大型商场中央空调系统运行能耗分析与节能优化

孙国才

130221198712230030

摘要：大型商场具有营业时间长、人员流动大、室内负荷波动频繁的特点，中央空调系统是其运营能耗的核心组成部分，能耗占比可达建筑总能耗的40%~60%，存在能耗浪费严重、运行效率偏低等问题。本文基于机电暖通工程专业知识，结合大型商场中央空调实际运行工况，分析系统能耗现状及主要能耗浪费原因，从设备运行、系统管控、运维管理、技术改造四个方面提出可落地的节能优化策略。实践表明，科学的节能优化方案可有效降低空调系统运行能耗，减少商场运营成本，同时保障室内购物环境舒适度，契合建筑绿色低碳的发展要求，可为同类商业建筑空调节能运维提供参考。

关键词：大型商场；中央空调；能耗分析；节能优化；暖通运维

一、引言

随着商业建筑规模化发展，大型商场已成为城市核心消费场所，为保障顾客购物体验和商铺正常运营，商场中央空调系统需长时间、不间断运行。不同于住宅、写字楼，大型商场内部空间开阔、人员密集、灯光及设备散热量大，且昼夜、季节负荷差异显著，对中央空调系统的运行稳定性和制冷效率要求更高。当前，多数商场中央空调存在运行模式粗放、设备匹配度低、运维不到位等问题，大量无效能耗造成能源浪费，增加企业运营负担。在双碳政策背景下，商业建筑节能降耗成为行业发展趋势，开展大型商场中央空调能耗分析与节能优化研究，具备重要的工程实用价值和经济价值。

二、大型商场中央空调系统能耗现状分析

大型商场中央空调多采用集中式冷水机组系统，主要由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、末端风机盘管等设备组成，整体能耗主要集中在主机、水循环系统和末端送风系统三个模块。结合多数商场运行数据来看，冷水机组能耗占空调总能耗的50%左右，水泵、冷却塔等辅助设备能耗占30%~35%，末端设备能耗占15%~20%。

目前商场中央空调运行普遍存在诸多问题。首先是负荷匹配不合理，商场营业时间通常为10-12小时，非营业时间、阴雨天气或客流低谷时段，室内冷负荷大幅下降，但多数系统仍采用满负荷运行模式，出现“大马拉小车”的能耗浪费现象。其次是设备运行效率偏低，部分商场空调设备常年连续运行，换热器结垢、滤网堵塞、风机积尘问题突出，导致热交换效率下降，设备能耗大幅增加。此外，多数商场依赖人工操控空调系统，缺乏智能化调控手段，温度设定、新风供给随意性强，进一步加剧能耗损耗。

三、中央空调系统高能耗主要成因

3.1 运行模式不合理，负荷调控滞后

大型商场客流量呈现出显著的动态变化特征，在周末及法定节假日等时段，客流量高度集中，导致室内热负荷急剧增加，制冷需求随之大幅上升；而在工作日或夜间等非高峰时段，客流量则明显减少，相应的冷负荷需求也显著下降。然而，传统的中央空调系统通常采用固定的运行模式，其运行参数无法根据商场内实时变化的客流密度以及外部环境的温湿度条件进行灵活、精准的调整。在实际运营过程中，大多数运维人员为确保顾客在任何时段都能感受到凉爽舒适的购物环境，往往将室内温度设定在较低水平，并且让新风系统长期处于满负荷运转状态。这种做法在客流量较少的低负荷时段，会导致制冷设备和新风系统产生大量不必要的能源消耗，从而造成显著的能源浪费。这正是当前众多商场空调系统整体能耗持续偏高、能效低下的一个根本性原因。

3.2 设备老化与运维缺失，运行效率衰减

中央空调作为一类典型的大型机电设备，在持续长时间运行后，其整体性能不可避免地会出现逐步衰减的现象。具体而言，冷水机组中的冷凝器与蒸发器在长期工作过程中，内部容易积累水垢、油污等杂质，这些附着物会严重阻碍制冷剂与冷却水之间的冷热交换效率，从而导致整个机组的能效比显著下降，制冷或制热效果大打折扣。同时，系统中的风机、水泵等关键部件，由于积尘和机械磨损的逐渐加剧，运行时所需克服的阻力不断增大，使得电力消耗也随之攀升，造成能源的额外浪费。在许多商业场所，尤其是大型商场中，普遍存在着“重使用、轻运维”的管理倾向，缺乏系统性的定期清洗、规范检修与科学保养的制度安排，致使设备常常处于低效甚至亚健康的运行状态。这不仅使得能耗随着使用年限逐年递增，推高了运营成本，还加速了设备的老化与损耗，从而显著缩短了其正常使用寿命，增加了后期维修与更换的财务负担。

3.3 系统设计与现场工况不匹配

部分早期建设的大型商场，中央空调系统设计过于保守，设备选型预留余量过大，与实际运行负荷不匹配。同时，商场内部商铺改造、业态调整后，局部空间冷热负荷发生变化，但空调末端系统未同步优化，出现部分区域过冷、部分区域制冷不足的情况，运维人员只能通过提高主机负荷保障整体效果，间接造成能源浪费。

3.4 智能化管控水平偏低

目前仍有大量中小型大型商场未配套智能空调管控系统，完全依靠人工启停、调节参数。人工调控存在滞后性和主观性，无法精准匹配室内负荷变化，难以实现精细化节能运行，能耗管控效率极低。

四、中央空调系统节能优化具体策略

4.1 优化运行参数，实现负荷精准匹配

结合商场营业时间和客流规律，制定差异化运行方案。营业前提前半小时开启空调预冷，避免开机满负荷运行；客流高峰时段适度调控温度，保障舒适度；客流低谷时段、午休及闭店前1小时，逐步提高室内设定温度、降低机组运行负荷。同时规范新风系统运行，根据室外空气质量和室内人员密度调节新风量，避免新风过量带来的能耗损耗，在保障空气质量的前提下降低能耗。

4.2 完善运维体系，提升设备运行效率

建立常态化设备运维制度，定期对中央空调核心设备进行保养检修。每季度清洗风机滤网、冷却塔填料，每半年对冷水机组蒸发器、冷凝器进行除垢清洗，每年检测机组能效、水泵运行工况，及时更换老化磨损配件。通过常态化运维，清除设备运行阻力，恢复设备设计能效，从源头降低低效能耗。同时规范运维人员操作流程，杜绝违规开机、参数随意调整等问题。

4.3 改造设备系统，适配实际运行工况

针对设备选型余量过大、能耗偏高的问题，可对水泵、风机等辅助设备进行变频改造。变频设备可根据实时负荷自动调节转速，替代传统工频恒定运行模式，有效解决低负荷时段能耗浪费问题，辅助设备节能率可达20%~30%。对于老旧低效冷水机组，可逐步更换为高效节能机组，提升主机核心能效。同时根据商场业态调整情况，优化末端管路布局，平衡各区域冷热负荷，消除局部能耗浪费。

4.4 搭建智能管控系统，实现精细化节能

引入建筑设备智能管控系统，对中央空调主机、水泵、风机、末端设备进行集中监控，实时采集室内温湿度、设备运行功率、负荷数据。系统可根据室外天气、室内客流自动调节空调运行参数，实现机组联动、风水联动智能调控，精准匹配实时负荷。同时通过数据统计分析，梳理高能耗时段和设备问题，为节能优化提供数据支撑，实现全天候精细化节能运行。

五、结论

大型商场中央空调能耗偏高，主要源于运行模式粗放、运维不到位、设备匹配度低、智能化水平不足等多重因素，不仅造成能源浪费，还增加商场运营成本。通过优化运行参数、完善运维体系、开展设备变频改造、搭建智能管控系统等多措并举的优化方案，可在不降低室内舒适度的前提下，显著降低中央空调系统运行能耗。本次研究的节能优化策略简单实用、落地性强，贴合大型商场暖通空调运行实际，既能助力商业建筑实现绿色低碳运营，也为同类机电暖通设备节能运维提供了可行的技术参考。未来，可结合物联网、大数据技术，进一步优化空调智能调控算法，持续提升空调节能运行水平。

参考文献

[1]贾孟立.大型商场中央空调新风量问题探析[J].焦作大学学报,2018,32(4):72-74.

[2]李利文.夏热冬暖地区商场中央空调智能化节能控制改造实例分析[J].科技与创新,2018,(15):132-133.

[3]常青.典型夏热冬冷地区大型综合商场中央空调系统设计[J].建材与装饰,2017,(16):205-206.

[4]刘志斌.大型商场建筑中央空调冷冻水系统运行能效及参数优化研究[D].华南理工大学,2016.

...