节能评估报告中建筑物电能消耗量的计算及节能分析.doc

节能评估报告中建筑物电能消耗量的计算及节能分析 胡峻 张院 和宏亮 （武汉市建筑设计院 武汉 430014） 摘要：固定资产投资项目节能评估报告中，需对各种能源消耗进行计算及分析，其中电能消耗量的计算是其中的一个重要部分，本文较为详细的阐述了建筑物电能消耗量的计算方法及计算中重点注意的一些问题，并提出了一些降低建筑物电能消耗的措施。 关键词：节能评估 电力能耗 综合能耗 折标煤系数 单位面积功率法 单位指标法 自国家发改委发布的固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法2010 年11 月1 日正式实施以来，全国各省市均相继出台了地方规定，以武汉市为例，年综合能源消耗量3000t标准煤以上，或年电力消费量500 万kWh 以上，或年石油消费量 1000t 以上，或年天然气消费量 100 万 m3以上，或建筑面积在 2 万 m2以上（公共建筑）或 20 万 m2以上（居住建筑）的固定资产投资项目，应单独编制节能评估报告书。其中很重要的一项内容就是项目能源消耗和能效水平评估，包括能源消费量的计算分析等，而电能消耗量作为能源消费结构中重要的组成部分，其计算方法是否科学、计算范围是否全面、计算取值是否准确，将直接影响到节能评估的最终结果。 一节能评估报告中电能消耗量计算的方法 由于节能评估报告一般都是在项目初期报送可行性研究报告或项目申请报告时一同报送，此阶段建筑设计往往仅处于方案设计阶段，还不具备具体的用电负荷资料，因此电能消耗量的计算一般可根据以下步骤进行： 1根据整个项目的建筑经济指标、给排水、暖通动力等相关专业的方案设置情况，进行电力负荷估算，确定整个项目的供电方案，包括供电电源的电压等级、回路数、变压器容量、变配电房的数量、变压器主接线型式等。 2明确主要电气设备选型并搜集其电气参数，如变压器、主要灯具、电梯等。不同的电气设备其损耗、电能消耗量指标均存在较大的差异、直接关系到其电能消耗量的计算结果。 3明确项目拟采用的节能技术或节能措施。一些节能技术或措施的采用，会有效减少建筑物对电能的消耗量，计算时应考虑相关因数。 4对项目用电负荷进行分类，对不同类型、不同运行时间的负荷分别列表进行电能消耗量计算。民用建筑物的电力负荷一般分为以下几类：照明、插座、电梯、给水排水设备、通风设备、空调设备、特殊工艺用电等。 由于目前民用建筑物还没有统一的年电能消耗量计算的公式或标准，一般可参照工业及民用配电设计手册第三版中企业年电能消耗量的计算公式进行估算，采用单位面积功率法或单位指标法确定。 1单位面积功率法：Wy=KavPeTn/1000 kWh （1） 式中： Wy建筑物年有功电能消耗量，kWh； Kav负荷系数； Pe单位面积功率密度（负荷密度），W/m2； S建筑面积，m2； Tn年实际工作小时数，h； 2单位指标法：Wy=KavPeNTn/1000 kWh （2） 式中： Wy建筑物年有功电能消耗量，kWh； Kav负荷系数； Pe单位用电指标，如W/户、W/台、W/单元等 N单位数量； Tn年实际工作小时数，h； 5对各类负荷计算的结果分析汇总，根据所采用的节能技术或措施、节能产品的影响进行评估。 6.计算变压器损耗及线路损耗，并将其结果纳入总电能损耗。 7.对各分项计算结果汇总，并按折标煤系数换算。 二电能消耗量的计算中应注意的问题 在应用公式（1）、公式（2）进行年电能消耗量估算时，应着重注意以下几个问题： 1除了分不同类别的负荷进行计算外，尚需将同一类负荷中运行时间不同的负荷分开计算电能消耗量，如照明负荷中室外照明、车库照明、室内照明的照明运行时段是不一样的，应分别进行计算。 2单位面积功率法和单位指标法可结合使用，如能较准确的得出某种负荷的单位用电指标及数量，则宜优先采用单位指标法，如居住建筑中家用电器耗电量的计算，可分别将每类电器按其运行时间采用用单位指标法进行计算后求和，也可根据居住建筑中插座的单位面积耗电量采用单位面积功率法计算，但前者得出的数据无疑更为准确。 3年实际工作小时数 Tn=年工作天数 x 日工作小时数，企业中一班制可取 1860h，二班制可取 3720h，三班制可取 5580h，而对于一般公共建筑及居住建筑，各类负荷的 Tn 取值尚无较为统一的标准，年工作天数可根据其建筑性质选取，如全年工作运行的如居住建筑、商业建筑、宾馆建筑等可取 365 天、法定工作日运行的如企事业单位的办公楼等可取 250天、大专院校、中小学校类建筑可取220 天等。日工作小时数则需根据负荷的运行时段进行选取，下表是几种常用的照明类负荷的参考运行时间： 附表：民用建筑日照明时间参考表： 居住建筑 室外照明 商业照明 地下车库照明 18:0024:00 18:007:00 9:0022:00 0:0024:00 4.式中负荷系数Kav 的取值大小会对计算结果产生显著影响，往往需要编制者具有较丰富的设计经验，很多节能评估报告的编者均将其等同于负荷计算中的需要系数 Kx，笔者认为不能一概而论，在利用单位面积功率法进行计算时，Kav 基本可以等同于需要系数Kx 的取值，按照相关规范及设计资料进行选取，而在利用单位指标法计算时，Kav 应该理解为年实际工作小时数Tn 的一个系数，并不等同于需要系数Kx，其取值同年实际工作小时数Tn的取值是相互关联的，如能较为准确的得出某类负荷的年实际工作小时数，则 Kav 系数应该取的高一些，建议参考企业年平均有功负荷系数取0.70.75。 例如某居住小区，住宅部分建筑面积25 万m2，总户数2000 户，如计算其家用电器全年耗电量时，如前所述，可分别采用两种方法进行计算，当采用单位面积功率法计算时，取其插座单位面积功率密度 18W/m2（空调另计），则住户插座全年耗电量Wy=0.320W/m2250000m2365d10h/1000=547.5 万kWh，此时Kav 可按照Kx 值选取0.3。 如采用单位指标法进行计算，则应将所有其家用电器（空调另计），包括电视、冰箱、电脑、电热水器、电炊设备等分别计算耗电量后求和，以其中的电热水器耗电量计算为例，按每户一台，每台功率1500kW，每台热水器每天使用1 小时计算，则电热水器全年耗电量Wy=0.751500W/户2000 户365h/1000=82.125 万kWh，此时Kav 取0.75 比较合适。 5建筑物空调用电力能耗在整个建筑物电力消耗结构中占很大的比例，计算时应首先确定各部分的空调型式，根据空调冷热负荷单位指标法进行估算，分别计算出空调系统的总供冷量及供热量，再根据能效比计算出整个空调系统的耗电量，该计算通常由空调专业人员进行，本文不重点讨论。需要注意，不同类型的建筑物空调系统耗电量占整个建筑物耗电量的比例也有差异，一般可占 25%55%左右，具体可对照全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇电气中的各类建筑中空调耗电量所占整个建筑物耗电量的比例进行对比，如最后的计算结果偏差较大，应同空调专业人员一起分析原因并进行校核。 6电能消耗量计算中应计入供电系统中电能损耗，包括供电线路年电能损耗及变压器年电能损耗。 理论上变压器损耗： WT=P0t + Pk(Sc/Sr)2 kWh； P0变压器空载有功损耗，kW； Pk变压器满载有功损耗，kW； t变压器全年投入运行小时数，当变压器全年投入运行时取8760h； Sc变压器计算负荷，kVA； Sr变压器额定容量，kVA； 最大负荷年损耗小时数。 该式中除最大负荷年损耗小时数 取决于最大负荷年利用小时数Tmax 及功率因数cos,无法准确选取外, P0、Pk 均可通过变压器技术参数查得，Sc/Sr 值即变压器负载率，可按经济运行方式取0.650.85，推荐取0.75。根据相关资料，民用建筑物中 值可近似取2300h4500h.。因此可由上述公式计算出变压器的年有功损耗。 而供电线路年有功电能损耗： WL=PL kWh； 式中, PL三相线路中有功功率消耗， 最大负荷年损耗小时数。 三相线路中有功功率消耗PL 值取决于供电电缆的长度、截面、以及线路电流大小（供电负荷大小），最大负荷年损耗小时数 取决于最大负荷年利用小时数Tmax 及功率因数cos, 因此在方案阶段是供电线路是较难进行具体计算的，故供电系统中电能损耗较难用理论公式计算，建议采用下列两种近似计算方法： 1）根据相关资料，变压器损耗一般约占整个供电系统电能损耗的30%60%，因此可先计算出变压器的损耗，再近似估算线路损耗WL=1.01.2WT，最后将两项求和计算出供电系统总的电能损耗。 2）根据GB/T166641996企业供配电系统节能监测方法，线损率 的定义为供给用电体系的电量由体系受电端经变电站（所）至低压供配电线路末端所损耗的电量之和占体系总供给电量的百分数，其值应符合以下要求： a对于一次变压， 节能标准，取整个供电系统电能损耗占总电能损耗的 2.53.5%左右进行估算,具体可根据变压器的选型及整个供电方案的设置合理性进行取值。 综上，通过对各部分负荷的电能消耗量及供电系统电能损耗计算，列表汇总所得的数据即为整个项目的总的电能消耗量，再根据电力折标煤系数0.1229 kgce/（kh），则可以 换算成标准煤的消耗量，进行能源消耗结构分析。需要注意的是如节能评估报告中采取了一些节能措施，如利用了可再生能源、选取了节能型设备、或是采取了一些先进的照明控制技术，在计算时应根据相关情况减去该部分节约的电能，例如采用了光伏发电技术，可对其年发电量进行估算，在总电能消耗量中减去该部分发电量；在地下车库或一些公共场合采用了智能照明控制技术，计算式其日照明小时数可适当减少；选用了新型节能灯具，可先按普通节能灯具计算，再根据其节能的比例对相应部分的照明电能消耗量进行折减；选用了节能型变压器，其变压器损耗需按其相应的技术参数代入公式进行计算，或在按总线损率估算的情况下适当折减等等。 三建筑物节电措施 根据上述电能消耗量计算公式分析,应着重采用以下几方面的节能措施： 1供配电系统节能 1）根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素, 合理设计供配电系统和选择供电电压, 变电所应尽量靠近负荷中心, 缩短配电半径, 按经济电流密度合理选择导线截面，减少线路损耗。 2）根据负荷情况按经济运行原则合理选择变压器容量、台数、运行方式，并选用高效节能型变配电设备，例如根据相关产品技术参数对比，SGB11- R 系列卷铁芯干式变压器比SC( B) 9 系列产品空载损耗降低40%, 空载电流降低70%85%； 比SGB10 系列变压器空载损耗降低24%, 负载损耗降低11.7%，有此可见选用节能型变压器对降低电能损耗的作用是非常明显的 3）设置无功功率自动补偿装置，有条件可设置电容电抗器组合或设置有源滤波装置，提高供电系统的功率因数，抑制高次谐波造成的系统发热和损耗, 实现电气系统的节能。 2照明系统节能 1）建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标满足现行国家标准建筑照明设计标准GB 50034 中的有关要求，各房间或场所的照明功率密度值不应高于该标准规定的现行值，宜按目标值选取。 2）选用高光效的光源及高效节能灯具，推荐使用新型节能灯具，如LED 节能灯的有效利用光通量、光效是传统的普通节能灯、卤素灯、白炽灯泡的1.6 倍、4 倍、5 倍。比普通节能灯节电50%，比卤素灯节电85%，比白炽灯节电90%，节电效果十分明显。 3）灯具布置及控制按自然光方向合理分组。 3自动控制与管理节能 1）公共建筑可根据建筑物的特点设置建筑设备监控（BAS）系统，控制范围包括站房内的通风系统、给水排水系统、电梯交通系统等；空调机房自动控制系统、变配电自动化系统、照明系统等，通过对各系统的高效集成化监控，根据使用情况调整各用电设备的运行工况，达到最大限度地节省能源消耗，实现各系统的高效运营。 2）大空间场所、重要场所等宜采用先进的照明控制方式，如智能照明控制系统等，按使用条件和天然采光状况采取分区、分组与定时自动调光控制等措施，减少不必要的损耗。 3）加强能耗管理，电力配电设计根据使用功能合理划分回路，对冷热源、输配系统和照明等各部分配电回路分开设置，分项计量，便于后期运行时管理人员根据变配电系统各类负荷运行参数及耗能数据，制定出相应的节能降耗措施。 4可再生能源的利用 在条件许可的情况下，应