安科瑞 鮑靜君

　　摘要：2005年以前的大型公共建筑在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、用能設(shè)備等方面節(jié)能設(shè)計(jì)要求較低，導(dǎo)致其空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)在運(yùn)行能耗較高，對(duì)這些老建筑實(shí)施節(jié)能改造已是迫切的需求。從既有大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的角度出發(fā),利用建筑能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)建筑空調(diào)系統(tǒng)的用能情況進(jìn)行分析，對(duì)比計(jì)算機(jī)能耗模擬結(jié)果，分析存在差距的原因，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)能源利用的合理性做出評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的改造建議。

　　關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 建筑節(jié)能； 節(jié)能改造

　　0 引言

　　我國(guó)十多年以前的公共建筑節(jié)能狀況跟現(xiàn)在建筑相比差別較大,導(dǎo)致這些老建筑的空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)在運(yùn)行能耗較高，尤其對(duì)于大型公建更是如此。目前,青島市已有多棟此類建筑安裝了建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分析能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)這些老建筑空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施節(jié)能改造已是迫切的需求。如何運(yùn)用好監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使節(jié)能改造工作順利進(jìn)行，需要科學(xué)的途徑。本文以能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù),并結(jié)合能耗模擬軟件eQUEST對(duì)該建筑進(jìn)行能耗模擬，經(jīng)過數(shù)據(jù)與模擬分析，探討可行的建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造模擬方法，為以后的建筑節(jié)能改造項(xiàng)目提供參考。

　　1 建筑概況

　　1.1 建筑基本信息

　　本建筑起建于2004年（早于公建節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)GB50189—2005[4]版與2015版），分為主樓和裙樓，主樓地上25層，為一般辦公，裙樓地上5層，為會(huì)議廳等。地下3層，地下1層為廚房、職工餐廳、冷庫(kù)、檔案室等，地下2層為變配電室、車庫(kù)等，地下3層為洗衣房、空調(diào)機(jī)房、車庫(kù)等。

　　1.2 空調(diào)系統(tǒng)詳情（見表1)

　　本建筑采用集中式冷熱源,夏季由制冷機(jī)組提供冷量,冬季由板換與市政熱水進(jìn)行換熱提供熱量。門

　　廳 、會(huì)議廳、健身房、檔案、休息廳等公共空間采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，辦公室等采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。

　　6月末到9月末根據(jù)回水溫度手動(dòng)啟停空調(diào)系統(tǒng)。

表1 空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備表

　　1.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況

　　本建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為后加,共監(jiān)測(cè)48路，空調(diào)主機(jī)、水泵、冷卻塔、新風(fēng)機(jī)等采集的數(shù)據(jù)通過GPRS

　　無線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

　　2 建筑能源消耗比較基準(zhǔn)

　　(1)空調(diào)能耗計(jì)算時(shí)間按設(shè)計(jì)中的工作日8:00—17:00開啟。由于要調(diào)取實(shí)際數(shù)據(jù)，制冷采暖季按照實(shí)際時(shí)間計(jì)算。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自2013年6月19日一9月29日為制冷季，共102d 。自2013年11月13 日一2014年4月3日為采暖季，共141d。其他時(shí)間作為過渡季。

　　(2)冬季供暖采用市政熱源，其中采用間接加熱熱水鍋爐，主要能耗為天燃?xì)?另外少量電量用于風(fēng)機(jī) 、各類輔助泵等，由于冷卻側(cè)冬季不運(yùn)行，故僅對(duì)用電能耗進(jìn)行分析。

　　(3)由于eQUEST設(shè)置項(xiàng)與實(shí)際各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的差別,結(jié)果會(huì)有誤差，僅作為粗略比較，數(shù)據(jù)結(jié)果僅作為參照。

　　3 實(shí)際用能與eQUEST模擬結(jié)果對(duì)比

　　3.1 實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總結(jié)果

　　從表2、圖1中可以看出，監(jiān)測(cè)階段該建筑制冷季的7、8月份用電量較多,處于過渡季的5、10月份用電量較少?？照{(diào)系統(tǒng)用電量較高時(shí)，建筑總用電量也較高，空調(diào)系統(tǒng)用電對(duì)建筑整體用能有很大程度的影響。

圖3采暖季空調(diào)系統(tǒng)各項(xiàng)用能比例

　　從制冷季與采暖季設(shè)備用能分布圖圖2、3可以看出，制冷季用能較多的為空調(diào)主機(jī)，占空調(diào)系統(tǒng)總用能的56.41%。由于采用的風(fēng)盤加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)占很大比例，末端的新風(fēng)機(jī)較多，其用能也較多。采暖季用能較多的為熱水泵，約占62.83%,空調(diào)末端約為34.03%,主機(jī)僅占4.13%。

　　3.2 eQUEST模擬能耗結(jié)果

　　模擬能耗具體數(shù)據(jù)說明見表3。

表 3 采暖季空調(diào)系統(tǒng)各設(shè)備用能比例

　　3.3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)對(duì)比分析

　　由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)對(duì)比可知，實(shí)際運(yùn)行能耗與模擬能耗存在較大差距，實(shí)際運(yùn)行能耗存在很大的

　　節(jié)能潛力。

　　主機(jī)能耗存在差距,實(shí)際主機(jī)用能204042.00kWh，eQUEST模擬結(jié)果主機(jī)用能為166400.00kWh，存在37 642kWh的差值。供暖季期間主機(jī)不參與運(yùn)轉(zhuǎn),但是主機(jī)在除制冷季以外的月份都存在2000kWh上下的耗電量，根據(jù)實(shí)際調(diào)研是有關(guān)油泵運(yùn)行導(dǎo)致。另外,存在空調(diào)能效比過低，主機(jī)負(fù)載率較低的問題。

　　相關(guān)泵存在能耗差距，在實(shí)際檢測(cè)中冷凍泵、冷卻泵和熱水泵產(chǎn)生的能耗為238170.57kWh，而eQUEST 模擬結(jié)果僅113200kWh，能源利用相差一倍多。夏季冷卻泵選型過大、冷凍水泵流量過大和冬季熱水泵流量過大是造成能耗過大的主要原因。

　　供回水溫差過小也是影響空調(diào)系統(tǒng)效率的重要原因之一。設(shè)計(jì)中空調(diào)系統(tǒng)夏季采用5°C的供回水溫差，冬季采用10°C的供回水溫差。通過對(duì)制冷季和供暖季各一周的典型數(shù)據(jù)分析，該建筑空調(diào)運(yùn)行時(shí)刻供回水溫差較低，夏季時(shí)供回水溫差，高溫為2.51°C，低溫為0.03°C，平均僅為1.15°C ，而冬季僅保持在5°C左右。整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)存在問題，造成能源浪費(fèi)。

　　4節(jié)能改造分析

　　經(jīng)過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)分析可得，本建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵是提高空調(diào)系統(tǒng)的能效比，這需要從全局對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置。提高主機(jī)的負(fù)載率，合理調(diào)開機(jī)組;水系統(tǒng)的流量隨負(fù)荷變化,節(jié)約輸送系統(tǒng)能耗;深化部分控制系統(tǒng)等都是關(guān)鍵。目前，這些措施都較容易實(shí)現(xiàn)。比如對(duì)水泵進(jìn)行變頻改造，以節(jié)省水泵的輸送動(dòng)力；或者更換現(xiàn)有的大水泵，以滿足實(shí)際負(fù)荷的運(yùn)行，輸配系統(tǒng)能耗也將相應(yīng)地降低。當(dāng)然，若從降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱角度考慮，節(jié)能潛力會(huì)更加明顯。

　　5 安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　5.1 系統(tǒng)概述

　　工業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)集成Intranet/Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)、Web Service軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級(jí)能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個(gè)訪問的網(wǎng)絡(luò)通道，搭建了一個(gè)合理的信息傳輸平臺(tái)和管理平臺(tái)。工業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用為政府管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計(jì)量管理、節(jié)能管理提高到一個(gè)新的高度，是我們對(duì)節(jié)能減排、節(jié)能降耗實(shí)現(xiàn)的一種行之解決方案。

　　能源組成及監(jiān)測(cè)內(nèi)容：

圖5 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

　　用電類：采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等耗電設(shè)備的用電信息。主要監(jiān)測(cè)其用電量，對(duì)于大耗電設(shè)備監(jiān)測(cè)其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。

　　配電類：采集6kv/10kv配電開關(guān)設(shè)備、變壓器，狀態(tài)信號(hào)、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能等。

　　用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計(jì)、水表等；

　　用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃?xì)獗恚?/p>

　　環(huán)境參數(shù)：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計(jì)；采暖空調(diào)供回水溫度；

　　5.2 系統(tǒng)框架

圖6 系統(tǒng)框架

　　(1)能源消費(fèi)管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以對(duì)用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進(jìn)行定期錄入和實(shí)時(shí)采集，并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理存儲(chǔ)，為匯總分析和上報(bào)作數(shù)據(jù)支持。

　　(2)能源利用狀況信息報(bào)送系統(tǒng)

　　用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報(bào)告》，報(bào)送至市節(jié)能監(jiān)察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊(duì)審核，而后上報(bào)國(guó)家有關(guān)部門。

　　(3)單位能耗水平識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)

　　利用用能單位能耗數(shù)據(jù)，對(duì)企業(yè)用能狀況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，查找問題。為政府節(jié)能管理部門掌握、分析信息和研究節(jié)能改造并制定相關(guān)政策措施提供科學(xué)的依據(jù)和平臺(tái)。

　　(4)決策服務(wù)和專家咨詢服務(wù)系統(tǒng)

　　系統(tǒng)提供直觀、簡(jiǎn)明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務(wù)。對(duì)用能企業(yè)的能耗進(jìn)行科學(xué)、合理的咨詢指導(dǎo)，幫助用能企業(yè)做出及時(shí)、正確、可行的解決方案。

　　(5)能耗預(yù)測(cè)、能源安全預(yù)警系統(tǒng)

　　通過系統(tǒng)掌握用能企業(yè)能源購(gòu)置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對(duì)企業(yè)的用能情況進(jìn)行綜合的評(píng)判和分析，對(duì)比同期值和限定值，對(duì)能耗超標(biāo)情況予以預(yù)警提示。

　　獲取能源使用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，實(shí)現(xiàn)能耗的預(yù)測(cè)分析功能，為政府相關(guān)部門的宏觀決策提供支撐體系。

　　(6)節(jié)能監(jiān)察及信息發(fā)布、法律法規(guī)知識(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)：

　　通過該系統(tǒng)平臺(tái)，可對(duì)耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作；發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以及能源基礎(chǔ)知識(shí)、能源統(tǒng)計(jì)知識(shí)、節(jié)能監(jiān)測(cè)方法等資料；處理日常節(jié)能管理工作相關(guān)的公文、通知、公告等。

　　5.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個(gè)企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，經(jīng)分析與處理，提供分析預(yù)測(cè)和預(yù)警功能。同時(shí)通過門戶網(wǎng)站、無線終端等手段為省、市領(lǐng)導(dǎo)以及相關(guān)委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務(wù)。

圖7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　5.4 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品選型

6 結(jié)語

　　本文從既有大型公共建筑節(jié)能的角度出發(fā)，充分利用建筑能耗監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)建筑空調(diào)系統(tǒng)的用能情況進(jìn)行歸類分析,并參照eQUEST能耗模擬計(jì)算結(jié)果，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)能源利用的合理性做出評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的改造建議。