大型公共建筑分項(xiàng)計(jì)量綜述

..<內(nèi)部資料,注意保存,不得外泄>大型公共建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量與實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)..TOC\o"1-2"\h\z\u1大型公建節(jié)能及分項(xiàng)計(jì)量的意義綜述12分項(xiàng)計(jì)量和實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)研究32.1數(shù)據(jù)獲取方法研究32.2數(shù)據(jù)傳輸方法研究42.3數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件、界面體系研究52.4數(shù)據(jù)挖掘和能耗分析方法研究52.5橫向比較發(fā)現(xiàn)能耗問(wèn)題72.6掌握能耗構(gòu)成狀況72.7縱向分析尋找能耗漏洞82.8基于指標(biāo)體系的在線(xiàn)能耗診斷方法102.9改善運(yùn)行管理,產(chǎn)生節(jié)能效益102.10通過(guò)能耗公示激勵(lì)行為節(jié)能112.11對(duì)節(jié)能技術(shù)客觀評(píng)價(jià)122.12引導(dǎo)節(jié)能化運(yùn)行管理132.13其他應(yīng)用143展望14..大型公建節(jié)能及分項(xiàng)計(jì)量的意義綜述大型公共建筑是指建筑面積在2萬(wàn)平米以上、帶集中空調(diào)系統(tǒng)的建筑。這類(lèi)建筑的特點(diǎn)之一是能耗密度高,根據(jù)清華大學(xué)對(duì)各類(lèi)建筑的調(diào)研結(jié)果〔圖1可見(jiàn),大型公共建筑除采暖外的電耗集中在75~300kWh/m2a,而普通住宅或一般公共建筑則集中在50kWh/m2大型公共建筑的特點(diǎn)之二是管理集中。該類(lèi)建筑數(shù)量不超過(guò)1000座,其管理者總數(shù)不到建筑管理者總數(shù)的千分之一,千分之一的業(yè)主運(yùn)行管理超過(guò)30％的電耗,就要求對(duì)這部分建筑采取專(zhuān)門(mén)的管理模式,以加強(qiáng)管理、實(shí)現(xiàn)節(jié)能。圖1各類(lèi)型建筑能耗分布圖節(jié)能工作的首要前提是發(fā)現(xiàn)用能問(wèn)題。與住宅及普通公建不同,大型公建的能耗構(gòu)成較復(fù)雜,因此需明確掌握大型公建的能耗數(shù)據(jù)及構(gòu)成。而目前大型公建中普遍僅安裝了1-3塊收費(fèi)用的電表,從這些電表獲取的信息無(wú)法為節(jié)能工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),目前面臨的主要問(wèn)題有：1能耗分拆數(shù)據(jù)不可靠要了解某個(gè)支路的用能狀況,就需要從總電量中通過(guò)某種拆分方法進(jìn)行估算。實(shí)例發(fā)現(xiàn),與實(shí)際計(jì)量數(shù)據(jù)相比,拆分結(jié)果偏差能達(dá)幾倍。這樣,由此得到的對(duì)用能狀況的認(rèn)識(shí)就可能導(dǎo)致對(duì)節(jié)能工作的誤導(dǎo)。2供電局提供數(shù)據(jù)或者人工抄表數(shù)據(jù)缺乏實(shí)時(shí)性供電局抄表提供的月電耗記錄與采用實(shí)時(shí)計(jì)量得到的真實(shí)數(shù)據(jù)間也存在較大偏差,究其原因,發(fā)現(xiàn)是由于供電局讀表時(shí)刻不規(guī)律所導(dǎo)致。而且,目前僅有的逐月數(shù)據(jù)無(wú)法滿(mǎn)足能耗分析的需求,因?yàn)樵履芎臒o(wú)法獲知該建筑的白天、夜晚能耗情況,也不能對(duì)建筑用能的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行分析。這些數(shù)據(jù)可以用作收費(fèi)及統(tǒng)計(jì)材料,卻無(wú)法為節(jié)能診斷提供必要的數(shù)據(jù)依據(jù)。3由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)的缺乏,各種節(jié)能措施的實(shí)際效果無(wú)法得到客觀的反映與評(píng)價(jià),缺乏后評(píng)估的手段。因此,目前在市場(chǎng)上已出現(xiàn)了許多名為節(jié)能措施實(shí)際更加費(fèi)能的技術(shù)與產(chǎn)品,無(wú)有效的分項(xiàng)計(jì)量手段,無(wú)法對(duì)其辨別真?zhèn)巍?大型公建能耗涉及多個(gè)管理責(zé)任者,不掌握各自責(zé)任范圍的實(shí)際能源消耗狀況,就無(wú)法考核各個(gè)管理者在節(jié)能管理中的業(yè)績(jī),從而也就很難實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)通過(guò)加強(qiáng)管理來(lái)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能措施。而依靠管理實(shí)現(xiàn)節(jié)能是大型公建"投資少,見(jiàn)效快"地實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最有效的措施?；谝陨显?應(yīng)對(duì)大型公共建筑用電建立分項(xiàng)計(jì)量和實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)。就是在各座大型公建內(nèi)對(duì)各類(lèi)不同的用電系統(tǒng)分別安裝計(jì)量電表和其它計(jì)量器具,通過(guò)寬帶網(wǎng)把用能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭粋€(gè)城市的建筑用能管理中心,從而對(duì)各座建筑的各類(lèi)用能情況進(jìn)行縱向、橫向的分析、比較、管理和考核。建立這樣的系統(tǒng)后,能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：各座建筑的運(yùn)行管理者可以得到匿名的各座建筑各類(lèi)用能狀況的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù),與自己的用能狀況比較,可以清楚的了解自己的優(yōu)勢(shì)和差距。公示系統(tǒng)的實(shí)施實(shí)例參見(jiàn)附件5。各級(jí)主管部門(mén)可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)結(jié)果鼓勵(lì)先進(jìn),督促落后,使節(jié)能工作建立在定量化的基礎(chǔ)上。在此基礎(chǔ)上還可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大型公建的分項(xiàng)用能定額管理制度。對(duì)節(jié)能新技術(shù)進(jìn)行后評(píng)估。各種節(jié)能措施的實(shí)際效果可從實(shí)際數(shù)據(jù)中得到客觀的反映與評(píng)價(jià),避免了目前在市場(chǎng)上兜銷(xiāo)的某些名為節(jié)能措施實(shí)際更加費(fèi)能的技術(shù)與產(chǎn)品的泛濫。為以節(jié)能服務(wù)公司〔ESCO方式對(duì)大型公建進(jìn)行節(jié)能改造工作的實(shí)際節(jié)能效果提供公正的評(píng)估,從而改變目前節(jié)能服務(wù)公司在大型公建節(jié)能領(lǐng)域的尷尬局面,促進(jìn)這一方式的良性發(fā)展。通過(guò)在線(xiàn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題,指導(dǎo)運(yùn)行管理者及時(shí)改進(jìn)。推動(dòng)物業(yè)考核制度的改革,真正將實(shí)際節(jié)能與物業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益掛鉤,從而激勵(lì)物業(yè)公司節(jié)能運(yùn)行管理。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),必須對(duì)如下內(nèi)容開(kāi)展研究：1數(shù)據(jù)獲取方法研究。需要根據(jù)大型公建的配電系統(tǒng)現(xiàn)狀,確定應(yīng)該怎樣分項(xiàng)計(jì)量,既可以實(shí)現(xiàn)上述功能,還不使平臺(tái)建設(shè)的投資過(guò)大。確定分量分項(xiàng)的主要原則。2數(shù)據(jù)傳輸方法研究。3數(shù)據(jù)庫(kù)和管理軟件的研究。4數(shù)據(jù)挖掘方法研究,既如何根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)應(yīng)用分析。分項(xiàng)計(jì)量和實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)獲取方法研究分項(xiàng)計(jì)量的目標(biāo)是以計(jì)量和采集各類(lèi)能耗信息,大型公建用能種類(lèi)多樣,系統(tǒng)繁雜,因此必須建立統(tǒng)一的用能數(shù)據(jù)模型,以對(duì)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化。圖2為我們針對(duì)大型公建的用能特點(diǎn),提出的大型公建用能數(shù)據(jù)模型,從這一模型出發(fā),計(jì)量的任務(wù)就是獲取各模型節(jié)點(diǎn)處的用能數(shù)據(jù)。從模型的最上層節(jié)點(diǎn)出發(fā),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和投入資金條件,因地制宜的加裝電能表。圖2能耗模型數(shù)據(jù)傳輸方法研究根據(jù)實(shí)時(shí)能耗分析的需求,需短時(shí)間步長(zhǎng)的能耗數(shù)據(jù),因此必須采用自動(dòng)采集的方法,而不能依靠人工抄表。數(shù)據(jù)分散管理的運(yùn)行成本高于遠(yuǎn)傳到數(shù)據(jù)中心的管理模式,而且,后者大大降低了數(shù)據(jù)維護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。目前,信息技術(shù)的發(fā)展提供了互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)GPRS兩種遠(yuǎn)距離低成本的數(shù)據(jù)傳遞服務(wù),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件不同可以分別采用這兩種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。電能表和冷量計(jì)的數(shù)字通訊協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)RS485協(xié)議,為了將其連入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)或GPRS系統(tǒng),就需要研制專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)關(guān),解決接入問(wèn)題。我們根據(jù)需要,組織研制了專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)設(shè)備,可以使計(jì)量?jī)x表通過(guò)網(wǎng)關(guān)后直接接入互聯(lián)網(wǎng)或GPRS這樣的數(shù)據(jù)傳輸公共服務(wù)系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)可采用被動(dòng)式或自發(fā)式傳輸兩種方式,前者是由管理中心呼叫,進(jìn)行主－從式數(shù)據(jù)傳輸,后者采用內(nèi)網(wǎng)向外主動(dòng)發(fā)送的方式,這樣能夠省去靜態(tài)IP的投資,更適合與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w內(nèi)容可參考附件2。數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件、界面體系研究數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件構(gòu)架采用圖3方式,軟件分為采集軟件、分析軟件；公示平臺(tái)分為演示軟件和能耗公示網(wǎng)站。數(shù)據(jù)庫(kù)集群內(nèi)主要分為能耗原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)、能耗公示結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)兩種。具體內(nèi)容參考附件3和附件5。圖3軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)體系數(shù)據(jù)挖掘和能耗分析方法研究在實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)各類(lèi)拆分方法,可得到大型公共建筑的總能耗和主要用能子系統(tǒng)〔空調(diào)、照明、辦公設(shè)備、綜合服務(wù)、特殊功能等能耗,計(jì)算對(duì)應(yīng)的能耗指標(biāo),從而判斷建筑物整體及各主要用能系統(tǒng)的能耗是否合理,..為了評(píng)價(jià)空調(diào)系統(tǒng)的整體能耗水平,提出空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,可以評(píng)價(jià)冷源系統(tǒng)、輸配系統(tǒng)、末端系統(tǒng)等用能子系統(tǒng)的能耗水平及核心設(shè)備冷機(jī)的運(yùn)行情況,其指標(biāo)定義如表。表空調(diào)系統(tǒng)冷站在線(xiàn)診斷指標(biāo)指標(biāo)名稱(chēng)指標(biāo)計(jì)算方法單位面積空調(diào)能耗空調(diào)系統(tǒng)總能耗與空調(diào)面積之比單位面積耗冷量空調(diào)系統(tǒng)制備的總冷量與空調(diào)面積之比空調(diào)系統(tǒng)能效比空調(diào)系統(tǒng)制備的總冷量與空調(diào)系統(tǒng)總能耗之比制冷系統(tǒng)能效比空調(diào)系統(tǒng)制備的總冷量與制冷系統(tǒng)能耗之比冷水輸送系數(shù)空調(diào)系統(tǒng)制備的總冷量與冷水泵〔包括冷水系統(tǒng)的一次泵、二次泵、加壓泵、二級(jí)泵等能耗之比空調(diào)末端能效比空調(diào)系統(tǒng)制備的總冷量與空調(diào)末端能耗之比冷機(jī)運(yùn)行能效比冷機(jī)制備的冷量與冷機(jī)能耗之比冷卻水輸送系數(shù)冷卻水的散熱量與冷卻水泵能耗之比〔注：冷卻水散熱量可由制冷量與冷機(jī)耗電量相加得到橫向比較發(fā)現(xiàn)能耗問(wèn)題圖4不同建筑單位建筑面積總能耗的動(dòng)態(tài)比較掌握能耗構(gòu)成狀況通過(guò)對(duì)建筑自身內(nèi)部各耗能組成的監(jiān)測(cè),可直觀的掌握建筑能耗的分布,以此為基礎(chǔ),可以有的放矢的對(duì)本建筑能耗進(jìn)行進(jìn)一步分析和實(shí)施節(jié)能改造。圖5所示為ZL建筑的總能耗中各耗能成分的動(dòng)態(tài)變化〔該圖顯示時(shí)段為非空調(diào)季。圖5ZL建筑的內(nèi)部能耗分項(xiàng)比較縱向分析尋找能耗漏洞通過(guò)對(duì)FZ建筑的能耗進(jìn)行縱向的逐層分析,首先根據(jù)總能耗拆分發(fā)現(xiàn)空調(diào)能耗是該樓用電的主要部分〔如圖6,然后對(duì)空調(diào)能耗進(jìn)一步細(xì)分,如圖7,發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)能耗高是該樓的能耗漏洞所在。圖6FZ建筑的總能耗按大系統(tǒng)拆分結(jié)果圖7FZ建筑的空調(diào)能耗細(xì)分結(jié)果基于指標(biāo)體系的在線(xiàn)能耗診斷方法應(yīng)用空調(diào)系統(tǒng)用能指標(biāo)體系可以在線(xiàn)診斷冷站用能的合理性,圖8顯示的就是各監(jiān)測(cè)建筑的這四個(gè)指標(biāo)在一段時(shí)間內(nèi)的比較。從中可以客觀的對(duì)各建筑空調(diào)系統(tǒng)用能合理性進(jìn)行排序,并對(duì)節(jié)能改造提出建議。圖8空調(diào)系統(tǒng)冷站用能合理性診斷指標(biāo)實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果改善運(yùn)行管理,產(chǎn)生節(jié)能效益根據(jù)對(duì)MY〔辦公建筑的空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)該樓末端風(fēng)機(jī)盤(pán)管電耗無(wú)論白天、夜間均基本穩(wěn)定在3-4W/m2水平。而當(dāng)夜間空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí),風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)理應(yīng)關(guān)閉。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)該樓辦公人員下班后也沒(méi)有關(guān)掉風(fēng)機(jī)盤(pán)管的習(xí)慣,而運(yùn)行管理人員也忽視了這部分能耗,在我們的建議下,從6月11日開(kāi)始形成末端風(fēng)機(jī)關(guān)機(jī)的運(yùn)行條例,圖9顯示出6月11日〔紅色虛線(xiàn)所示后這部分能耗的啟停狀況。自11日起三周與5月份三周的實(shí)際數(shù)據(jù)相比,已節(jié)電13700度電。僅此一項(xiàng),全年可節(jié)省的耗電為總電耗的5％。圖9節(jié)能措施前后的能耗對(duì)比通過(guò)能耗公示激勵(lì)行為節(jié)能通過(guò)在JN樓施行能耗周報(bào)的形式進(jìn)行公示,公示后的一個(gè)月該樓照明每天的照明能耗如圖10所示,能耗公示有效的提高了節(jié)能意識(shí),并促進(jìn)了行為節(jié)能,特別反映在照明能耗上,公示前照明能耗平均每工作日92.5kWh,公示后一個(gè)月降低到61.3kWh,可見(jiàn)效果之顯著。圖10公示激勵(lì)節(jié)能的數(shù)據(jù)對(duì)比對(duì)節(jié)能技術(shù)客觀評(píng)價(jià)CY樓在運(yùn)行管理的改進(jìn)過(guò)程中,采納了"冷卻塔整體變頻"代替"冷卻塔臺(tái)數(shù)控制"的節(jié)能策略。然而,如圖11所示,在6月26日開(kāi)始實(shí)施該策略后,發(fā)現(xiàn)雖然冷卻塔的電耗略有降低,但冷機(jī)電耗增加卻很明顯,從而整體能耗明顯增大。25日與26日天氣情況類(lèi)似,冷量基本相同,但為何"節(jié)能手段"反而導(dǎo)致不節(jié)能的現(xiàn)象？經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),其冷卻塔整體變頻的啟停非常頻繁,而其啟停是由冷卻水回水溫度設(shè)定值決定的,目前該值設(shè)定在27度,因此冷卻塔啟停頻繁導(dǎo)致其變頻性能及對(duì)冷機(jī)能耗的改善并未體現(xiàn)出來(lái)。目前正與該樓管理人員交涉,協(xié)商設(shè)備運(yùn)行方式,并著手實(shí)施改進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng),從而進(jìn)一步驗(yàn)證節(jié)能運(yùn)行策略的效果。因此,通過(guò)計(jì)量可以及時(shí)糾正運(yùn)行管理中易犯錯(cuò)誤的環(huán)節(jié),同時(shí)也對(duì)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)和衡量,引導(dǎo)各類(lèi)技術(shù)及節(jié)能市場(chǎng)的發(fā)展。圖11節(jié)能策略實(shí)施后的實(shí)際能耗效果對(duì)比引導(dǎo)節(jié)能化運(yùn)行管理計(jì)量數(shù)據(jù)為運(yùn)行管理提供了量化依據(jù)。通過(guò)在CF建筑空調(diào)系統(tǒng)冷站過(guò)渡季某日的監(jiān)測(cè)結(jié)果,對(duì)比了"冷卻塔免費(fèi)供冷模式"運(yùn)行和"冷機(jī)制冷模式"運(yùn)行的能耗情況,如圖12所示?？梢钥闯?在過(guò)渡季,當(dāng)室外濕球溫度在一定條件下時(shí),應(yīng)盡量利用冷卻塔免費(fèi)供冷模式運(yùn)行。這為該建筑運(yùn)行管理的優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)依據(jù),類(lèi)似的各種節(jié)能運(yùn)行措施也能在分項(xiàng)計(jì)量的平臺(tái)基礎(chǔ)得得到推廣和驗(yàn)證。圖12運(yùn)行中不同技術(shù)策略的實(shí)時(shí)能耗對(duì)比其他應(yīng)用1以分項(xiàng)計(jì)量平臺(tái)為基礎(chǔ),可以逐漸建立大型公共建筑運(yùn)行耗能分項(xiàng)定額指標(biāo),并可實(shí)時(shí)掌握實(shí)際用能狀況,落實(shí)國(guó)務(wù)院即將頒布的"建筑節(jié)能運(yùn)行管理?xiàng)l例"中的用能定額管理,超指標(biāo)增交能耗費(fèi)制；2為負(fù)責(zé)運(yùn)行管理的物業(yè)公司節(jié)能運(yùn)行考核與承擔(dān)節(jié)能改造的ESCO〔合同能源管理公司的業(yè)績(jī)考核提供作為公平的平臺(tái),從而能夠真正通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制推進(jìn)大型公共建筑的節(jié)能改造和節(jié)能運(yùn)行；3同時(shí),物業(yè)考核也可以以該平臺(tái)為依據(jù),徹底改變傳統(tǒng)的物業(yè)管理模式,真正將節(jié)能與物業(yè)經(jīng)濟(jì)效益掛鉤,從而以此為驅(qū)動(dòng)力,真正激勵(lì)和引導(dǎo)自發(fā)節(jié)能運(yùn)行管理。展望大型公共建筑能耗統(tǒng)計(jì)與分析平臺(tái)的建立是建筑節(jié)能工作開(kāi)展的基礎(chǔ)。搭建這樣的平臺(tái)的初投資為大型公建年運(yùn)行能耗費(fèi)用的2%~3%,平臺(tái)的運(yùn)行管理費(fèi)用不到大型公建年運(yùn)行能耗費(fèi)用的萬(wàn)分之一。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)促進(jìn)了節(jié)能運(yùn)