不同空调形式下电力能耗对比分析
摘要：空调是人们在日常生活中不可或缺的制冷、采暖设备，给人们带来舒适的生活、工作环境，但其耗电量也是相当的大，一般能占到民用建筑物总用电量的1/2甚至以上。对空调能耗的数据分析能给在工程设计中结合项目实际情况进行比选设计方案。
关键词：节能；能效分析；优化；目标
一、背景分析
电能是我们在生活、生产中使用最广泛、最方便的能源形式之一。生活中到处需要用到电能。2021年，全社会用电量83128亿千瓦时，同比增长10.3%，较2019年同期增长14.7%，两年平均增长7.1%。城乡居民生活用电量11743亿千瓦时，同比增长7.3%。此数据来源于国家能源局。随着经济社会的发展同时，各种能源的消耗也是成增长趋势，碳排放量也一直在增长。
早在“十一五”期间国家就提出的节能减排政策措施，目标是“十一五”期间国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。目前碳达峰目标时间是在2030年前，碳中和目标时间是2060年前。节能减排也是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑。
随着生活水平的提高，由于电器产品的不断更新，新产品不断呈现，人们对各类电器的使用越来越频繁。在各类建筑中，空调用电量一直在呈现增长趋势，空调用电又是各类民用建筑的用电大户。因此笔者将通过实际工程案例在不同空调形式分析空调能耗的情况，以此对我们在工程设计过程中的节能方面有所帮助。
二、常规空调冷热源形式
常用的空调冷热源形式有如下几种：
(一)冷水机组+锅炉：夏季利用冷水机组+冷却塔+循环水泵+水处理设备提供冷源；冬季利用（燃气、燃油）锅炉制热水提供热源。冷水机组和锅炉与室内末端通过水循环进行冷热传递。
(二)风冷热泵：风冷热泵主机夏季利用风扇强制使室外空气流经风冷热泵主机，向室外空气散热，达到室内制冷的效果；冬季利用风扇强制使室外空气流经风冷热泵主机，向室外空气取热，达到室内制热的效果。风冷热泵主机与室内末端通过水循环进行冷热传递。
(三)风冷多联式空调（热泵)机组:多联式空调机组夏季利用风扇强制使室外空气流经多联式空
调机组，向室外空气散热，达到室内制冷的效果；冬季利用风扇强制使室外空气流经多联式空调机组，向室外空气取热，达到室内制热的效果。多联式空调机组与室内末端通过制冷剂循环进行冷热传递。
(四)分体空调（单元式空气调节机）：常见的家用分体空调，室内机与室外机一一对应，内机与外机通过制冷剂循环进行冷热传递。
三、能效对比与分析
空调的能效比实际上就是制冷（热）量与输出功率的比值，数值越大意味着相同制冷量所耗费的电能源越少。   
空调根据节能的要求，在设计时须满足相关规范的能效比参数，且会考虑同时使用系数，并按此要求选择空调主机功率。但通常厂家提供的能效标识依据仅是在实验室状态下测算的理想参数。在实际工况中，考虑到空调自身性能、恶劣的环境因素影响，实际的功耗往往大于铭牌标称值。（表如下）
风冷多联机式空调（热泵）机组全年性能系数
名义制冷量CC（kW）
全年性能系数APF
严寒
AB区
严寒
C区
温和
地区
寒冷
地区
夏热冬冷
地区
夏热冬暖
地区
CC≤14
3.6
4
4
4.2
4.4
4.4
14
3.5
3.9
3.9
4.1
4.3
4.3
28
3.4
3.9
3.9
4
4.2
4.2
50
3.3
3.5
3.5
3.8
4
4
CC>68
3.2
3.5
3.5
3.5
3.8
3.8
同时《建筑电气常用数据手册》对各类建筑物的用电也给出了负荷指标。（表如下）
空调用电计算
各类建筑物用电指标
建筑类别
用电指标w/m2
建筑类别
用电指标w/m2
公寓
30~50
医院
30~70
办公
30~70
高等学校
20~40
一般商业
40~80
中小学
12~20
大中型商业
60~120
汽车库
8~15
注：表中所列指标的上限值是按空调采用电动压缩机制冷时的数值。
以上要求在工程设计时确保空调使用舒适的情况下应严格控制各类建筑物用电负荷指标。
下面通过几个真实案例进行对比分析，项目已投入使用。     
项目实例1：
某市商务办公楼，总建筑面积54380㎡,地上建筑面积38419㎡，地上24层，地下2层，建筑总高度99.95m。为一类高层公共建筑，地上主要功能为办公，地下为停车场及设备用房。 空调用电区域面积约为40000㎡。
本工程空调按集中冷热源设置，空调冷源采用1台磁悬浮离心式冷水机机组+1台变频螺杆式冷水机组。磁悬浮离心式冷水机组制冷量3164kW，变频螺杆冷水机组制冷量为1531kW,对应总制冷量为4695kW；热源采用2台2.1MW低氮燃气真空冷凝热水锅炉，空调制热总量2900kW，生活热水制热总量1300kW，夏季冷却水供回水温度为30/35℃。
本工程中央空调主机用电负荷总量为1119kW，末端用电负荷为391kW，核算到单位面积空调用电密度值为37.8W/㎡。
项目实例2：
某市医院胸科中心综合楼,包括胸科中心主楼（病房楼、门诊）。主楼总的空调面积为8800㎡，主楼夏季空调总负荷为1068.9kW，冬季空调总负荷为882.6kW，空调冷热源采用两台螺杆式风冷热泵机组，单台制冷量为500kW，制热量为480kW；夏季供回水温度为7/12℃，冬季供回水温度为45/40℃，总的COP值大于3.3；主机设置于屋顶。
本工程空调主机用电负荷为315kw,末端用电设备负荷为120KW,空调总用电量为435kw,核算到单位面积空调用电密度值为49.44w/㎡。
项目实例3：
某市融城中心—北地块，本工程地上12层，地下3层，建筑高度48.95米，地上1~3层为商业空调采用冷水机组+锅炉，5~11层为3栋塔楼采用多联机，此案例仅分析塔楼VRV多联机的用电负荷。5~11层塔楼空调用电区域面积建筑面积约24000平方米。
屋顶VRV多联机用电总量为1072kw，核算到单位面积空调用电密度值为44.67W/㎡。
项目实例4：
某市公寓项目,总建筑面积约：46661㎡;地下2层为车库，本工程建筑高度99.700㎡。地下2层，地上31层，为一类高层综合楼，功能包括办公、酒店、商业等。空调用电区域面积约为35000㎡。本工程全部采用分体空调。
本工程空调负荷总用电量为：1358kW,核算到单位面积空调用电密度值为38.8W/㎡。