014年9月开工，2015年8月竣工。总建筑面积29058㎡ ，地上4层局部5层，地下1层，建筑高度为23.9m。地下一层为车库、设备间、机房、泳池、报告厅等，地下一层东南侧为教室办公区；一层为厨房、餐厅、教室及办公；二层为风雨操场、教室以及办公；三层至五层为教室以及办公区域。外墙材料为加气混凝土，保温使用150mm厚岩棉板，外窗三玻两腔LOW E/隔热塑钢窗。

用能设备及用能情况——本项目暖通设计系统复杂，有空气源热泵系统、地源热泵系统、太阳能生活热水系统、光伏发电等，且各系统互相关联。机房内安装两台螺杆式地源热泵，一台夏季供冷、冬季供暖，通过转换阀门实现冬季、夏季功能转换；一台供厨房、淋浴热水及泳池供热，通过储热水箱实现与泳池板换间接换热；楼顶安装10台空气源风冷热泵做为辅助热源，过渡季节或办公人员加班时开启。屋顶安装太阳能热水集热器，给热水系统供热以及地源热泵补充地下热量。水系统为两管制，报告厅、餐厅、篮球场采用定风量全空气系统，教室、办公室采用风机盘管加新风的形式。楼顶另外安装光伏发电系统，通过逆变器接入学校配电系统，发电为自发自用模式。

项目改造前，学校没有专业运维人员，原有的自控系统没有完善和利用。供暖、供冷期间主机、水泵24小时开机，电能耗较高，2017年用电186.4万kWh，2018年 185.3万kWh。

项目实施单位

青岛立信达能源服务有限公司

技术原理及适用领域

本项目能效提升方案原则：

1. 不做大的设备更换，主要是对原有能源系统进行优化补充，增加自控系统和能管平台，进行能效提升。

2. 不仅仅是设备能效提升，对建筑的环境也进行改善，提高建筑环境的舒服度，健康性。该项目的节能改造措施对具有中央空调的学校尤其适用，也适用于普通的公共建筑能源系统节能改造。

节能改造具体内容

1. 改造前存在的问题

（1）室内环境品质难以得到保障。冬季部分房间温度过高，部分出入口冷风直侵，热量大量散失。夏季部分区域冷热不均，湿度较大，有墙体发霉现象。夏季空调机房内温度及湿度过高，闷热。

（2）设备本身效率高，但系统能效较低。系统设备本身运行情况较好，机组效率较高，水泵效率接近额定效率。但是整个系统运行效率较低，系统搭配耦合不佳。

（3）地源热泵系统冬夏冷热不均。青岛中小学夏季制冷需求较小，最热季节学校放假近2个月，制冷负荷低，冬季采暖负荷高，而且学校有生活热水需求，其中一台制热水的热泵全年取热运行。取热多，放热少，长期运行会导致地源侧无热可取。

（4）系统缺少整体验收，自控设备系统无法正常运行。由于缺乏专业的机电顾问参与验收，学校的机电系统缺少整体验收资料，没有实现系统的综合调试，自控系统也不能完全投入使用，整个系统无法按照设计方案高效运行。

（5）系统运维复杂，专业性较强，缺少专业运维人员。整个系统较复杂，地源热泵，空气源热泵，太阳能热水一应俱全，且各自关联，各个子系统之间错综复杂。目前学校委托别的公司进行运维，由于系统复杂，运维人员专业能力不足，仅能保证系统正常运转，不能保证系统高效运行，能耗较高。整个系统运行策略混乱，而且系统水力平衡失调，浪费大量能源。

2. 具体改造内容

（1）空调风系统维护及室内环境提升。对空调系统末端出风口及回风口进行高温杀毒清洗，在学生食堂内安装2台美国百屋纯空气净化器，对增加室内空气流动，同时起到杀毒灭菌作用，对学生在疫情期间起到保护。末端风机盘管维护，检查面板温度和环境场实际温度，对风管破裂处、保温脱落处、软连接进行修复。清洗空调箱回风过滤器、风机盘管回风过滤器，降低风系统阻力，降低风机能耗。共计完成5台空调箱维护，110套回风口、送风口高温清洗。

（2）循环管道及机组维护保养。清洗主机冷凝器，蒸发器，降低换热端差。清洗系统过滤器，包括主机入口过滤器，水泵入口过滤器、空调末端过滤器，减少系统不必要的阻力，提高水泵效率。水泵、蒸发器、综合水处理器增加保温，减少过程能耗损失。委托厂家对地源热泵主机、空气源热泵主机进行维护保养。

（3）系统调试及调适。调节水利平衡，根据各个支路共回水温差调节流量，达到按需分配，使各个支路的温差趋向一致。减少系统能耗。清洗主机，调试主机性能参数，提高机组COP。空调机房增加空气源热泵，增加了余热回收-除湿功能。空调机房增加地面排水系统，减少了机房湿度。

（4）完善及增加自控系统，大大降低能耗。增加空气源热泵通讯模块，使机组与循环泵，与地源热泵系统联动。获得地源热泵主机通讯协议，实现主机与循环泵联动，并根据使用时间调整出水温度。水泵增加变频器，根据供回水温差调节频率，降低水泵能耗，同时设置水泵最低频率，满足主机最少流量要求。空调箱增加电动调节阀，根据出风温度，调节电动阀开度，并根据空调箱的使用时间开关及开关电动阀。增加两套自控系统，生活热水自控系统及空调系统自控系统。其中生活热水自控系统包含了太阳能光热系统、空气源热泵余热回收系统、地源热泵热水系统、泳池换热系统。空调系统包含了室外空气源热泵系统、地源热泵系统。根据学校的工作特性，制定运行策略，实现主机与水泵联动，非工作时间主机停止运行，并联动水泵停止；根据不同的室外温度或使用时间调整出水温度。根据各个系统的能效，在不同的时间和天气情况下，采用空气源热泵系统和地源热泵系统互相切换来供冷和供热。恢复原有的自控系统，实现了对机电系统末端设备和环境监控。 

（5）增加学校能源管理平台。修复部分原有的计量仪表，更换了远传水表。根据自控系统需要和能耗监测需要增加了6块计量电表。平台包含了能耗监测、能源管理、设备监控三大模块。对重要的用能指标如能耗总量、单位面积能耗、单位面积耗冷耗热量、机电设备能效等进行计算分析。对各个重要机电系统的设备状态监测，能耗监测，可远程查看设备的运行状态，能耗数据。可远程监控各个系统的运行参数，可远程设置机组的关键参数。

（6）其他改造措施。光伏发电系统检修，恢复正常发电。太阳能光热系统维护，增加一个6吨预热水箱。在教室内增加3M节水阀，节水率在40%以上。

项目实施情况

自2019年9月开工，2020年9月竣工，改造后系统已投入正式使用，通过实际运行情况分析，达到了改造前的既定目标。

项目年节能量及年节能效益

年节能量

（1）暖通空调系统——提高机组及循环泵能效，调整地源热泵设定参数及运行策略，按需供冷供热，实现节约能耗13.2万kWh；提高输配系统能效，增加自动控制系统，实现阀门的切换、水泵运行、空调箱运行策略调整 ，实现主机与水泵联动，空调箱与电动调节阀联动，降低输配电耗 9.3万kWh。

（2）光热系统——修复光热系统，太阳能光热板298块，约596平方米，采用间接换热系统，乙二醇溶液作为载体，维护各管道支路，增加预热水箱，配合空气源余热回收系统，过渡季节和夏季学校生活热水基本由太阳能光热系统解决，年节能量12.2万kWh。

（3）光伏系统——屋顶安装光伏系统140块太阳能光伏板，装机容量为38.5KW，恢复发电系统，年发电量约为4万kWh，15年寿命周期内预计可发电60万kWh。

（4）室内末端——餐厅内配置2台美国百屋纯空气净化器，过滤等级初效G4，中效F7，处理新风量2000m³/h。对学校教室及办公室末端风机盘管进行清洗，共计110台风机盘管、5台空调箱，清洗采用高温热水、高温高压蒸汽，不仅提升了室内环境品质，还降低水泵、风机输配能耗，节约电量2.2万kWh。

（5） 3M节水阀——教室内更换50套3M可调式节水阀，在水柱中打入空气,形成独特的气泡式出水效果,水花细腻舒适不喷溅，可根据需求调节水量，节水率在40%左右，年节约水费5.0万元。

（6）能耗管理平台——实现了对地源热泵、空气源热泵、循环水泵、光伏系统、光热系统等重要机电设备状态监测，能耗监测，通过远程查看设备的运行状态，分析能耗数据，实现地源、空气源、光热多能互补，统一调度，系统提高能源效率，可实现节能量5.4万kWh。

总计节约电量46.3万kWh，水费5.0万元，经济效益30.5万元，折算标准煤138.9tce,节能率25.0％。

该项目采用节能量保证型合同能源管理模式。

本项目总投资额100.0万元，节能公司自筹资金，投资回收期3.3年。

（来源：中国节能协会）