大型公共建筑分项计量综述

精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 内部资料 注意保存 不得外泄 大型公共建筑能耗分项计 量与实时分析系统 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载 1大型公建节能及分项计量的意义综述 1 2分项计量和实时分析系统研究 3 2 1 数据获取方法研究 3 2 2 数据传输方法研究 4 2 3 数据库 软件 界面体系研究 5 2 4 数据挖掘和能耗分析方法研究 5 2 5 横向比较发现能耗问题 7 2 6 掌握能耗构成状况 7 2 7 纵向分析寻找能耗漏洞 8 2 8 基于指标体系的在线能耗诊断方法 10 2 9 改善运行管理 产生节能效益 10 2 10 通过能耗公示激励行为节能 11 2 11 对节能技术客观评价 12 2 12 引导节能化运行管理 13 2 13 其他应用 14 3展望 14 精品文档 1欢迎下载 1大型公建节能及分项计量的意义综述 大型公共建筑是指建筑面积在 2 万平米以上 带集中空调系统的建筑 这类建筑的特点之一是能耗密度高 根据清华大学对各类建筑的调研结果 图 1 可见 大型公共建筑除采暖外的电耗集中在 75 300 kWh m2a 而普通 住宅或一般公共建筑则集中在 50kWh m2a 以下 目前 大型公共建筑面积不到 建筑总面积的 10 但其总能耗 采暖除外 已超过的建筑总电耗 采暖除外 中的 30 大型公共建筑的特点之二是管理集中 该类建筑数量不超过 1000 座 其 管理者总数不到建筑管理者总数的千分之一 千分之一的业主运行管理超过 30 的电耗 就要求对这部分建筑采取专门的管理模式 以加强管理 实现节 能 图 1 各类型建筑能耗分布图 节能工作的首要前提是发现用能问题 与住宅及普通公建不同 大型公建 的能耗构成较复杂 因此需明确掌握大型公建的能耗数据及构成 而目前大型 公建中普遍仅安装了 1 3 块收费用的电表 从这些电表获取的信息无法为节能 工作提供基础数据 目前面临的主要问题有 1 能耗分拆数据不可靠 要了解某个支路的用能状况 就需要从总电量中通过某种拆分方法进行估 算 实例发现 与实际计量数据相比 拆分结果偏差能达几倍 这样 由此得 到的对用能状况的认识就可能导致对节能工作的误导 精品文档 2欢迎下载 2 供电局提供数据或者人工抄表数据缺乏实时性 供电局抄表提供的月电耗记录与采用实时计量得到的真实数据间也存在较 大偏差 究其原因 发现是由于供电局读表时刻不规律所导致 而且 目前仅 有的逐月数据无法满足能耗分析的需求 因为月能耗无法获知该建筑的白天 夜晚能耗情况 也不能对建筑用能的实时变化进行分析 这些数据可以用作收 费及统计材料 却无法为节能诊断提供必要的数据依据 3 由于基础数据平台的缺乏 各种节能措施的实际效果无法得到客观的 反映与评价 缺乏后评估的手段 因此 目前在市场上已出现了许多名为节能 措施实际更加费能的技术与产品 无有效的分项计量手段 无法对其辨别真伪 4 大型公建能耗涉及多个管理责任者 不掌握各自责任范围的实际能源 消耗状况 就无法考核各个管理者在节能管理中的业绩 从而也就很难实现各 项通过加强管理来实现的节能措施 而依靠管理实现节能是大型公建 投资少 见效快 地实现节能的最有效的措施 基于以上原因 应对大型公共建筑用电建立分项计量和实时分析系统 分项计量和实时分析系统 就 是在各座大型公建内对各类不同的用电系统分别安装计量电表和其它计量器具 通过宽带网把用能数据实时传输到一个城市的建筑用能管理中心 从而对各座 建筑的各类用能情况进行纵向 横向的分析 比较 管理和考核 建立这样的系统后 能够实现如下功能 1 各座建筑的运行管理者可以得到匿名的各座建筑各类用能状况的 统计分析数据 与自己的用能状况比较 可以清楚的了解自己的 优势和差距 公示系统的实施实例参见附件 5 2 各级主管部门可以通过统计结果鼓励先进 督促落后 使节能工 作建立在定量化的基础上 在此基础上还可进一步实现大型公建 的分项用能定额管理制度 3 对节能新技术进行后评估 各种节能措施的实际效果可从实际数 据中得到客观的反映与评价 避免了目前在市场上兜销的某些名 为节能措施实际更加费能的技术与产品的泛滥 4 为以节能服务公司 ESCO 方式对大型公建进行节能改造工作的 实际节能效果提供公正的评估 从而改变目前节能服务公司在大 精品文档 3欢迎下载 型公建节能领域的尴尬局面 促进这一方式的良性发展 5 通过在线的实时数据及时发现运行中出现的问题 指导运行管理 者及时改进 6 推动物业考核制度的改革 真正将实际节能与物业的经济效益挂 钩 从而激励物业公司节能运行管理 为了实现上述目标 必须对如下内容开展研究 1 数据获取方法研究 需要根据大型公建的配电系统现状 确定应该怎 样分项计量 既可以实现上述功能 还不使平台建设的投资过大 确定分量分 项的主要原则 2 数据传输方法研究 3 数据库和管理软件的研究 4 数据挖掘方法研究 既如何根据实时采集的数据实现各类应用分析 2分项计量和实时分析系统研究 2 1 数据获取方法研究 分项计量的目标是以计量和采集各类能耗信息 大型公建用能种类多样 系统繁杂 因此必须建立统一的用能数据模型 以对实现规范化 图 2 为我们 针对大型公建的用能特点 提出的大型公建用能数据模型 从这一模型出发 计量的任务就是获取各模型节点处的用能数据 从模型的最上层节点出发 根 据现场情况和投入资金条件 因地制宜的加装电能表 精品文档 4欢迎下载 建建筑筑总总用用电电 暖暖通通空空调调系系统统 照照明明系系统统 普普 通通 照照 明明 综综合合服服务务系系统统 室室内内插插座座和和 线线路路设设备备 机机 械械 通通 风风 机机 电电 梯梯 办办 公公 设设 备备 电电损损 常常规规用用电电特特殊殊区区域域用用电电 计计算算机机房房厨厨房房 冷冷 热热 站站 设设 备备 末末 端端 设设 备备 集集中中 引引用用 热热水水 设设备备 计计 算算 机机 等等 设设 备备 空空 调调 设设 备备 炊炊 事事 设设 备备 通通 风风 和和 空空 调调 设设 备备 冷冷 机机 冷冷 却却 塔塔 风风 机机 冷冷 却却 泵泵 冷冷 冻冻 泵泵 热热 水水 循循 环环 泵泵 热热 源源 设设 备备 空空调调 箱箱 新新风风 机机组组 风风机机 分分体体 空空调调 风风机机 盘盘管管 给给 排排 水水 泵泵 其其 他他 设设 备备 其其 他他 设设 备备 应应 急急 照照 明明 室室 外外 夜夜 景景 照照 明明 图 2 能耗模型 2 2 数据传输方法研究 根据实时能耗分析的需求 需短时间步长的能耗数据 因此必须采用自动 采集的方法 而不能依靠人工抄表 数据分散管理的运行成本高于远传到数据中心的管理模式 而且 后者大 大降低了数据维护的风险 目前 信息技术的发展提供了互联网和无线 GPRS 两种远距离低成本的数据传递服务 根据现场条件不同可以分别采用这两种方 式实现数据的有效传输 电能表和冷量计的数字通讯协议是标准 RS485 协议 为了将其连入互联网系统或 GPRS 系统 就需要研制专门的网关 解决接入问 题 我们根据需要 组织研制了专用网关设备 可以使计量仪表通过网关后直 接接入互联网或 GPRS 这样的数据传输公共服务系统 网关可采用被动式或自 发式传输两种方式 前者是由管理中心呼叫 进行主 从式数据传输 后者采 用内网向外主动发送的方式 这样能够省去静态 IP 的投资 更适合与现场实 际情况 数据传输的具体内容可参考附件 2 精品文档 5欢迎下载 2 3 数据库 软件 界面体系研究 数据库及软件构架采用图 3 方式 软件分为采集软件 分析软件 公示平 台分为演示软件和能耗公示网站 数据库集群内主要分为能耗原始数据数据库 能耗公示结果数据库两种 具体内容参考附件 3 和附件 5 图 3 软件及数据库体系 2 4 数据挖掘和能耗分析方法研究 在实时采集数据的基础上 通过各类拆分方法 可得到大型公共建筑的总 能耗和主要用能子系统 空调 照明 办公设备 综合服务 特殊功能等 能 耗 计算对应的能耗指标 从而判断建筑物整体及各主要用能系统的能耗是否 合理 精品文档 6欢迎下载 为了评价空调系统的整体能耗水平 提出空调系统经济运行评价指标体系 可以评价冷源系统 输配系统 末端系统等用能子系统的能耗水平及核心设备 冷机的运行情况 其指标定义如表 表 空调系统冷站在线诊断指标 指标名称指标计算方法 单位面积空调能耗空调系统总能耗与空调面积之比 单位面积耗冷量空调系统制备的总冷量与空调面积之比 空调系统能效比空调系统制备的总冷量与空调系统总能耗之比 制冷系统能效比空调系统制备的总冷量与制冷系统能耗之比 冷水输送系数 空调系统制备的总冷量与冷水泵 包括冷水系统的一次泵 二 次泵 加压泵 二级泵等 能耗之比 空调末端能效比空调系统制备的总冷量与空调末端能耗之比 冷机运行能效比冷机制备的冷量与冷机能耗之比 冷却水输送系数 冷却水的散热量与冷却水泵能耗之比 注 冷却水散热量可由 制冷量与冷机耗电量相加得到 精品文档 7欢迎下载 2 5 横向比较发现能耗问题 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0012 000 0012 000 0012 000 0012 000 0012 000 0012 000 0012 00 建筑总用电功率 W m2 ZL建筑MZ建筑JN建筑FZ建筑CY建筑SD建筑SC建筑 图 4 不同建筑单位建筑面积总能耗的动态比较 2 6 掌握能耗构成状况 通过对建筑自身内部各耗能组成的监测 可直观的掌握建筑能耗的分布 以此为基础 可以有的放矢的对本建筑能耗进行进一步分析和实施节能改造 图 5 所示为 ZL 建筑的总能耗中各耗能成分的动态变化 该图显示时段为非空 调季 精品文档 8欢迎下载 图 5 ZL 建筑的内部能耗分项比较 2 7 纵向分析寻找能耗漏洞 通过对 FZ 建筑的能耗进行纵向的逐层分析 首先根据总能耗拆分发现空 调能耗是该楼用电的主要部分 如图 6 然后对空调能耗进一步细分 如图 7 发现风机能耗高是该楼的能耗漏洞所在 精品文档 9欢迎下载 图 6 FZ 建筑的总能耗按大系统拆分结果 图 7 FZ 建筑的空调能耗细分结果 精品文档 10欢迎下载 2 8 基于指标体系的在线能耗诊断方法 应用空调系统用能指标体系可以在线诊断冷站用能的合理性 图 8 显示的 就是各监测建筑的这四个指标在一段时间内的比较 从中可以客观的对各建筑 空调系统用能合理性进行排序 并对节能改造提出建议 冷站能效比 0 1 2 3 4 FZCYZLCFMSSD 制冷系统能效比 3 4 3 6 3 8 4 4 2 4 4 FZCYZLCF 冷冻水输送系数 0 5 10 15 20 25 FZCYZLCF 冷却水输送系数 0 5 10 15 20 25 30 35 FZCYZLCF 图 8 空调系统冷站用能合理性诊断指标实时计算结果 2 9 改善运行管理 产生节能效益 根据对 MY 办公建筑 的空调系统数据分析 发现该楼末端风机盘管电耗 无论白天 夜间均基本稳定在 3 4W m2水平 而当夜间空调系统关闭时 风机 盘管系统理应关闭 经调研发现该楼办公人员下班后也没有关掉风机盘管的习 惯 而运行管理人员也忽视了这部分能耗 在我们的建议下 从 6 月 11 日开 始形成末端风机关机的运行条例 图 9 显示出 6 月 11 日 红色虚线所示 后 这部分能耗的启停状况 自 11 日起三周与 5 月份三周的实际数据相比 已节 电 13700 度电 仅此一项 全年可节省的耗电为总电耗的 5 精品文档 11欢迎下载 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 15 8 00 15 45 23 30 7 15 15 00 22 45 6 30 14 15 22 00 5 45 13 30 21 15 5 00 12 45 20 30 4 15 12 00 19 45 3 30 11 15 19 00 2 45 10 30 18 15 2 00 9 45 17 30 1 15 9 00 16 45 0 30 8 15 16 00 23 45 7 30 15 15 23 00 单位建筑面积的末端风机耗电功率 W m2 改进前改进后 图 9 节能措施前后的能耗对比 2 10通过能耗公示激励行为节能 通过在 JN 楼施行能耗周报的形式进行公示 公示后的一个月该楼照明每 天的照明能耗如图 10 所示 能耗公示有效的提高了节能意识 并促进了行为 节能 特别反映在照明能耗上 公示前照明能耗平均每工作日 92 5 kWh 公示 后一个月降低到 61 3 kWh 可见效果之显著 精品文档 12欢迎下载 0 20 40 60 80 100 120 140 160 3月19日 3月21日 3月23日 3月25日 3月27日 3月29日 3月31日 4月2日 4月4日 4月6日 4月8日 4月10日 4月12日 4月14日 4月16日 4月18日 4月20日 4月22日 4月24日 4月26日 4月28日 一天照明系统耗电量 kWh 公公示示后后 公公示示前前 图 10 公示激励节能的数据对比 2 11对节能技术客观评价 CY 楼在运行管理的改进过程中 采纳了 冷却塔整体变频 代替 冷却塔 台数控制 的节能策略 然而 如图 11 所示 在 6 月 26 日开始实施该策略后 发现虽然冷却塔的电耗略有降低 但冷机电耗增加却很明显 从而整体能耗明 显增大 25 日与 26 日天气情况类似 冷量基本相同 但为何 节能手段 反 而导致不节能的现象 经调研发现 其冷却塔整体变频的启停非常频繁 而其 启停是由冷却水回水温度设定值决定的 目前该值设定在 27 度 因此冷却塔 启停频繁导致其变频性能及对冷机能耗的改善并未体现出来 目前正与该楼管 理人员交涉 协商设备运行方式 并着手实施改进的自动控制系统 从而进一 步验证节能运行策略的效果 因此 通过计量可以及时纠正运行管理中易犯错误的环节 同时也对节能 技术进行客观的评价和衡量 引导各类技术及节能市场的发展 精品文档 13欢迎下载 0 500 1000 1500 2000 2500 2007年6月25日2007年6月26日2007年6月27日 设备日耗电量 kWh 制冷机冷却塔风机冷却水泵冷冻泵 变频前变频后 图 11 节能策略实施后的实际能耗效果对比 2 12引导节能化运行管理 计量数据为运行管理提供了量化依据 通过在 CF 建筑空调系统冷站过渡 季某日的监测结果 对比了 冷却塔免费供冷模式 运行和 冷机制冷模式 运行的能耗情况 如图 12 所示 可以看出 在过渡季 当室外湿球温度在一 定条件下时 应尽量利用冷却塔免费供冷模式运行 这为该建筑运行管理的优化提供了数据依据 类似的各种节能运行措施也 能在分项计量的平台基础得得到推广和验证 精品文档 14欢迎下载 0 50 100 150 200 250 0 003 006 009 0012 0015 0018 0021 00 功率 kW 冷机400RT一次冷冻泵二次冷冻泵冷却泵冷却塔风机及板换用冷却泵 冷冷却却塔塔免免费费供供冷冷模模式式冷冷机机制制冷冷模模式式 图 12 运行中不同技术策略的实时能耗对比 2 13其他应用 1 以分项计量平台为基础 可以逐渐建立大型公共建筑运行耗能分项定 额指标 并可实时掌握实际用能状