大型公建分項計量能耗數(shù)據(jù)分析研究

1、大型建筑分項計量能耗數(shù)據(jù)分析案例研究1 前言最近兩年，我廠大型建筑用電分項計量工程已逐步完善起來，目的在于了解大型公共建筑分項、逐時的能耗情況，挖掘節(jié)能潛力。那么，獲得了能耗數(shù)據(jù)之后，應(yīng)該怎樣做才能發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力所在呢？本文結(jié)合實際案例，研究在實時分項計量數(shù)據(jù)中進行數(shù)據(jù)挖掘、尋找高能耗問題的方法。2 基本方法2.1 基本流程方法的基本流程如下：可為四個階段：（1）前期積累：節(jié)能研究中心在節(jié)能診斷工作基礎(chǔ)上建立案例庫，形成一套針對具體能耗問題診斷方法；（2）初步分析：專業(yè)分析人員從能耗數(shù)據(jù)中提煉指標，并與標準值比較；若發(fā)現(xiàn)能耗指標異常，利用已有數(shù)據(jù)和信息進行分析；（3）深入分析：與建筑運行管理者交

2、流溝通或進行實地考察、測試，獲取更多信息，確定問題所在，提出改進意見；（4）驗證總結(jié)：改進后，專業(yè)能耗分析人員回訪、計算節(jié)能量，整理總結(jié)該案例加入案例庫。2.2 與傳統(tǒng)能耗審計或節(jié)能診斷方法的比較（1）現(xiàn)場節(jié)能診斷需要動輒數(shù)幾十萬元乃至上百萬元的儀器設(shè)備，還需要大量人工的投入，用于布置、安裝這些儀器，這個過程中，儀器設(shè)備使用的租金、維護的費用或折舊、損壞的損失很高，因此，通常并不用于常年的節(jié)能診斷，而是用于數(shù)日或數(shù)周的診斷；而獲得分項能耗的投入僅僅是電表、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備的一次性投資，卻可以使用多年，相對而言，其設(shè)備費用是較低的。（2）傳統(tǒng)現(xiàn)場節(jié)能診斷需要專家在節(jié)能診斷期間常駐現(xiàn)場，耗費的人工費用較

3、高，建筑運行管理者很可能“請不起”專家；分項計量可以把很多樓的能耗數(shù)據(jù)集中起來，使得節(jié)能診斷專家足不出戶，就能對多個建筑的能耗問題進行分析，大大降低了人工費用。（3）從經(jīng)驗依賴性的角度來看，傳統(tǒng)現(xiàn)場節(jié)能診斷是一項很依賴于專家自身經(jīng)驗的工作，只有專家才知道究竟該把測試儀器安裝在什么位置，采集哪個時段、多長時間、什么頻率的數(shù)據(jù)，再進行怎樣的分析計算，結(jié)合哪些關(guān)鍵信息，做出何種判斷。即使是專家也很難對問題一抓一個準，通常只能在不斷摸索中，逐步積累數(shù)據(jù)，逐步調(diào)整測試方案，逐步發(fā)現(xiàn)、接近問題；這個過程中有些工作可能“白費”了（因為沒有監(jiān)測到問題，或監(jiān)測結(jié)果為“正?！保；诜猪椨嬃康墓?jié)能診斷，從某種意義

4、上說，對經(jīng)驗的依賴性更強，因為所獲得的信息較少；同時也只能發(fā)現(xiàn)“有先例”的問題。但隨著研究的不斷進步，這種工作模式可以形成一套軟件，即專家系統(tǒng)，從而用于更多建筑的節(jié)能診斷，那時，每個具體建筑的節(jié)能診斷不再依賴于某個專家的經(jīng)驗和發(fā)揮，而是固化在專家系統(tǒng)軟件中的多個節(jié)能專家的經(jīng)驗總結(jié)。節(jié)能診斷具體操作人員只需要操作軟件就能實現(xiàn)初步的診斷分析。從這個意義上講，這種診斷方法實際上降低了節(jié)能診斷的經(jīng)驗依賴性。（4）基于分項計量的節(jié)能診斷也有一個明顯的不足：獲得的信息局限于能耗數(shù)據(jù)，信息量較少，不足以通過初步分析完成所有的節(jié)能診斷項目。這時，初步分析的主要任務(wù)是指明大概的問題所在，再結(jié)合傳統(tǒng)現(xiàn)場節(jié)能診斷方

5、法查明原因。當節(jié)能診斷以這種方式開展時，實際上大大提高了節(jié)能診斷的效率。3 應(yīng)用該方法的案例研究3.1 加強空調(diào)運行管理3.2 通過對能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，在辦公建筑中存在比較嚴重的夜間不關(guān)空調(diào)風機的現(xiàn)象。經(jīng)過調(diào)研了解，該建筑中有較多空調(diào)箱，且分布較分散，該建筑運行管理人員對空調(diào)風機控制不力，未制定相關(guān)管理制度。我們將這一現(xiàn)象反饋給用戶，從07年6月12日起，每天夜間定時切斷幾路專供空調(diào)風機的電源，收到了顯著的節(jié)能效果。3.3 改善空調(diào)系統(tǒng)運行管理：以辦公樓周末空調(diào)運行方案為例通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，某建筑物在周末和平時的空調(diào)系統(tǒng)能耗幾乎沒有任何差別，7月份連續(xù)幾周都是如此，只是白天和晚上有明顯變化。通過

6、與運行管理人員溝通了解到，該建筑物由于要求7×24小時供冷，所以采用白天運行大冷機、夜間運行小冷機的工作策略。但同時，經(jīng)過了解，該建筑只在工作日有大量工作人員使用，周末實際辦公人員很少。經(jīng)過分析計算，我們認為，周末白天也可采用小冷機供冷，其供冷量完全能夠滿足要求，并不會影響樓內(nèi)少數(shù)工作人員的舒適度，建議該辦公樓的運行管理人員改進運行控制策略。8月份，該辦公樓采用了新的控制策略，周末白天的冷站用電量下降到夜間水平，不僅冷機電耗大幅度節(jié)省，也節(jié)省了對應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵的電耗。3.4 促進空調(diào)設(shè)備運行管理：以多臺冷機實際性能為例下圖是某建筑冷機日平均運行效率與建筑日累計耗冷量的散點圖，

7、監(jiān)測到89月該建筑物的日平均COP都在4.0左右，明顯偏低，而8月30日9月20日期間，冷機COP達到了6.0以上。與此同時，我們注意到，建筑物從8月到9月初每天累計的耗冷量并沒有明顯變化，顯然并不是冷負荷的變化影響到了冷機的效率。通過進一步分析，了解到，該建筑雖然由三臺型號規(guī)格完全相同的螺桿式冷機供冷，但它們的性能差別很大，3冷機效率較高，可達6.0；1、2冷機效率都偏低。因此，應(yīng)對1、2冷機進行檢修，排查問題，使其效率達到3冷機水平。3.5 節(jié)能診斷：以水泵選型過大導(dǎo)致電耗過高為例通過分項計量發(fā)現(xiàn)，該建筑冷站的冷凍水輸送系數(shù)偏低，多在2025之間，而標準值應(yīng)不低于35。該建筑冷凍水系統(tǒng)為二

8、次水系統(tǒng)，根據(jù)經(jīng)驗判斷，可能是二次水泵選型偏大或控制不當導(dǎo)致。通過對該建筑的冷凍水系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)研、測試，發(fā)現(xiàn)該建筑的二次水泵控制十分精細，水泵效率也比較高，但二次水泵出口處的蝶閥被置于較小的開度下，導(dǎo)致多數(shù)水泵的有用功被浪費在了閥門上。運行管理人員稱接受了水泵廠家的建議才關(guān)小的閥門，否則水泵容易燒壞。經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)該建筑的用戶側(cè)所需最大揚程僅為6m水柱，而二次水泵的額定揚程為30m。這是典型的水泵選型偏大問題。針對這個問題，我們在仔細計算管路阻力的情況下，對水泵進行了重新選型設(shè)計，建議業(yè)主將二次水泵更換較小揚程的水泵，初步估算每年可節(jié)電13.5萬kWh，占二次泵目前實際耗電量（21.1萬kW

9、h）的60。4 討論基于典型案例的分項計量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，其關(guān)鍵在于以下4點：（1）節(jié)能診斷案例積累：節(jié)能診斷案例庫是整套技術(shù)的基礎(chǔ)。當節(jié)能診斷工作基于分項能耗數(shù)據(jù)展開時，由于所獲得的信息量較少，一般只有在了解問題的前提下，才可能發(fā)現(xiàn)、解決問題。筆者所在清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，在大型公共建筑節(jié)能診斷方面有十多年的經(jīng)驗，積累了全國一百多座大型公共建筑的高質(zhì)量節(jié)能診斷案例12，為數(shù)據(jù)挖掘工作的開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。（2）從具體的節(jié)能案例提煉通用的問題分析算法，技術(shù)核心在于科學(xué)的簡化問題，選擇指標，提高“偏問題顯著程度/偏指標值”的比值。例如，當評價空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備能耗水平時，可以用單位空調(diào)面積的空調(diào)設(shè)備耗電量進行描述，但這樣無法把使用量、效率兩個不同的問題區(qū)分開來單位空調(diào)面積空調(diào)設(shè)備耗電量偏高，既可能是建筑物本身冷負荷高，也有可能是設(shè)備效率偏低造成的。但在安裝冷量表的情況下，可以通過“冷量/分項電量”的能耗指標描述空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備的效率，指標如下圖所示。這樣，就得到了“偏問題顯著程度/偏指標值”高的指標，為問題診斷提供了有力的支持。