安科瑞 鮑靜君

　　摘要：2005年以前的大型公共建筑在圍護結構、用能設備等方面節能設計要求較低，導致其空調系統現在運行能耗較高，對這些老建筑實施節能改造已是迫切的需求。從既有大型公共建筑空調系統節能改造的角度出發,利用建筑能耗實時監測數據，對建筑空調系統的用能情況進行分析，對比計算機能耗模擬結果，分析存在差距的原因，對空調系統能源利用的合理性做出評價，并提出相應的改造建議。

　　關鍵詞：能耗監測數據； 建筑節能； 節能改造

　　0 引言

　　我國十多年以前的公共建筑節能狀況跟現在建筑相比差別較大,導致這些老建筑的空調系統現在運行能耗較高，尤其對于大型公建更是如此。目前,青島市已有多棟此類建筑安裝了建筑能耗監測系統，分析能耗監測數據,對這些老建筑空調系統實施節能改造已是迫切的需求。如何運用好監測數據，使節能改造工作順利進行，需要科學的途徑。本文以能耗監測數據為依據,并結合能耗模擬軟件eQUEST對該建筑進行能耗模擬，經過數據與模擬分析，探討可行的建筑空調系統節能改造模擬方法，為以后的建筑節能改造項目提供參考。

　　1 建筑概況

　　1.1 建筑基本信息

　　本建筑起建于2004年（早于公建節能標準GB50189—2005[4]版與2015版），分為主樓和裙樓，主樓地上25層，為一般辦公，裙樓地上5層，為會議廳等。地下3層，地下1層為廚房、職工餐廳、冷庫、檔案室等，地下2層為變配電室、車庫等，地下3層為洗衣房、空調機房、車庫等。

　　1.2 空調系統詳情（見表1)

　　本建筑采用集中式冷熱源,夏季由制冷機組提供冷量,冬季由板換與市政熱水進行換熱提供熱量。門

　　廳 、會議廳、健身房、檔案、休息廳等公共空間采用全空氣空調系統，辦公室等采用風機盤管加新風系統。

　　6月末到9月末根據回水溫度手動啟停空調系統。

表1 空調系統主要設備表

　　1.3 監測系統概況

　　本建筑能耗監測系統為后加,共監測48路，空調主機、水泵、冷卻塔、新風機等采集的數據通過GPRS

　　無線傳輸到數據中心。

　　2 建筑能源消耗比較基準

　　(1)空調能耗計算時間按設計中的工作日8:00—17:00開啟。由于要調取實際數據，制冷采暖季按照實際時間計算。根據實時數據，自2013年6月19日一9月29日為制冷季，共102d 。自2013年11月13 日一2014年4月3日為采暖季，共141d。其他時間作為過渡季。

　　(2)冬季供暖采用市政熱源，其中采用間接加熱熱水鍋爐，主要能耗為天燃氣,另外少量電量用于風機 、各類輔助泵等，由于冷卻側冬季不運行，故僅對用電能耗進行分析。

　　(3)由于eQUEST設置項與實際各設備運行參數的差別,結果會有誤差，僅作為粗略比較，數據結果僅作為參照。

　　3 實際用能與eQUEST模擬結果對比

　　3.1 實際運行監測數據匯總結果

　　從表2、圖1中可以看出，監測階段該建筑制冷季的7、8月份用電量較多,處于過渡季的5、10月份用電量較少。空調系統用電量較高時，建筑總用電量也較高，空調系統用電對建筑整體用能有很大程度的影響。

圖3采暖季空調系統各項用能比例

　　從制冷季與采暖季設備用能分布圖圖2、3可以看出，制冷季用能較多的為空調主機，占空調系統總用能的56.41%。由于采用的風盤加獨立新風系統占很大比例，末端的新風機較多，其用能也較多。采暖季用能較多的為熱水泵，約占62.83%,空調末端約為34.03%,主機僅占4.13%。

　　3.2 eQUEST模擬能耗結果

　　模擬能耗具體數據說明見表3。

表 3 采暖季空調系統各設備用能比例

　　3.3 實測數據與模擬數據對比分析

　　由實測數據與模擬數據對比可知，實際運行能耗與模擬能耗存在較大差距，實際運行能耗存在很大的

　　節能潛力。

　　主機能耗存在差距,實際主機用能204042.00kWh，eQUEST模擬結果主機用能為166400.00kWh，存在37 642kWh的差值。供暖季期間主機不參與運轉,但是主機在除制冷季以外的月份都存在2000kWh上下的耗電量，根據實際調研是有關油泵運行導致。另外,存在空調能效比過低，主機負載率較低的問題。

　　相關泵存在能耗差距，在實際檢測中冷凍泵、冷卻泵和熱水泵產生的能耗為238170.57kWh，而eQUEST 模擬結果僅113200kWh，能源利用相差一倍多。夏季冷卻泵選型過大、冷凍水泵流量過大和冬季熱水泵流量過大是造成能耗過大的主要原因。

　　供回水溫差過小也是影響空調系統效率的重要原因之一。設計中空調系統夏季采用5°C的供回水溫差，冬季采用10°C的供回水溫差。通過對制冷季和供暖季各一周的典型數據分析，該建筑空調運行時刻供回水溫差較低，夏季時供回水溫差，高溫為2.51°C，低溫為0.03°C，平均僅為1.15°C ，而冬季僅保持在5°C左右。整個空調系統循環存在問題，造成能源浪費。

　　4節能改造分析

　　經過實測數據與模擬數據分析可得，本建筑空調系統節能的關鍵是提高空調系統的能效比，這需要從全局對系統進行優化配置。提高主機的負載率，合理調開機組;水系統的流量隨負荷變化,節約輸送系統能耗;深化部分控制系統等都是關鍵。目前，這些措施都較容易實現。比如對水泵進行變頻改造，以節省水泵的輸送動力；或者更換現有的大水泵，以滿足實際負荷的運行，輸配系統能耗也將相應地降低。當然，若從降低圍護結構傳熱角度考慮，節能潛力會更加明顯。

　　5 安科瑞用能單位能耗在線監測系統

　　5.1 系統概述

　　工業能耗在線監測系統是一個集成Intranet/Internet網絡技術、GPRS無線傳輸技術、Web Service軟件技術、數據庫技術等于一體的大型數據綜合管理系統。系統為管理者、各級能耗內部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網絡通道，搭建了一個合理的信息傳輸平臺和管理平臺。工業能耗在線監測系統的開發應用為政府管理部門、企業生產管理、計量管理、節能管理提高到一個新的高度，是我們對節能減排、節能降耗實現的一種行之解決方案。

　　能源組成及監測內容：

圖5 監測內容

　　用電類：采集采暖、鍋爐、空調、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風機、通風機等耗電設備的用電信息。主要監測其用電量，對于大耗電設備監測其電流、電壓及功率因數等信息。

　　配電類：采集6kv/10kv配電開關設備、變壓器，狀態信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能質量、電能等。

　　用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計、水表等；

　　用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃氣表；

　　環境參數：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；采暖空調供回水溫度；

　　5.2 系統框架

圖6 系統框架

　　(1)能源消費管理系統：該系統可以對用能企業煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質進行定期錄入和實時采集，并將收集到的能耗數據進行整理存儲，為匯總分析和上報作數據支持。

　　(2)能源利用狀況信息報送系統

　　用能企業可通過該系統將企業本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節能監察中心，經初審核后，上傳至省節能監察總隊審核，而后上報國家有關部門。

　　(3)單位能耗水平識別評價系統

　　利用用能單位能耗數據，對企業用能狀況進行分析評價，查找問題。為政府節能管理部門掌握、分析信息和研究節能改造并制定相關政策措施提供科學的依據和平臺。

　　(4)決策服務和專家咨詢服務系統

　　系統提供直觀、簡明、快捷的數據信息查詢和決策支持服務。對用能企業的能耗進行科學、合理的咨詢指導，幫助用能企業做出及時、正確、可行的解決方案。

　　(5)能耗預測、能源安全預警系統

　　通過系統掌握用能企業能源購置、使用、消耗及生產情況，對企業的用能情況進行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗超標情況予以預警提示。

　　獲取能源使用的基礎上，進行數據挖掘分析，實現能耗的預測分析功能，為政府相關部門的宏觀決策提供支撐體系。

　　(6)節能監察及信息發布、法律法規知識培訓系統：

　　通過該系統平臺，可對耗能企業做節能監察工作；發布節能法律法規標準以及能源基礎知識、能源統計知識、節能監測方法等資料；處理日常節能管理工作相關的公文、通知、公告等。

　　5.3 系統網絡結構

　　系統把數據信息從各個企業的能源監控中心采集到后臺的數據庫系統，經分析與處理，提供分析預測和預警功能。同時通過門戶網站、無線終端等手段為省、市領導以及相關委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務。

圖7 系統結構

　　5.4 能耗監測系統產品選型

6 結語

　　本文從既有大型公共建筑節能的角度出發，充分利用建筑能耗監測實時數據，對建筑空調系統的用能情況進行歸類分析,并參照eQUEST能耗模擬計算結果，對空調系統能源利用的合理性做出評價，并提出相應的改造建議。