大型公建分项计量能耗数据分析案例研究.doc

大型公建分项计量能耗数据分析案例研究摘要：在多个分项计量项目的基础上，总结了从能耗数据出发开展节能诊断的基本方法，并给出了几个实际应用案例。本文还提出了分项计量数据挖掘技术的关键点，即积累节能诊断案例、从案例出发提炼分析算法、提高分项计量的准确性和建立在初步分析基础上的节能诊断。关键词：大型公共建筑，用电分项计量，数据分析1 前言最近两年，大型公共建筑用电分项计量工程在全国各大城市开展起来，目的在于了解大型公共建筑分项、逐时的能耗情况，挖掘节能潜力。那么，获得了能耗数据之后，应该怎样做才能发现节能潜力所在呢？本文结合实际案例，研究在实时分项计量数据中进行数据挖掘、寻找高能耗问题的方法。2 基本方法2.1 基本流程方法的基本流程如下：可为四个阶段：（1）前期积累：节能研究中心在节能诊断工作基础上建立案例库，形成一套针对具体能耗问题诊断方法；（2）初步分析：专业分析人员从能耗数据中提炼指标，并与标准值比较；若发现能耗指标异常，利用已有数据和信息进行分析；（3）深入分析：与建筑运行管理者交流沟通或进行实地考察、测试，获取更多信息，确定问题所在，提出改进意见；（4）验证总结：改进后，专业能耗分析人员回访、计算节能量，整理总结该案例加入案例库。2.2 与传统能耗审计或节能诊断方法的比较（1）现场节能诊断需要动辄数几十万元乃至上百万元的仪器设备，还需要大量人工的投入，用于布置、安装这些仪器，这个过程中，仪器设备使用的租金、维护的费用或折旧、损坏的损失很高，因此，通常并不用于常年的节能诊断，而是用于数日或数周的诊断；而获得分项能耗的投入仅仅是电表、网关等设备的一次性投资，却可以使用多年，相对而言，其设备费用是较低的。（2）传统现场节能诊断需要专家在节能诊断期间常驻现场，耗费的人工费用较高，建筑运行管理者很可能“请不起”专家；分项计量可以把很多楼的能耗数据集中起来，使得节能诊断专家足不出户，就能对多个建筑的能耗问题进行分析，大大降低了人工费用。（3）从经验依赖性的角度来看，传统现场节能诊断是一项很依赖于专家自身经验的工作，只有专家才知道究竟该把测试仪器安装在什么位置，采集哪个时段、多长时间、什么频率的数据，再进行怎样的分析计算，结合哪些关键信息，做出何种判断。即使是专家也很难对问题一抓一个准，通常只能在不断摸索中，逐步积累数据，逐步调整测试方案，逐步发现、接近问题；这个过程中有些工作可能“白费”了（因为没有监测到问题，或监测结果为“正常”）。基于分项计量的节能诊断，从某种意义上说，对经验的依赖性更强，因为所获得的信息较少；同时也只能发现“有先例”的问题。但随着研究的不断进步，这种工作模式可以形成一套软件，即专家系统，从而用于更多建筑的节能诊断，那时，每个具体建筑的节能诊断不再依赖于某个专家的经验和发挥，而是固化在专家系统软件中的多个节能专家的经验总结。节能诊断具体操作人员只需要操作软件就能实现初步的诊断分析。从这个意义上讲，这种诊断方法实际上降低了节能诊断的经验依赖性。（4）基于分项计量的节能诊断也有一个明显的不足：获得的信息局限于能耗数据，信息量较少，不足以通过初步分析完成所有的节能诊断项目。这时，初步分析的主要任务是指明大概的问题所在，再结合传统现场节能诊断方法查明原因。当节能诊断以这种方式开展时，实际上大大提高了节能诊断的效率。3 应用该方法的案例研究3.1 加强空调系统运行管理：以风机电耗为例通过对能耗数据的监控发现，在某办公建筑中存在比较严重的夜间不关空调风机的现象。经过调研了解，该建筑中有较多空调箱，且分布较分散，该建筑运行管理人员对空调风机控制不力，未制定相关管理制度。我们将这一现象反馈给用户，从07年6月12日起，每天夜间定时切断几路专供空调风机的电源，收到了显著的节能效果。3.2 改善空调系统运行管理：以办公楼周末空调运行方案为例通过监控发现，某建筑物在周末和平时的空调系统能耗几乎没有任何差别，7月份连续几周都是如此，只是白天和晚上有明显变化。通过与运行管理人员沟通了解到，该建筑物由于要求724小时供冷，所以采用白天运行大冷机、夜间运行小冷机的工作策略。但同时，经过了解，该建筑只在工作日有大量工作人员使用，周末实际办公人员很少。经过分析计算，我们认为，周末白天也可采用小冷机供冷，其供冷量完全能够满足要求，并不会影响楼内少数工作人员的舒适度，建议该办公楼的运行管理人员改进运行控制策略。8月份，该办公楼采用了新的控制策略，周末白天的冷站用电量下降到夜间水平，不仅冷机电耗大幅度节省，也节省了对应的冷冻水泵、冷却水泵的电耗。3.3 促进空调系统设备运行管理：以多台冷机实际性能为例下图是某建筑冷机日平均运行效率与建筑日累计耗冷量的散点图，监测到89月该建筑物的日平均COP都在4.0左右，明显偏低，而8月30日9月20日期间，冷机COP达到了6.0以上。与此同时，我们注意到，建筑物从8月到9月初每天累计的耗冷量并没有明显变化，显然并不是冷负荷的变化影响到了冷机的效率。通过进一步分析，了解到，该建筑虽然由三台型号规格完全相同的螺杆式冷机供冷，但它们的性能差别很大，3冷机效率较高，可达6.0；1、2冷机效率都偏低。因此，应对1、2冷机进行检修，排查问题，使其效率达到3冷机水平。3.4 节能诊断：以水泵选型过大导致电耗过高为例通过分项计量发现，该建筑冷站的冷冻水输送系数偏低，多在2025之间，而标准值应不低于35。该建筑冷冻水系统为二次水系统，根据经验判断，可能是二次水泵选型偏大或控制不当导致。通过对该建筑的冷冻水系统进行现场调研、测试，发现该建筑的二次水泵控制十分精细，水泵效率也比较高，但二次水泵出口处的蝶阀被置于较小的开度下，导致多数水泵的有用功被浪费在了阀门上。运行管理人员称接受了水泵厂家的建议才关小的阀门，否则水泵容易烧坏。经过检测，发现该建筑的用户侧所需最大扬程仅为6m水柱，而二次水泵的额定扬程为30m。这是典型的水泵选型偏大问题。针对这个问题，我们在仔细计算管路阻力的情况下，对水泵进行了重新选型设计，建议业主将二次水泵更换较小扬程的水泵，初步估算每年可节电13.5万kWh，占二次泵目前实际耗电量（21.1万kWh）的60。4 讨论基于典型案例的分项计量数据挖掘技术，其关键在于以下4点：（1）节能诊断案例积累：节能诊断案例库是整套技术的基础。当节能诊断工作基于分项能耗数据展开时，由于所获得的信息量较少，一般只有在了解问题的前提下，才可能发现、解决问题。笔者所在清华大学建筑节能研究中心，在大型公共建筑节能诊断方面有十多年的经验，积累了全国一百多座大型公共建筑的高质量节能诊断案例12，为数据挖掘工作的开展奠定了坚实的基础。（2）从具体的节能案例提炼通用的问题分析算法，技术核心在于科学的简化问题，选择指标，提高“偏问题显著程度/偏指标值”的比值。例如，当评价空调系统设备能耗水平时，可以用单位空调面积的空调设备耗电量进行描述，但这样无法把使用量、效率两个不同的问题区分开来单位空调面积空调设备耗电量偏高，既可能是建筑物本身冷负荷高，也有可能是设备效率偏低造成的。但在安装冷量表的情况下，可以通过“冷量/分项电量”的能耗指标描述空调系统主要设备的效率，指标如下图所示。这样，就得到了“偏问题显著程度/偏指标值”高的指标，为问题诊断提供了有力的支持。（3）分项计量准确度高：在（2）的基础上，如果指标值的在一定幅度的变化会直接影响我们对问题的判断，那么显然，