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摘要：空调系统的能耗在公共图书馆总能耗中占据着大部分，对其进行节能改造能够有效提高公共图书馆的社会效益。本文结合某公共图书馆空调系统节能改造实例，详细介绍了该空调系统的节能改造技术，以期能为类似空调系统改造提供参考。
关键词：公共图书馆；空调系统；节能改造
引言
随着我国社会经济的快速发展，能源短缺问题越来越受重视，科学发展观和可持续发展战略也日益深入人心，在这背景下，公共建筑节能改造得到了社会各界的广泛关注。在公共建筑中，空调系统是最主要的耗能系统，因而也是公共建筑节能改造的重点，对其节能改造技术展开研究具有十分重要的理论价值和实际意义。
1 项目概况
1.1 空调系统现状
某公共图书馆一期建筑面积约2.88万m2，地上6层，地下1层，建筑内包括办公区、展览区、阅览区、库房区、公共区等不同功能区域。该馆位于某一建筑群内，整个建筑群空调系统采用区域集中供冷的方式，公共图书馆内空调系统设置有1个二级冷量交换站，共2台冷水板式换热器。
1.2 空调系统存在的问题
对公共图书馆空调系统的运行管理现状进行调研，发现该系统运行过程中主要存在以下问题：
（1）二级冷量交换站常年采用恒定供水温度且温度偏高，导致公共图书馆库房区的除湿效果差；
（2）冷水泵配置的变频器仅作为软启动器使用，未实现变频调节功能，存在大流量小温差问题；
（3）办公区、展览区、阅览区等区域的空调设备均由人工管理，缺乏自动控制，无法实现季节性分区域自动优化调节控制；
（4）档案库房区采用的BA系统控制效果差，其温、湿度常出现超调现象，无法满足恒温恒湿要求。
综上所述，该空调系统存在大流量小温差、缺乏自动控制、库房区原有BA系统控制效果差等问题，造成能耗浪费较大，因此具有改造的必要性。
2 空调系统节能改造技术
2.1 二级冷量交换站节能改造
二级冷量交换站节能改造包括二次供水温度优化控制、二次供回水干管变压差设定、水泵变流量控制。
（1）二次供水温度优化控制。根据档案库房区恒温恒湿要求实现对二次供水温度的优化设定。
（2）二次供回水干管变压差设定。根据空调末端冷负荷变化的特点及空调系统设计的实际情况，建立冷负荷与二次供回水干管压差设定值的对应关系。
（3）水泵变流量控制。根据二次供回水干管压差动态调节冷水泵的运行频率，使供回水干管压差稳定在压差设定值范围内，实现水泵变流量控制。
2.2 空调系统末端节能改造
2.2.1 办公区、展览区等区域空调设备节能改造
办公区、展览区等区域的空调设备节能改造包括室内温湿度监测与再设定、空调机变风量变水量控制、变新风量控制及末端设备分类、分区、分时精细化管理控制等。
（1）室内温湿度监测与测点季节性区域再设定。在不同功能区域均匀布置室内温湿度传感器，实时监测各区域的环境温度及冷热不均情况，并可实现温湿度测点的季节性区域再设定，为空调机、风机盘管季节性区域调节提供依据；
（2）基于供冷区域温湿度加权值的空调机变风量、变水量控制；
（3）基于室内外空气焓差及室内CO2浓度的新风机、新风阀变风量控制。根据室外温湿度及室内CO2浓度的实时反馈情况控制新风机与新风阀，尤其在过渡季节应充分利用新风的自然冷却能力提高室内舒适性，减少冷量交换站的冷量使用；
（4）末端设备分类、分区、分时精细化管理控制。将风机盘管、空调机按功能区域进行季节性分时管理控制，同时可根据各区域用冷需求对单个风机盘管或空调机的运行时间进行开关机设定。
2.2.2 档案库房区恒温恒湿机组节能改造
档案库房区恒温恒湿机组节能改造包括室内温湿度监测与再设定、恒温恒湿机组优化运行控制、新风量控制等。
（1）室内温湿度监测与再设定。在档案库房区均匀布置温湿度传感器，实时监测各区域的温湿度，并结合不同档案库房类型所要求的温湿度及档案库房区温湿度的自由状态对测点进行温湿度再设定，为恒温恒湿机组调节提供依据。
（2）恒温恒湿机组优化运行控制。依据实时监测的温湿度对恒温恒湿机组进行优化调节，在确保恒温恒湿的条件下对部分机组进行间歇运行控制，从而减少冷量与电量的使用；
（3）严格控制库房空调系统新风量。在满足库房内正常的新风量情况下，适当减少新回风比例或不引入新风，从而减小总冷负荷。
2.3 建立集中空调节能管理控制系统
在上述空调节能技术措施基础上，对建筑内空调相关设备进行全面联网集成控制，建立一套集中空调节能管理控制系统，实现空调系统的节能优化运行及远程监控。该集中空调节能管理控制系统由四个子系统组成：①二级冷量交换站优化管理控制子系统；②基于无线通讯技术的末端空调设备控制子系统；③能耗采集子系统；④集中空调节能管理控制系统平台软件。该系统除了可以实现空调系统的节能运行外，还可通过集中空调节能管理控制系统平台软件实现远程监控。平台软件包括丰富的便于用户操作管理的功能模块。
3 空调系统改造后节能测试方法及效果分析
3.1 节能测试方法
公共图书馆空调系统节能改造后，每2个月选取气象参数相似的相邻2天进行节能量测试，分别为“手动测试日”和“自动测试日”，具体日期由甲方（公共图书馆）和乙方（节能服务公司）协商确定。手动测试日关闭集中空调节能管理控制系统，空调系统按改造前的运行方式运行；自动测试日开启集中空调节能管理控制系统，空调系统按自动控制运行方式。测试期间安排测试人员记录供冷区域的温湿度，保证公共图书馆室内空调环境要求，并记录测试期间空调系统的用电量和用冷量。
空调系统测试日的用电节省率计算公式为：＼
式中：，分别为手动测试日和自动测试日的空调用电量，kW·h。
将空调系统测试日的用电节省率作为测试周期内（2个月）的平均用电节省率，则测试周期内若关闭集中空调节能管理控制系统时的总用电量Em，c计算公式为：
式中：Em，y为空调系统改造后测试周期内的用电量，kW·h，可通过能耗采集子系统获取。
空调系统改造后测试周期内的节电量ΔEm，s计算公式为：
同理，空调系统改造后测试周期内的节冷量ΔQm，s计算公式为：
式中：Qm，y为空调系统改造后测试周期内的用冷量，kW·h，可通过能耗采集子系统获取；
Rq，s为空调系统测试日的用冷节省率，计算公式与式（1）类似。
3.2 节能效果分析
表3为2016年上半年的节能测试数据，空调系统平均用电节省率为18.85%，假设2016年上半年节电量与下半年相当，年节省电量约7.26万kW·h；如按当地电价0.90元/kW·h，
年节省能耗费用约65340元。
图4、图5分别为5—6月份测试日空调末端胶片库-母片区和展览区的平均值温湿度变化趋势（胶片库-母片区恒温恒湿机组全天运行，展览区空调机运行时间为8：00—18：00）。从图4可看出，自动测试日胶片库-母片区的温、湿度均在规定的温、湿度要求范围内；从图5可以看出，自动测试日展览区的平均值温度与手动测试日相比，完全可以满足展览区舒适性要求，因此可节省电量与冷量。
4 结语
综上所述，当前许多公共图书馆空调系统中存在着许多问题，导致能耗浪费严重，极大地影響到了公共图书馆的可持续发展。因此，对这些公共图书馆空调系统，相关技术人员要采取有效的节能改造技术进行改造，从而降低空调系统的运行成本。本公共图书馆空调系统节能改造后，具有较好的节能效果和经济效益，可供相关空调系统节能改造参考。
参考文献
[1] 林大权，郝华杰.某图书馆中央空调系统节能改造与分析[J].山东工业技术.2017（10）
[2] 郭锐.谈既有公共建筑空调系统节能改造常见方法[J].山西建筑.2016（18）
关键词：公共图书馆；空调系统；节能改造
引言
随着我国社会经济的快速发展，能源短缺问题越来越受重视，科学发展观和可持续发展战略也日益深入人心，在这背景下，公共建筑节能改造得到了社会各界的广泛关注。在公共建筑中，空调系统是最主要的耗能系统，因而也是公共建筑节能改造的重点，对其节能改造技术展开研究具有十分重要的理论价值和实际意义。
1 项目概况
1.1 空调系统现状
某公共图书馆一期建筑面积约2.88万m2，地上6层，地下1层，建筑内包括办公区、展览区、阅览区、库房区、公共区等不同功能区域。该馆位于某一建筑群内，整个建筑群空调系统采用区域集中供冷的方式，公共图书馆内空调系统设置有1个二级冷量交换站，共2台冷水板式换热器。
1.2 空调系统存在的问题
对公共图书馆空调系统的运行管理现状进行调研，发现该系统运行过程中主要存在以下问题：
（1）二级冷量交换站常年采用恒定供水温度且温度偏高，导致公共图书馆库房区的除湿效果差；
（2）冷水泵配置的变频器仅作为软启动器使用，未实现变频调节功能，存在大流量小温差问题；
（3）办公区、展览区、阅览区等区域的空调设备均由人工管理，缺乏自动控制，无法实现季节性分区域自动优化调节控制；
（4）档案库房区采用的BA系统控制效果差，其温、湿度常出现超调现象，无法满足恒温恒湿要求。
综上所述，该空调系统存在大流量小温差、缺乏自动控制、库房区原有BA系统控制效果差等问题，造成能耗浪费较大，因此具有改造的必要性。
2 空调系统节能改造技术
2.1 二级冷量交换站节能改造
二级冷量交换站节能改造包括二次供水温度优化控制、二次供回水干管变压差设定、水泵变流量控制。
（1）二次供水温度优化控制。根据档案库房区恒温恒湿要求实现对二次供水温度的优化设定。
（2）二次供回水干管变压差设定。根据空调末端冷负荷变化的特点及空调系统设计的实际情况，建立冷负荷与二次供回水干管压差设定值的对应关系。
（3）水泵变流量控制。根据二次供回水干管压差动态调节冷水泵的运行频率，使供回水干管压差稳定在压差设定值范围内，实现水泵变流量控制。
2.2 空调系统末端节能改造
2.2.1 办公区、展览区等区域空调设备节能改造
办公区、展览区等区域的空调设备节能改造包括室内温湿度监测与再设定、空调机变风量变水量控制、变新风量控制及末端设备分类、分区、分时精细化管理控制等。
（1）室内温湿度监测与测点季节性区域再设定。在不同功能区域均匀布置室内温湿度传感器，实时监测各区域的环境温度及冷热不均情况，并可实现温湿度测点的季节性区域再设定，为空调机、风机盘管季节性区域调节提供依据；
（2）基于供冷区域温湿度加权值的空调机变风量、变水量控制；
（3）基于室内外空气焓差及室内CO2浓度的新风机、新风阀变风量控制。根据室外温湿度及室内CO2浓度的实时反馈情况控制新风机与新风阀，尤其在过渡季节应充分利用新风的自然冷却能力提高室内舒适性，减少冷量交换站的冷量使用；
（4）末端设备分类、分区、分时精细化管理控制。将风机盘管、空调机按功能区域进行季节性分时管理控制，同时可根据各区域用冷需求对单个风机盘管或空调机的运行时间进行开关机设定。
2.2.2 档案库房区恒温恒湿机组节能改造
档案库房区恒温恒湿机组节能改造包括室内温湿度监测与再设定、恒温恒湿机组优化运行控制、新风量控制等。
（1）室内温湿度监测与再设定。在档案库房区均匀布置温湿度传感器，实时监测各区域的温湿度，并结合不同档案库房类型所要求的温湿度及档案库房区温湿度的自由状态对测点进行温湿度再设定，为恒温恒湿机组调节提供依据。
（2）恒温恒湿机组优化运行控制。依据实时监测的温湿度对恒温恒湿机组进行优化调节，在确保恒温恒湿的条件下对部分机组进行间歇运行控制，从而减少冷量与电量的使用；
（3）严格控制库房空调系统新风量。在满足库房内正常的新风量情况下，适当减少新回风比例或不引入新风，从而减小总冷负荷。
2.3 建立集中空调节能管理控制系统
在上述空调节能技术措施基础上，对建筑内空调相关设备进行全面联网集成控制，建立一套集中空调节能管理控制系统，实现空调系统的节能优化运行及远程监控。该集中空调节能管理控制系统由四个子系统组成：①二级冷量交换站优化管理控制子系统；②基于无线通讯技术的末端空调设备控制子系统；③能耗采集子系统；④集中空调节能管理控制系统平台软件。该系统除了可以实现空调系统的节能运行外，还可通过集中空调节能管理控制系统平台软件实现远程监控。平台软件包括丰富的便于用户操作管理的功能模块。
3 空调系统改造后节能测试方法及效果分析
3.1 节能测试方法
公共图书馆空调系统节能改造后，每2个月选取气象参数相似的相邻2天进行节能量测试，分别为“手动测试日”和“自动测试日”，具体日期由甲方（公共图书馆）和乙方（节能服务公司）协商确定。手动测试日关闭集中空调节能管理控制系统，空调系统按改造前的运行方式运行；自动测试日开启集中空调节能管理控制系统，空调系统按自动控制运行方式。测试期间安排测试人员记录供冷区域的温湿度，保证公共图书馆室内空调环境要求，并记录测试期间空调系统的用电量和用冷量。
空调系统测试日的用电节省率计算公式为：＼
式中：，分别为手动测试日和自动测试日的空调用电量，kW·h。
将空调系统测试日的用电节省率作为测试周期内（2个月）的平均用电节省率，则测试周期内若关闭集中空调节能管理控制系统时的总用电量Em，c计算公式为：
式中：Em，y为空调系统改造后测试周期内的用电量，kW·h，可通过能耗采集子系统获取。
空调系统改造后测试周期内的节电量ΔEm，s计算公式为：
同理，空调系统改造后测试周期内的节冷量ΔQm，s计算公式为：
式中：Qm，y为空调系统改造后测试周期内的用冷量，kW·h，可通过能耗采集子系统获取；
Rq，s为空调系统测试日的用冷节省率，计算公式与式（1）类似。
3.2 节能效果分析
表3为2016年上半年的节能测试数据，空调系统平均用电节省率为18.85%，假设2016年上半年节电量与下半年相当，年节省电量约7.26万kW·h；如按当地电价0.90元/kW·h，
年节省能耗费用约65340元。
图4、图5分别为5—6月份测试日空调末端胶片库-母片区和展览区的平均值温湿度变化趋势（胶片库-母片区恒温恒湿机组全天运行，展览区空调机运行时间为8：00—18：00）。从图4可看出，自动测试日胶片库-母片区的温、湿度均在规定的温、湿度要求范围内；从图5可以看出，自动测试日展览区的平均值温度与手动测试日相比，完全可以满足展览区舒适性要求，因此可节省电量与冷量。
4 结语
综上所述，当前许多公共图书馆空调系统中存在着许多问题，导致能耗浪费严重，极大地影響到了公共图书馆的可持续发展。因此，对这些公共图书馆空调系统，相关技术人员要采取有效的节能改造技术进行改造，从而降低空调系统的运行成本。本公共图书馆空调系统节能改造后，具有较好的节能效果和经济效益，可供相关空调系统节能改造参考。
参考文献
[1] 林大权，郝华杰.某图书馆中央空调系统节能改造与分析[J].山东工业技术.2017（10）
[2] 郭锐.谈既有公共建筑空调系统节能改造常见方法[J].山西建筑.2016（18）