摘要：伴隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程的加快，建筑能耗所占商品能源消費量的比例居高不下，對國民經(jīng)濟發(fā)展和人 民正常生活的影響日益突出，而國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的高能耗問(wèn)題，已成為關(guān)乎社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的大 問(wèn)題，我國大型公共建筑節能工作勢在必行。本文通過(guò)Acrel-5000web建筑能耗分析系統 ,對青島地區某大型公共建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)能耗分項計量監測，為今后青島地區大型公共建筑的節能改造提 供基礎數據和相關(guān)依據，也為青島地區乃至全國建筑能耗分析及建筑行業(yè)相關(guān)節能標準的制訂提供參考。

 

關(guān)鍵詞：大型公共建筑；建筑節能；分項計量；能耗監測；節能診斷

 

 

       我國大型公共建筑雖然數量不多.但由于電耗指標高，其在民用建筑總能耗中占比有很大。對全國而言，分布在北京、上海、廣州、深圳等主要大城市的大型公共建筑總量約為5億m2,不足全國城鎮建 ,筑總面積的百分之四，但卻消耗民用建筑總用電量的百分之三十以上。建設部與財政部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于加強國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節能管理工作的實(shí)施意見(jiàn)》，提出到"十一五"期末，將國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑總能耗下降百分之二十,節約1000-1500 萬(wàn)噸標煤。因此做好國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建 筑的節能管理工作，對實(shí)現建筑節能目標具有重要意義。

       本文通過(guò)大型公建能耗分項計量實(shí)時(shí)監測分析系統Acrel-5000web，對青島地區某大型公共建筑進(jìn)行長(cháng)期實(shí)時(shí)的能耗分項計量監測，并對測試數據進(jìn)行處理與分析，發(fā)現建筑中存在的用能問(wèn)題，給大型公建的節能改造提供依據和幫助。

 

 

       Acrel-5000web建筑能耗分析系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場(chǎng)實(shí)際情況采用現場(chǎng)總線(xiàn)、光纖環(huán)網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)通訊中的一種或多種結合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監控系統。網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能一體化結構。建立如下層次結構：

圖1 Acrel-5000web系統軟硬件平臺架構

 

       該系統分為數據采集子系統、數據處理子系統、 數據分析展示子系統三大核心部分，另外還有信息維護、數據上報、系統監測等幾個(gè)子系統。

       數據采集子系統利用安裝在現場(chǎng)的具有數字通 信接口的電計量表和超聲波冷熱量表采集數據，并由 數據采集器匯總接收，通過(guò)網(wǎng)關(guān)由路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)，將數據遠程傳輸回數據中心服務(wù)器。數據處理子系統負責校驗、解析接收到的原始數 據，并根據能耗模型拆分計算得到分類(lèi)分項數據。

       數據分析展示子系統將經(jīng)過(guò)數據處理后的分類(lèi) 分項能耗數據進(jìn)行分析、匯總和整合，一方面通過(guò)靜 態(tài)或者動(dòng)態(tài)的圖表方式將能耗數據展示出來(lái)，另一方 面能夠提供針對第三方的數據接入服務(wù)和數據發(fā)布服務(wù)。建筑用戶(hù)及節能管理部門(mén)均可憑密匙在網(wǎng)上查詢(xún)的數據，得到基本的分析報告，發(fā)現建筑的用能問(wèn)題。

 

二、建筑用能評價(jià)分析指標

 

       統計學(xué)中，"指標"或"指數"(index)通常是 指一種對比性的量化分析指標.可以運用"指標"或 "指數"定量地考察社會(huì )經(jīng)濟活動(dòng)中的各種問(wèn)題。本 文中，提出了一系列用于考察大型公共建筑用能狀況的指標，這些指標可以反映大型公共建筑能源消耗方方面面、具體共性的特點(diǎn)，具有可比性。本文主要采用單位服務(wù)量能耗指標。所謂單位服務(wù)量能耗指標，就是將建筑中各分項能耗除以其承擔的某種服務(wù)量，如面積，人數等。

       對于大型公共建筑，由于青島地區目前還尚無(wú)大 型公共建筑能源消耗基本數據，故可采用北京地區各單位服務(wù)量能耗指標的限值作為本次測試的參考如表1。

表1北京市各類(lèi)大型公共建筑單位服務(wù)量能耗指標限值(kW-h/ (m2-a))

 

三、建筑基本信息及裝表方案

 

       該建筑為青島市某綜合性辦公樓，建筑采用框架結構玻璃幕墻，主立面朝南，建筑高度為90 m, 地上19層，地下2層，標準層層高3.2 m,總體建 筑面積33000 m2.空調面積15000 m2,車(chē)庫面積約1600 m2,辦公人員約600人。其中地下二層為設 備層和車(chē)庫，地下一層為廚房和餐廳，地上一層、二 層、三層主要為大廳，會(huì )議室等。四層到十九層為標準層，主要為辦公室。工作人員上下班時(shí) 間為9： 00~17： 30,每周工作5天。

       該建筑采用集中式冷熱源，夏季由2臺離心式 制冷機組提供冷量，冬季采用殼管式換熱器與市熱 電公司蒸汽進(jìn)行換熱提供熱量.利用采暖泵進(jìn)行熱 水循環(huán)，冬夏季末端均采用風(fēng)機盤(pán)管。樓內共有6部 電梯，其中4部客梯，2部消防梯。廚房蒸飯采用蒸 汽，設有冷庫1處.多臺冰柜。樓內有生活熱水(包 括餐廳熱水及浴室用水)。大樓每層在東西兩端各設有 1臺電開(kāi)水器供給飲用熱水。

       該辦公樓地下二層設10/0.4 kV變配電所，2臺變壓器，17個(gè)配電柜。為清晰了解該建筑的配電系統構 成,根據現場(chǎng)調研結果和原建筑的配電系統圖紙進(jìn)行了配電系統圖的繪制.綜合考慮是否具備裝表條件. 原支路是否已有其他電表.可否進(jìn)行數據的遠傳等條 件，確定分項計量的裝表方案，將日常使用較多,功率較大的用電設備安裝電計量表，共計裝表36路。

 

 

       本文以一年為單位分析該建筑的用電情況，圖 2為該建筑2008年4月~2009年3月的各設備用 電圖，可以看出該建筑制冷季的7、8月份用電量多，處于過(guò)渡季的4、5、10、11月份用電量較少。由于青島地區屬海洋性氣候，7、8月份氣溫高，室內冷濕負荷較高，空調系統用電也較多，故整個(gè)建筑的用電量也很多；而4、5. 10. 11月份青島氣候宜人，溫濕度適宜，室內空調系統不運行，整個(gè)建筑用電量較少。進(jìn)入12月份后氣溫降低，室內采暖系統開(kāi)始運行，電耗也隨之上升。

       因此下面分別對制冷季，過(guò)渡季，供暖季該建 筑中不同性質(zhì)的設備用電進(jìn)行分項統計，見(jiàn)圖3~圖 5。本文中制冷季為6月22日~9月30日，采暖季為11月15 H-次年4月5日，其余為過(guò)渡季。

圖2建筑各設備分項用電圖

 

圖3制冷季不同性質(zhì)設備用電比例

 

圖4過(guò)渡季不同性質(zhì)設備用電比例

 

       圖3為制冷季不同性質(zhì)設備用電比例。該段時(shí)間 建筑總用電為58.2萬(wàn)kW-h,空調系統(包括制冷機 組.冷凍泵,冷卻泵，冷卻塔，風(fēng)機盤(pán)管等設備，下文同)用電24.6萬(wàn)kW h,占總建筑用電的百分之四十三。照 明插座(主要包括公共應急照明，夜景照明及辦公室 內照明、插座設備，下文同)用電14.2萬(wàn)kW-h,占總 建筑用電的百分之二十四。由于該建筑為綜合性辦公建筑，主要是辦公，故除空調系統用電外照明插座所占 比例較大。

       圖4為過(guò)渡季不同性質(zhì)設備用電比例圖。該段時(shí) 間建筑總用電為38.3萬(wàn)kW h,照明插座用電16.6萬(wàn) kW-h,占總建筑用電的百分之四十四?？照{系統用電為0.9萬(wàn) kW-h,占總用電量的百分之二。由于青島地區10月份初期天氣還較熱，空調系統可能會(huì )根據天氣情況在中午（圖5）采暖季不同性質(zhì)設備用電比例。

       圖5為供暖季不同性質(zhì)設備用電比例圖。該段時(shí) 間建筑總用電為52.6萬(wàn)kW h,照明插座用電16.6萬(wàn) kW-h,較熱時(shí)運行一段時(shí)間，故在過(guò)渡季仍有用電量。占總建筑用電的百分之三十六?？照{系統中制冷機組仍有3547 kW h的用電，占總用電量的百分之一。采暖泵及 風(fēng)機盤(pán)管用電為7.26萬(wàn)kW-h,占總用電量的百分之十四，制冷機組在供暖季仍有百分之一的電耗，經(jīng)現場(chǎng)診斷這是由于在冬季為了使潤渭油保持一定的溫度,冷機停機 但不斷電，控制柜及潤滑油加熱器系統耗電造成。而冷機只需在開(kāi)機前提前24 h預熱即可，因此在非制冷 季冷機可斷電。

 

 

       為了綜合評價(jià)該建筑的用電情況.同時(shí)便于同類(lèi) 建筑之間的橫向比較，下面運用建筑用電評價(jià)指標， 分析該建筑各用電設備用電量，結果見(jiàn)表2。

表2該建筑各分項設備單位面積年用電量

 

 

       通過(guò)表2可以看出該辦公樓單位面積建筑總用電量47.62 kW-h/(m2a),文獻[3]中的能耗調查結果顯示，北京市機關(guān)辦公樓單位面積電耗在40-150 kW h/(m2a)之間.文獻[2]建議北京地區辦公樓單位面積建筑總用電量指標限值為75 kW-h/(m2a)(表1)?？梢?jiàn)本辦公樓總體能耗不是很高。

       由于照明、插座一般混用同一線(xiàn)路，因此對照 明、插座進(jìn)行整體分析。由表2可以看出該建筑照明 插座的單位面積用電量為15.24 kW-h/(m2a),而北 京地區的照明和插座設備單位面積用電量之和為37 kW-h/(m2a)。該建筑照明插座能耗較低的原因可能 為該建筑人員密度較小，每間辦公室面積為20~30 m2,辦公人員一般為2~4名，插座設備也較少，部分辦公室甚至只有照明燈具和風(fēng)機盤(pán)管，且整個(gè)建筑 的能耗也較低。

       電梯單位面積用電量為1.94 kW?h/(m2a)。亦低于北京地區的電梯3.0 kW-h/(m2a)的單位面積用電量。而電開(kāi)水器、廚房、給排水等設備用電目前還沒(méi)有明確的能耗指標，且這些設備的用電量也因建筑的功能不同而有所差異。

       本建筑中，空調系統單位面積年用電量為17.26 kW h/(m2a)，供暖系統單位面積年用電量為4.85 kW-h/(m2a),則暖通空調單位面積年用電量為22.11 kW-h/(m2a),低于北京地區的單位面積暖通空調用電指標限值26 kW-h/(m2a)(表1)。由于青島地處黃 海之濱，受海洋氣候的影響十分明顯，空氣濕潤，溫度適中，四季分明。年平均氣溫為12.3，C,日平均氣 溫高于30°C的炎熱天氣很少出現，所以青島沒(méi)有酷暑，冬季雖然風(fēng)大氣溫低，持續時(shí)間較長(cháng)。但無(wú)嚴寒；而北京地區為典型的暖溫帶半濕潤性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨.除山區外平原地區各月平均溫度 都在24°C以上，冬季寒冷漫長(cháng)，長(cháng)達5個(gè)月，有3個(gè)月(12~2月)平均氣溫低于0°C。故青島地區的暖通空調單位面積用電量必然低于北京地區。

       通過(guò)上述的分析可知該建筑能耗指標多低于北京地區的同類(lèi)建筑，但并不能就說(shuō)明該建筑的節能工 作做得很好，畢竟青島地區的能耗利用情況不同于北京地區，北京地區的能耗指標在青島地區并不一定適 用。

       因此對該建筑的用電系統進(jìn)行分析診斷，通過(guò)對測試數據的詳細分析，發(fā)現該建筑存在的主要問(wèn)題有：(1)照明插座，風(fēng)機盤(pán)管、公共應急照明存在夜 間不關(guān)等人為浪費現象；(2)空調系統"大流量、小溫差"現象嚴重，制冷機組和循環(huán)泵選型過(guò)大.以 致空調系統的能效比較低；造成電能的大量浪費等； (3)電開(kāi)水器實(shí)際供應熱水量遠大于實(shí)際需要量?？梢?jiàn)該建筑存在較大的節能潛力。

 

 

1.概述

        Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶(hù)端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過(guò)對用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶(hù)可按照國家有關(guān)規定實(shí)施能源計算，分析現狀，查找問(wèn)題，挖掘節能潛力，提出切實(shí)可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門(mén)報送能源計算報告。

2.應用場(chǎng)所

       適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區、大型物業(yè)、學(xué)校、醫院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

 

 

1.系統概況

       平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當日，當月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

2.用能概況

       對建筑、部門(mén)、區域、支路、分類(lèi)分項等用能進(jìn)行對比，支持當日逐時(shí)趨勢、當月逐日趨勢曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統計對比、總能耗 同環(huán)比對比。

 

3.用能統計

        對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類(lèi)能源用能進(jìn)行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進(jìn)行生成柱狀圖。

 

4.復費率統計

       復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進(jìn)行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

 

5.同比分析

       對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進(jìn)行用能數據同比分析。

 

6.能源流向圖

       能源流向圖展示單棟建筑時(shí)段內各類(lèi)能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

 

7.夜間能耗分析

        夜間能耗以表格、曲線(xiàn)、餅圖等形式對選擇支路分類(lèi)能源在時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統計對比，支持導出報表。

 

 

8.設備管理

       設備管理包括，設備類(lèi)型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶(hù)合理管理設備，確保設備的運行。

 

9.用戶(hù)報告

       用戶(hù)報告針對選定的建筑自動(dòng)統計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

 

 

八、系統硬件配置

 

       本文通過(guò)對周期為一年的測試數據的分析與處理。得岀該大型公共建筑目前的用電現狀，主要有：該建筑處于制冷季的7. 8月份用電量多， 過(guò)渡季用電量少。制冷季空調系統占該時(shí)期總建筑 用電的百分之四十三。照明插座占總建筑用電的百分之二十四；過(guò)渡季照明插座占該時(shí)期總建筑用電的百分之四十四.空調系統占 總建筑用電量的百分之二；供暖季照明插座用電占該時(shí)期總建筑用電的百分之三十六。采暖泵及風(fēng)機盤(pán)管用電占總用電量的百分之十四。

       通過(guò)分析該建筑的用電評價(jià)指標，雖然該建筑的各分項能耗指標多低于北京地區同類(lèi)建筑的能耗，但仍存在諸多的用電浪費現象，該建筑仍有較大的節能潛力，應通過(guò)加強工作人員的行為節能.調整設備運行管理制度，并對部分用電設備采取相應的技術(shù)改進(jìn)措施等對該建筑進(jìn)行一定的節能改造，降低其在使用過(guò)程中的能耗。

       建筑節能是一項長(cháng)期的工作，是不斷完善，不斷前進(jìn)的過(guò)程，因此應對建筑用能系統進(jìn)行長(cháng)期不間斷 監測，完善積累測試數據.不斷的發(fā)現建筑的用能問(wèn)題，并進(jìn)行相應的節能改造，以降低建筑物的使用能耗。同時(shí)可對青島地區其他典型公共建筑進(jìn)行測試。為青島地區建筑定額用能的制定提供參考。

 

參考文獻：

[1]江億.我國建筑節能的實(shí)現途徑[J].暖通空調,2005, 35(5).

[2]清華大學(xué).大型公建能耗分項計量實(shí)時(shí)監測分析系統EMS-II研究 報告與實(shí)施指南.清華大學(xué)建筑節能研究中心.2008.12

[3]江億，薛志峰.公共建筑節能[M].中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[4]http://travel.sina.com.cn/china/2008-08-28/144321859.shtml

[5]http://www.bjclimate。。ｃｏｍ/ArticleA^iewArticle.aspx?id=60

[6]李毅,生曉燕，趙云峰,黃錦,孫旺先,孫翔.青島市某大型公建能耗分項計量監測及能耗指標分析

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊. 2022.05版