安科瑞 鮑靜君

　　摘要：2005年以前的大型公共建筑在圍護結構、用能設備等方面節(jié)能設計要求較低，導致其空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)在運行能耗較高，對這些老建筑實施節(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),利用建筑能耗實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對建筑空調(diào)系統(tǒng)的用能情況進行分析，對比計算機能耗模擬結果，分析存在差距的原因，對空調(diào)系統(tǒng)能源利用的合理性做出評價，并提出相應的改造建議。

　　關鍵詞：能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)； 建筑節(jié)能； 節(jié)能改造

　　0 引言

　　我國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,導致這些老建筑的空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)在運行能耗較高，尤其對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)測系統(tǒng)，分析能耗監(jiān)測數(shù)據(jù),對這些老建筑空調(diào)系統(tǒng)實施節(jié)能改造已是迫切的需求。如何運用好監(jiān)測數(shù)據(jù)，使節(jié)能改造工作順利進行，需要科學的途徑。本文以能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù),并結合能耗模擬軟件eQUEST對該建筑進行能耗模擬，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)能標準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，為會議廳等。地下3層，地下1層為廚房、職工餐廳、冷庫、檔案室等，地下2層為變配電室、車庫等，地下3層為洗衣房、空調(diào)機房、車庫等。

　　1.2 空調(diào)系統(tǒng)詳情（見表1)

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

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

　　6月末到9月末根據(jù)回水溫度手動啟?？照{(diào)系統(tǒng)。

表1 空調(diào)系統(tǒng)主要設備表

　　1.3 監(jiān)測系統(tǒng)概況

　　本建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)為后加,共監(jiān)測48路，空調(diào)主機、水泵、冷卻塔、新風機等采集的數(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

　　(1)空調(diào)能耗計算時間按設計中的工作日8:00—17:00開啟。由于要調(diào)取實際數(shù)據(jù)，制冷采暖季按照實際時間計算。根據(jù)實時數(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，主要能耗為天燃氣,另外少量電量用于風機 、各類輔助泵等，由于冷卻側冬季不運行，故僅對用電能耗進行分析。

　　(3)由于eQUEST設置項與實際各設備運行參數(shù)的差別,結果會有誤差，僅作為粗略比較，數(shù)據(jù)結果僅作為參照。

　　3 實際用能與eQUEST模擬結果對比

　　3.1 實際運行監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總結果

　　從表2、圖1中可以看出，監(jiān)測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，建筑總用電量也較高，空調(diào)系統(tǒng)用電對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)各項用能比例

　　從制冷季與采暖季設備用能分布圖圖2、3可以看出，制冷季用能較多的為空調(diào)主機，占空調(diào)系統(tǒng)總用能的56.41%。由于采用的風盤加獨立新風系統(tǒng)占很大比例，末端的新風機較多，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%,主機僅占4.13%。

　　3.2 eQUEST模擬能耗結果

　　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)各設備用能比例

　　3.3 實測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)對比分析

　　由實測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)對比可知，實際運行能耗與模擬能耗存在較大差距，實際運行能耗存在很大的

　　節(jié)能潛力。

　　主機能耗存在差距,實際主機用能204042.00kWh，eQUEST模擬結果主機用能為166400.00kWh，存在37 642kWh的差值。供暖季期間主機不參與運轉,但是主機在除制冷季以外的月份都存在2000kWh上下的耗電量，根據(jù)實際調(diào)研是有關油泵運行導致。另外,存在空調(diào)能效比過低，主機負載率較低的問題。

　　相關泵存在能耗差距，在實際檢測中冷凍泵、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。設計中空調(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)運行時刻供回水溫差較低，夏季時供回水溫差，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。整個空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)存在問題，造成能源浪費。

　　4節(jié)能改造分析

　　經(jīng)過實測數(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)能的關鍵是提高空調(diào)系統(tǒng)的能效比，這需要從全局對系統(tǒng)進行優(yōu)化配置。提高主機的負載率，合理調(diào)開機組;水系統(tǒng)的流量隨負荷變化,節(jié)約輸送系統(tǒng)能耗;深化部分控制系統(tǒng)等都是關鍵。目前，這些措施都較容易實現(xiàn)。比如對水泵進行變頻改造，以節(jié)省水泵的輸送動力；或者更換現(xiàn)有的大水泵，以滿足實際負荷的運行，輸配系統(tǒng)能耗也將相應地降低。當然，若從降低圍護結構傳熱角度考慮，節(jié)能潛力會更加明顯。

　　5 安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)

　　5.1 系統(tǒng)概述

　　工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集成Intranet/Internet網(wǎng)絡技術、GPRS無線傳輸技術、Web Service軟件技術、數(shù)據(jù)庫技術等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網(wǎng)絡通道，搭建了一個合理的信息傳輸平臺和管理平臺。工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應用為政府管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計量管理、節(jié)能管理提高到一個新的高度，是我們對節(jié)能減排、節(jié)能降耗實現(xiàn)的一種行之解決方案。

　　能源組成及監(jiān)測內(nèi)容：

圖5 監(jiān)測內(nèi)容

　　用電類：采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風機、通風機等耗電設備的用電信息。主要監(jiān)測其用電量，對于大耗電設備監(jiān)測其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。

　　配電類：采集6kv/10kv配電開關設備、變壓器，狀態(tài)信號、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、水表等；

　　用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃氣表；

　　環(huán)境參數(shù)：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；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)能源消費管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以對用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進行定期錄入和實時采集，并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進行整理存儲，為匯總分析和上報作數(shù)據(jù)支持。

　　(2)能源利用狀況信息報送系統(tǒng)

　　用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節(jié)能監(jiān)察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊審核，而后上報國家有關部門。

　　(3)單位能耗水平識別評價系統(tǒng)

　　利用用能單位能耗數(shù)據(jù)，對企業(yè)用能狀況進行分析評價，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)能改造并制定相關政策措施提供科學的依據(jù)和平臺。

　　(4)決策服務和專家咨詢服務系統(tǒng)

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

　　(5)能耗預測、能源安全預警系統(tǒng)

　　通過系統(tǒng)掌握用能企業(yè)能源購置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對企業(yè)的用能情況進行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗超標情況予以預警提示。

　　獲取能源使用的基礎上，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，實現(xiàn)能耗的預測分析功能，為政府相關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)知識培訓系統(tǒng)：

　　通過該系統(tǒng)平臺，可對耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作；發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標準以及能源基礎知識、能源統(tǒng)計知識、節(jié)能監(jiān)測方法等資料；處理日常節(jié)能管理工作相關的公文、通知、公告等。

　　5.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

　　系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，經(jīng)分析與處理，提供分析預測和預警功能。同時通過門戶網(wǎng)站、無線終端等手段為省、市領導以及相關委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務。

圖7 系統(tǒng)結構

　　5.4 能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型

6 結語

　　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)測實時數(shù)據(jù)，對建筑空調(diào)系統(tǒng)的用能情況進行歸類分析,并參照eQUEST能耗模擬計算結果，對空調(diào)系統(tǒng)能源利用的合理性做出評價，并提出相應的改造建議。