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(lèi)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(guò)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(chē)庫(kù)等，地下3層為洗衣房、空調(diào)機(jī)房、車(chē)庫(kù)等。

　　1.2 空調(diào)系統(tǒng)詳情（見(jiàn)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(mén)

　　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(pán)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?？照{(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(guò)GPRS

　　無(wú)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(kāi)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(guò)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(lèi)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(guò)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(pán)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(shuō)明見(jiàn)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(guò)低，主機(jī)負(fù)載率較低的問(wèn)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(guò)大、冷凍水泵流量過(guò)大和冬季熱水泵流量過(guò)大是造成能耗過(guò)大的主要原因。

　　供回水溫差過(guò)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(guò)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(wèn)題，造成能源浪費(fèi)。

　　4節(jié)能改造分析

　　經(jīng)過(guò)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(kāi)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(wú)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(wèn)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(kāi)發(fā)應(yīng)用為政府管理部門(mén)、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(lèi)：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(lèi)：采集6kv/10kv配電開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器，狀態(tài)信號(hào)、電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能等。

　　用水：自來(lái)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(guò)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(mén)。

　　(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(wèn)題。為政府節(jié)能管理部門(mén)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(zhuān)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(guò)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(mén)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(guò)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(guò)門(mén)戶網(wǎng)站、無(wú)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(yǔ)

　　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(lèi)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。