中國(guó)國(guó)家博物館節(jié)約型示范單位建設(shè)案例

案例摘要：

中國(guó)國(guó)家博物館通過(guò)加強(qiáng)節(jié)能管理、完善制度建設(shè)、節(jié)能技術(shù)改造、 開(kāi)展節(jié)能宣傳培訓(xùn)等措施，做到了由定性管理轉(zhuǎn)變?yōu)槎抗芾?，由行政管理轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)管理，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化管理和運(yùn)行。由于藏品和展覽條件、參觀 人數(shù)及舒適度情況、開(kāi)放時(shí)間、天氣情況等因素都會(huì)直接影響到空調(diào)系統(tǒng) 的負(fù)荷，因而能源消耗會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)性。2011年3月新館開(kāi)放以來(lái), 國(guó)家博物館實(shí)施了空調(diào)機(jī)組變頻控制改造、熱力站增加自控系統(tǒng)改造、制冷站完善自控系統(tǒng)改造、中央空調(diào)系統(tǒng)群控策略改造等一系列節(jié)能改造項(xiàng) 目，在參觀人數(shù)每年同比增長(zhǎng)28%的前提下，能耗逐年下降，能耗總量從最高的1.07萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降到5423噸標(biāo)準(zhǔn)煤。北京市自2013年開(kāi)始碳 排放履約工作以來(lái)，按時(shí)完成各年度的各項(xiàng)碳排放工作任務(wù)，累計(jì)結(jié)余二 氧化碳排放配額量1. 36萬(wàn)噸。中國(guó)國(guó)家博物館通過(guò)嚴(yán)格的制度、科學(xué)的管理、積極的宣傳和技術(shù)改造等手段，大大減少了能源資源消耗，降低了管理成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能提質(zhì)增效。

一、國(guó)家博物館基本情況

國(guó)家博物館隸屬文化部，是集收藏、展覽、研究、考古、公共教育、文化交流等職能于一體的綜合性博物館。國(guó)家博物館新館于2007年開(kāi)始進(jìn)行改擴(kuò)建，2010年底竣工，獲政府頒發(fā)的魯班獎(jiǎng)。建筑面積由原來(lái)的6.5 萬(wàn)平方米增加到近20萬(wàn)平方米，現(xiàn)為世界上建筑面積最大的國(guó)家博物館。

2013年國(guó)家博物館改擴(kuò)建工程榮獲住房城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的三星級(jí)綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)；2014年在第十五批綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)項(xiàng)目中被評(píng)為公共建筑類三星級(jí)綠色建筑運(yùn)行標(biāo)識(shí)；2015年被評(píng)為全國(guó)節(jié)約型公共機(jī)構(gòu)示范單位。

國(guó)家博物館收藏文物130多萬(wàn)件，這些文物都是中華民族的文化瑰寶,其對(duì)館內(nèi)溫、濕度要求高，且十分嚴(yán)格。不同類型的文物要求設(shè)置不同的 溫、濕度，且均為恒溫恒濕。相比辦公建筑、寫字樓和星級(jí)酒店等商業(yè)類建筑來(lái)說(shuō)，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況復(fù)雜多樣，運(yùn)行時(shí)間基本為24小時(shí)不間斷, 加大了能源消耗。中國(guó)國(guó)家博物館作為中華文化的祠堂和祖廟、作為中國(guó)夢(mèng)的發(fā)源地和國(guó)家的文化客廳，是展示我國(guó)文化軟實(shí)力的重要窗口。2011 年3月國(guó)家博物館新館正式開(kāi)放，當(dāng)年共接待觀眾370萬(wàn)人次。2015年接待觀眾數(shù)量達(dá)到763萬(wàn)人次，被美國(guó)和英國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)評(píng)為全球最受歡迎的博物館排名第二位。

二、案例具體實(shí)施情況介紹

（一）加強(qiáng)節(jié)能管理,完善制度建設(shè)

國(guó)家博物館成立了以呂章申館長(zhǎng)為組長(zhǎng)的節(jié)能領(lǐng)導(dǎo)小組。大力加強(qiáng)節(jié)能制度建設(shè)，從源頭上規(guī)范用能行為，提出年度節(jié)能計(jì)劃及中長(zhǎng)期節(jié)能規(guī)劃,開(kāi)展節(jié)能技術(shù)革新。

先后制定了《中國(guó)國(guó)家博物館節(jié)約資源能源管理制度》、《中國(guó)國(guó)家博物館展廳照明空調(diào)使用辦法》、《中國(guó)國(guó)家博物館用電管理辦法（試行）》及各類設(shè)備的運(yùn)行管理、記錄和技術(shù)文件規(guī)范。這些制度對(duì)能源的輸入、加 工轉(zhuǎn)換、分配傳輸、使用、定額管理、節(jié)能技改作出了詳細(xì)規(guī)定，有效地加強(qiáng)了能源統(tǒng)計(jì)分析等基礎(chǔ)工作，對(duì)科學(xué)使用能源起到了約束作用。

（二）及時(shí)維護(hù)保養(yǎng)，注重技術(shù)節(jié)能

對(duì)空調(diào)、照明、電梯、給排水等系統(tǒng)及時(shí)維護(hù)、保養(yǎng)并因地制宜進(jìn)行技術(shù)改造，是國(guó)家博物館實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要手段。

1、空調(diào)機(jī)組變頻控制改造

（1）改造前系統(tǒng)情況

國(guó)家博物館共有170臺(tái)380V, 5-30kW的空調(diào)機(jī)組。機(jī)組全部按恒濕恒溫設(shè)計(jì)，均為定頻送風(fēng)機(jī)。

（2）改造內(nèi)容

針對(duì)170臺(tái)380V, 5kW-30kW空調(diào)機(jī)組在現(xiàn)有工頻正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上增加變頻就地、遠(yuǎn)程啟動(dòng)功能。同時(shí)將變頻控制納入樓宇控制系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)區(qū)分不同工況變頻調(diào)節(jié)，減少設(shè)備長(zhǎng)期在恒速下運(yùn)行和利用風(fēng)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量造成的能源浪費(fèi)。送風(fēng)機(jī)根據(jù)變頻器所給頻率自動(dòng)運(yùn)行，其頻率大小與冷水閥、熱水閥及加濕閥的開(kāi)度大小有關(guān)（現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷大時(shí)頻率高、負(fù)荷小時(shí)自動(dòng)降頻），同時(shí)也可以根據(jù)需要手動(dòng)設(shè)置變頻器的頻率，最終實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域機(jī)組根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況，在滿足溫濕度、風(fēng)速、潔凈度、空氣新鮮程度等運(yùn)行參數(shù)的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)變頻器頻率，從而節(jié)約能源消耗、實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)組節(jié)能高效運(yùn)行。

(3)節(jié)約能源資源效果分析

第一批變頻改造部分機(jī)組加裝變頻器前后一天用電量(24小時(shí)全開(kāi)) 分析如下，改造后平均每臺(tái)機(jī)組節(jié)約電量40%以上。

 (4)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

變頻改造從2013年到2015年共進(jìn)行了四批，總計(jì)變頻器臺(tái)數(shù)89臺(tái)，功率最大的30kW，最小的7.5kW°年平均節(jié)約電費(fèi)289萬(wàn)?？偼顿Y202.6 萬(wàn)，平均收回成本時(shí)間為8.5個(gè)月。詳見(jiàn)下表：

2、熱力站增加自控系統(tǒng)改造

（1）改造前系統(tǒng)情況

熱力站采用一次側(cè)安裝自力式溫度調(diào)節(jié)閥，根據(jù)二次側(cè)供水溫度調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度。首先，由于自力式溫度調(diào)節(jié)閥控制精度有限加之設(shè)備老化，無(wú)法完成相應(yīng)調(diào)節(jié)功能，因而運(yùn)行中必須依靠人工調(diào)節(jié)。但人工調(diào)節(jié)不可避免存在滯后或超調(diào)現(xiàn)象，當(dāng)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，市政供熱量沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，勢(shì)必造成能源浪費(fèi)。其次，供熱系統(tǒng)中的循環(huán)泵，雖然已加裝變頻裝置，但是并沒(méi)有根據(jù)系統(tǒng)末端負(fù)荷的變化進(jìn)行自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，一直處于工頻狀態(tài)運(yùn)行，造成了能源浪費(fèi)。

（2）改造內(nèi)容

以冬季供熱板換為例（見(jiàn)圖3）,在每組板換的一次側(cè)、二次側(cè)分別加裝溫度（T）和壓力傳感器（P）,在回水管上加裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門（M）,全熱力站共加裝傳感器57個(gè)（29個(gè)溫度、28個(gè)壓力），電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門7個(gè)。現(xiàn)場(chǎng)IQ3控制器將供水溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)比例積分運(yùn)算控制供水管路上的一次側(cè)電動(dòng)二通閥開(kāi)度，調(diào)節(jié)供水流量,使供水溫度保持在設(shè)定值。

二次水溫度設(shè)定值分冬夏季模式可分別調(diào)整。控制器內(nèi)部時(shí)鐘，可將一周內(nèi)的每天任意分為多個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段設(shè)定不同的供水溫度進(jìn)行節(jié)能控 制。循環(huán)水泵3用1備，變頻器頻率根據(jù)供回水壓差控制?？刂破髋c樓宇自控系統(tǒng)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整、報(bào)警提示和圖形顯示功能，并根據(jù)實(shí)際需求增加本地控制計(jì)算機(jī)，方便值班人員直觀、及時(shí)的觀察系統(tǒng)運(yùn)行工況。

（3）節(jié)約能源資源效果分析

2014年改造完成后與2013年同比熱流量變化情況見(jiàn)下表:

 (4)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

2014年9月份改造完成后，同比改造前一年和改造后一年的熱流量數(shù)據(jù)，一年中節(jié)約了熱流量約8500GJ當(dāng)時(shí)熱流量單價(jià)為80元/GJ 一年節(jié)約了熱力費(fèi)約70萬(wàn)元。而熱力站增加自控系統(tǒng)改造的投資約30萬(wàn)元，即半年內(nèi)可收回成本。

3、制冷站完善自控系統(tǒng)改造

 (1)改造前系統(tǒng)情況

國(guó)家博物館制冷系統(tǒng)建成時(shí)間較早，存在自動(dòng)化程度低、冰池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)值不準(zhǔn)、供水溫度控制波動(dòng)較大，在3.8?8.6°C之間(見(jiàn)下圖一)、未監(jiān)測(cè)冷機(jī)內(nèi)部運(yùn)行數(shù)據(jù)等問(wèn)題。

而改造后冷凍水出水溫度在6.6?7. 1°C之間(見(jiàn)下圖二),波動(dòng)明顯降低。

圖一  改造前冷凍水出水溫度

圖二 改造后冷凍水出水溫度

（2）改造內(nèi)容

盡可能利用原有電動(dòng)閥門和傳感器，通過(guò)加裝少量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及更換更為先進(jìn)、智能的控制系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)各種工況自動(dòng)組合，包括單機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制，多機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制，多種工況自控控制等。并在此基礎(chǔ)上結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)，根據(jù)當(dāng)天負(fù)荷總量合理分配冷機(jī)及冰池融冰負(fù)荷，自動(dòng)進(jìn)行制冰、融冰、融冰+基載主機(jī)全過(guò)程控制。自動(dòng)按照負(fù)荷要求進(jìn)行加減 基載制冷機(jī)及其輔助設(shè)備，保證基載主機(jī)在高效負(fù)荷下運(yùn)行，最大可能的實(shí)現(xiàn)“移峰填谷”,同時(shí)將冰池特殊作用融入控制策略內(nèi)，實(shí)現(xiàn) 最優(yōu)控制。

（3）節(jié)約能源資源效果分析

由于制冷站完善自控系統(tǒng)工作剛剛完成，還未經(jīng)歷一個(gè)完整的制冷季，所以目前還缺乏準(zhǔn)確、詳細(xì)的節(jié)能數(shù)據(jù)。但僅從改造完成后的8月份看，整體用電量比去年同期節(jié)約了50萬(wàn)度，在館內(nèi)沒(méi)有其他重大負(fù)荷變化的前提下，制冷控制系統(tǒng)的改造是能源資源節(jié)約的重要原因。

（4）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

制冷站改造總投資約85萬(wàn)，保守估計(jì)一年內(nèi)能收回成本。

4、中央空調(diào)系統(tǒng)群控策略改造

 國(guó)家博物館原有的暖通系統(tǒng)主要為末端空調(diào)機(jī)組的自控，各核心機(jī)房相對(duì)獨(dú)立，各自為政，不能及時(shí)根據(jù)末端負(fù)荷變化來(lái)調(diào)整運(yùn)行工況，如然力站依靠精度較低的自力式溫控閥及手動(dòng)干預(yù)等措施，制冷站主要靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)固定日程的啟停冷機(jī)切換制冰、融冰、制冷等工況。此類控制方法延遲性較高，準(zhǔn)確度較低，溫度曲線波動(dòng)大，經(jīng)常造成不夠用或浪費(fèi)的現(xiàn)象。

改造后，制冷系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)了在保證滿足總供水溫度的前提 下，通過(guò)空調(diào)末端供回水壓力和供回水溫度反饋的負(fù)載變化，調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)模式、開(kāi)啟臺(tái)數(shù)、冷凍水泵、熱水循環(huán)泵頻，調(diào)變流量。改造后的樓控系統(tǒng)控制對(duì)象涵蓋暖通空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備及核心設(shè)備，從末端設(shè)備到核心設(shè)備均可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際負(fù)荷聯(lián)動(dòng)控制。運(yùn)行和操作均在統(tǒng)一的人機(jī)界面環(huán)境下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)信息、資源和任務(wù)共享，完成集中與分布相結(jié)合的監(jiān)視控制和管理的功能。通過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)資源的收集、分析、傳遞和處理, 實(shí)現(xiàn)了各子系統(tǒng)設(shè)備始終處于有條不紊、協(xié)同一致的狀態(tài)下運(yùn)行，確保博物館內(nèi)舒適和安全的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)及展廳的恒溫恒濕，節(jié)約了大量的能 源、提高了設(shè)備運(yùn)行效率、延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

整個(gè)暖通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、控制后，為日常運(yùn)行管理維護(hù)帶來(lái)了以下優(yōu)點(diǎn):

●采用了統(tǒng)一的模塊化的硬件、軟件，便于物業(yè)管理人員掌握管理技術(shù)和參與系統(tǒng)的維修保養(yǎng);

●采用模塊化、分布處理方式，具有很強(qiáng)的局部靈活性，可以滿足對(duì)已建成項(xiàng)目有經(jīng)常修改及調(diào)整要求的工程。在整體系統(tǒng)正常工作的情況 下，能夠在局部范圍內(nèi)調(diào)整，升級(jí)換代，并經(jīng)確認(rèn)無(wú)誤后，再無(wú)縫連接到中央集成系統(tǒng)中，具備很高的靈活性;

●瀏覽器/服務(wù)器（B/S ）模式，在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺(tái)Web瀏覽器,只需安裝通用的單一瀏覽器軟件，而無(wú)需安裝特定（或?qū)Ｓ茫┑能浖?，就可以?shí)現(xiàn)對(duì)大廈內(nèi)各種各樣信息與資源的調(diào)用、報(bào)警與狀態(tài)的監(jiān)視，以及完成各類任務(wù)的處理。同時(shí)避免了客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）模式下相對(duì)復(fù)雜的程序操作;

●對(duì)于系統(tǒng)日后的功能及網(wǎng)絡(luò)性能的提升，只需更新服務(wù)器端，而不必更新客戶端。因而大大的減輕了系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)的成本及工作量;

●提高工作效率和管理質(zhì)量;

●提高管理層決策準(zhǔn)確性與全局事件處理的能力;

●可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控和管理操作及數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。

（三）開(kāi)展節(jié)能宣傳培訓(xùn)，增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)

通過(guò)加強(qiáng)節(jié)能教育宣傳，引導(dǎo)全體干部職工樹(shù)立節(jié)能減排的理念，增 強(qiáng)“人人節(jié)能減排的意識(shí)和行為自覺(jué)。充分發(fā)揮國(guó)家博物館的“窗口” 功能，向參觀博物館的社會(huì)公眾宣傳節(jié)能減排知識(shí)，增強(qiáng)社會(huì)公眾的“資 源意識(shí)”、“節(jié)能意識(shí)”和“環(huán)境意識(shí)”，讓生態(tài)文明主流價(jià)值觀深入人心，從而推動(dòng)全社會(huì)形成良好的節(jié)能氛圍。國(guó)家博物館每年邀請(qǐng)專家舉辦節(jié)能技術(shù)專題講座，組織人員參加能源管理培訓(xùn)，不僅提高了對(duì)節(jié)能政策、法規(guī)和技術(shù)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，也為全面開(kāi)展節(jié)能工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

 三、節(jié)能綜合收益

（一）節(jié)能效果

國(guó)家博物館改擴(kuò)建工程完成后，自2011年3月正式開(kāi)館運(yùn)行以來(lái)，通 過(guò)加強(qiáng)能源管理和技術(shù)創(chuàng)新，在參觀人數(shù)每年同比增長(zhǎng)28%的前提下，能 耗逐年下降，能耗總量從最高的10778. 97噸標(biāo)準(zhǔn)煤降至5423. 08噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)能成效十分顯著。

“十二五”期間參觀人數(shù)與能耗變化趨勢(shì)               

北京市自2013年開(kāi)始碳排放履約工作以來(lái)，國(guó)家博物館按時(shí)完成各年度的各項(xiàng)碳排放工作任務(wù)，累計(jì)結(jié)余二氧化碳排放配額量13601噸，履 行了博物館人節(jié)能減碳的社會(huì)責(zé)任。

“十二五”期間碳排放配額及實(shí)際排放量

（二）社會(huì)效益

中國(guó)國(guó)家博物館在每年重點(diǎn)用能單位節(jié)能目標(biāo)責(zé)任評(píng)價(jià)考核中均被評(píng)為優(yōu)秀，在博物館類公共建筑中發(fā)揮了示范帶動(dòng)作用。每年接待國(guó)內(nèi)外多家單位來(lái)館調(diào)研學(xué)習(xí)節(jié)能工作，2013年國(guó)家博物館改擴(kuò)建工程榮獲住房城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的三星級(jí)綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)；2014年在第十五批綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)項(xiàng)目中被評(píng)為公共建筑類三星級(jí)綠色建筑運(yùn)行標(biāo)識(shí)；2015年被評(píng)為全國(guó)節(jié)約型公共機(jī)構(gòu)示范單位?！笆鍟r(shí)期，國(guó)家博物館將進(jìn)入全面建設(shè)“世界一流大博物館目標(biāo)，進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能科學(xué)管理，進(jìn)一步提高各項(xiàng)工作管理水平，積極弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，大力傳播中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)，充分發(fā)揮國(guó)家博物館的展示中華文明的重要窗口作用、培 育民族精神的重要基地作用以及引領(lǐng)文博事業(yè)科學(xué)發(fā)展的重要示范作用。

四、案例推廣前景

截止2015年年底，全國(guó)登記注冊(cè)的博物館約4692家，由于博物館具有文物儲(chǔ)藏保管、對(duì)外開(kāi)放及文化研究的特殊功能，相比辦公建筑、寫字 樓和星級(jí)酒店等商業(yè)類建筑來(lái)說(shuō)，其空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況復(fù)雜多樣，國(guó)家博 物館所采取的空調(diào)機(jī)組變頻控制、以及中央空調(diào)系統(tǒng)群控策略等節(jié)能管理實(shí)踐可以在全國(guó)博物館等公共文化窗口單位推廣。