技术丨能耗审计与建筑能耗诊断

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作者:许永安先生 卓展工程顾问有限公司

在能源费不断上升和人对环保意识的提升,适当使用能源,能耗是否合理成为世界各国的关注点,能耗审计也成为评价建筑的一个重要环节,在物业市场上也成为交易的重要参考数据,建筑能耗审计也是建筑能耗诊断的依据和基础,是诊断能耗之前必须进行的基础工作。建筑能耗审计是个数据化的科学评判,对建筑物用能是否合理进行评价,收集能耗计量和运行记录数据,计算及对比各项能耗指标,同时定量分析建筑能耗水平的系统化调研。通过调查得到的数据,对建筑物作出整体直观的用能状况,也对建筑的各用能设施进行评判,同时找出用能不合理的环节,以及不合理的用能管理,从而指导建筑能耗诊断工作。建筑能耗诊断工作是一个有计划、有步骤、有重点的系统工程。下图是一个典型公建的电能分配图:

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能耗诊断测试的重点是找出用能不合理的建筑设施或管理模式,因此应首先通过能耗审计,确认哪些系统用能不合理。通过审计查出不合理的用能再找出不合理的用能环节, 这有可能是系统的选型, 设备的效率低,不到位的维修保养,不节能的运行管理模式 ........等等,用作下一步节能诊断工作的指引。如此逐层深入完成建筑能耗审计工作。建筑能耗审计的基本方法是进行能耗统计,计算各项用能的实际运行数据,并结合建筑物自身的特点,将数值与同类建筑平均水平进行对比,以评判出该建筑或该建筑的某个用能环节是否在合理范围。能耗统计有两种常用的方式:


  1. 建筑能耗分项计量系统(建筑能耗实时监测系统);

  2. 实测数据的估算。

由于很多在使用中的建筑不具备分项计量的条件,数据不完整,采用实测的估算方法的案例也不少。常用能耗指标与分项分析数据有(以一年的完整正常运行周期为计算时段):

  • 单位面积总电耗 TEC (Total Energy Consumption)

  • 单位面积空调系统能耗ACEC (Air Conditioning Energy Consumption)

  • 单位面积照明电耗LEC (Lighting Electric Consumption)

  • 单位面积室内电器电耗AppEC (Appliance Electric Consumption)

  • 单位面积电梯电耗ElvtEC (Elevator Electric Consumption)

  • 单位面积给水提升电耗WLEC (Water Lifting Electric Consumption)

  • 主要用电份额指标

  • 空调各设备用电份额指标

  • 单位面积采暖耗热量HC (Heating Consumption)

  • 人均生活热水耗热量DWHC (Dwelling Water Heat Consumption)

基础资料收集

基础资料是建筑能耗审计的起点,在进行建筑能耗审计前,必须首先收集相关的基础资料。资料主要包括以下几类:

1.    能耗总量数据

能耗总量数据应包括( 1 年)建筑物主要能源(电力、燃油、燃气、热力)消耗总量数据。能耗总量数据不仅是物业管理的重要记录,而且是建筑物能耗水平的最重要参考依据。

2.    用电分项计量数据

该项数据包括用电分项计量中各分项( 1 年)的能耗总量数据。用电分项计量生成能耗分布图、历史曲线图等资料,作为直观的能耗测评基础资料。

3.     基本信息统计

目的是为了明确被审计建筑的基本特点,从而使能耗审计按建筑物实际的特点出发进行合理客观的审计。需要调查统计的基本信息包括建筑物基本信息,也包括主要用能设备的基本信息。

A.    建筑物基本信息

不同建筑因各种因素和不同的使用功能的影响,其合理的用能量也不同。建筑物所处的地理位置、周边的环境气候条件、设计外型和风格、使用的材料、功能、人员密度、用能设施的控制逻辑.......等等,一系列的因素都会对建筑物的合理用能产生直接的影响。因此进行建筑能耗审计应先调查统计被审计建筑物的基本信息,需按不同的使用性质,分类统计便于与其它同类型的建筑进行横向对比。

通过将不同建筑物按使用性质分类,这样同类建筑之间就可以按照相对统一的标准进行能耗比较。现代大型公共建筑以综合功能较多,绝少以单一功能出现,因此在对这类建筑进行基本信息统计时,应该统计出各种使用功能区域的占比,只有综合考虑这种比例的大小,方能使不同建筑之间的用能比较更为客观。

B.    用能项目基本信息

建筑物中发生的能耗按其用途一般可分为常规能耗和特殊能耗两大类:

常规能耗——包括照明、空调、办公设备、电梯、开水器......等等;

特殊能耗——包括厨房、信息机房、游泳池过滤系统......等等。

不同的建筑包括的能耗种类不同,在对建筑物进行能耗审计时应首先确认建筑物中所包含的能耗种类,常规能耗和特殊能耗的比例 。

4.    空调系统基本信息

空调系统是大型公建中最主要的用能设施,其全年能耗总量一般占建筑总用电量的 40 - 60%之间,对空调系统的基本信息进行统计分析是建筑能耗审计的重要环节。因此在进行建筑能耗审计时,有必要独立区分空调系统的能耗数据,针对各类所采用的空调设备能耗成为可比性数据。空调系统的基本信息包括空调方式、冷源形式、各设备的装机容量......等等。另外,还应包括空调系统运行的控制逻辑基本情况。

5.    其它用电设备(系统)相关信息

为便于对空调系统之外的能耗做测定和评价,在基本信息统计时应调查清楚这些能耗设备的配置情况,比如照明系统的设计负荷、是否采用节能灯、办公设备的种类和数量、电梯的台数和功率.......等等。

建筑用能总量 TEC (Total Energy Consumption)

对建筑进行能耗统计时,首先应明确该建筑的用能种类。常见的用能种类有电、燃气、燃油、市政供热、自来水等。其中最主要的是电,以电为例建筑能耗审计的出发点是建筑物总的用电量,其量度的时间单位一般为一年。这个用能总量数值一般可以根据电费记录得出,也可以根据物业公司的运行记录得出。能耗审计,有必要对总的用电量进行规范化统计,不同的建筑之间应按照相同的时间进行统计。

分项能耗拆分 (LEC, AppEC, WLEC, HC)

按上述能耗种类, 建筑物的总体用电按使用特性分为常规用电和特殊用电。而特殊用电比较个性化,不同建筑的差别较大,在进行建筑物电耗统计与分析时宜单独列出(如:空调系统, 升降机, 照明),具体情况具体分析。

电耗拆分的基本思想是以运行记录为基础,补充实测数据,即在有完整运行记录的情况下尽可能利用运行记录得出耗电数据,在欠缺运行数据的情况,可使用实际测试,推测出电耗结果。

运行记录是拆分电耗的基础数据,理想情况下,详细的运行记录包括了建筑物中各用电设施的用电量。可惜实际情况并非如此,大部份的建筑中,运行记录参差不齐,在进行能耗统计时只能从其中得到一部分信息。因此在进行能耗拆分时,除了基于运行记录外,还要增加一定的实际现场调查测试。最终拆分的结果是运行记录加调查实测数据相结合的结果,含有一定的估计性。为了使拆分结果真实有效、各建筑之间具有可比性,就必须要求拆分方法规范化。

目前的建筑配电系统中一般将照明和办公插座作为同类用电,在用户的分配电箱再进行最终回路的细分这给照明电耗和办公设备电耗的拆分造成一定困难。而这两者又各有特点,需要分开审计。

前者主要反映了建筑物的采光性能,后者则反映了办公设备的待机电耗问题等。

将照明电耗和办公设备电耗作为一个整体拆分出来一般并不困难。有不少建筑的物业人员在平时的日常运行管理中就定时记录下了这两项作为整体的电耗数据,由此可以计算得全年照明和办公设备总体电耗。也可以计算出建筑物其它耗电后从总耗电量减去其它耗电量得到。若建筑物没有这样的运行记录,可以通过实测分别测得建筑物工作日和休息日的照明和办公设备总电耗的粗略数据。假设这个电耗数据全年基本稳定,则由此可以推算出建筑全年的照明和办公设备的总电耗,但其中需考虑在不同季节的日照时间差异作出修正。

采暖空调电耗(ACEC)

空调电耗是建筑中最主要的电耗,也是相对来说较易拆分出的用电项目,能耗拆分时可将其独立考虑。许多建筑的空调系统是由独立的配电箱配电,物业公司在日常运行中会按照固定时间记录配电柜的电耗读数。对于这样的建筑,很容易从运行记录中统计出建筑全年的空调电耗。

当从运行记录无法计算得到全年空调电耗时,一种比较粗糙的分拆方法是用空调季建筑总电量减去过渡季建筑总电量,其差值作为空调季的空调系统电耗。

这种方法的基本思想是建筑中除空调系统外的其他用能系统能耗在空调季和过渡季变化不大。

电梯用电 ( ELvtEC )

建筑配电系统一般设计把电梯作为一个独立的供电回路,分项计量相对简易,所以对于已经开始实施分项计量的建筑,电梯用量一般都能准确计量。对于没有电梯分项计量数据的建筑物,如果人员稳定,则可以参考照明和办公设备总用电量的统计计算方法进行。

开水器用电 ( DWHC )

现代化的建筑一般不设共享的开水器,比较流行采用桶装水饮水器,而现有建筑中仍有不少开水器设施在使用中, 这设备虽小,能耗却大,容易通过无成本或低成本改造能带来巨大的节能效果,但是这一点却容易被忽视,因此在对建筑能耗进行审计时建议把开水器用电单独考虑。

开水器的大功率电热水器,一般保温效果较差,根据水温控制,自动加热,是个不太考虑能效的设备, 通常在供电设计中接入公共插座,其作用性质与办公设备类似,可以参照办公设备电耗的统计方法计算其全年电耗。

特殊电耗

特殊电耗区别于常规用电,之所以称之为特殊,是因为这类电耗个体性差异较大,现代化的建筑中,经常出现特殊电耗设施,在对各建筑物能耗进行比较时需将这些能耗单独考虑。属于这类电耗的用电项目一般包括厨房、游泳池过滤系统,信息机房.....等等。

特殊电耗的用电大多数采用独立配电设计,如果有相应的运行记录,则很容易计算得出全年电耗。如果没有相应的运行记录,可以利用这类电耗值相对稳定的特点,实际测量各种特殊用电在典型日的电耗,统计全年运行的使用天数,即可以求得这类用电项目的全年用电量了。


平衡校验

对于已统计得到的各项能耗数据,必须通过平衡校验检查其准确性,不能通过平衡校验的数据,需重新核算。平衡检验的基本原理是能耗平衡原理,即总能量应等于各分项能耗之和。在实际的能耗审计工程中,会存在各式各样的误差,因此,在平衡校验中允许存在一定的误差。平衡校验的常用方法有以下三种:

A   能耗总量与各分项能耗之和相等

以能源账单的总能耗信息为依据, 总能耗中的分项能耗项不超过 15%。若不满足平衡校核条件,应调整分项能耗数据的设定值,重新计算。

B   空调系统各分项的能耗之和与空调系统总能耗相等

空调系统总能耗来源于专门的能耗记录,例如BA系统,或采用夏季与过渡季之差的方法进行估算。而空调系统各分项的能耗则通过估算。根据能耗平衡原理,空调系统总能耗应等于空调系统各分项的能耗之和。

C   分项计量系统的数据与功率时间法的结果相等

在一些建筑中,欠缺计量数据(不足一年),此时可在拥有分项计量数据的时间段内,用分项计量的结果验证功率时间法,并用后者推算全年的数据。例如,在某建筑的分项计量系统中,升降机的数据记录只有两个月。为要获得全年的升降机的电耗,需采用功率时间法进行计算。这时可比较功率时间法得到的三两个月的升降机能耗与分项计量的相应记录,如二者相差较大,则应重新调研并调整功率时间法中的相应参数,并用新获得的参数估算全年的数据。

建筑能耗审计是诊断能耗之前必须进行的基础工作。科学化的建筑能耗审计得出的结果成为评价建筑物是否合理用能的最隹方式,同时用作指导建筑能耗诊断工作。


文章分类: 高效机房卓展原创
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