俞 杰

(上?；垓v信息科技有限公司, 上海 200331)

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建筑能效管理系統(tǒng)在綜合性園區(qū)節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用

俞 杰

(上海慧騰信息科技有限公司, 上海 200331)

結(jié)合上海某金融單位綜合性辦公園區(qū),介紹了建筑能效管理系統(tǒng)在綜合性辦公園區(qū)的應(yīng)用,分析了建筑能效管理系統(tǒng)投入使用后對(duì)園區(qū)整體電能消耗的數(shù)據(jù)采集,并提出了針對(duì)性的節(jié)能建議及措施。能效管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)綜合性辦公園區(qū)的建筑電能能耗信息的集中管理,向用戶提供建筑電能利用狀況報(bào)告,并輔助能源管理人員制定適合的能源運(yùn)行、管理策略,從而實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能和綠色用能。

綜合性園區(qū); 建筑能效管理系統(tǒng); 數(shù)據(jù)采集; 節(jié)能措施

俞 杰(1981—),男,工程師,從事數(shù)據(jù)中心方面的工作。

0 引 言

為應(yīng)對(duì)公共建筑日益加劇的能源損耗與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾,我國(guó)出臺(tái)GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]。公共建筑采取的新技術(shù)、新方法、新材料是建筑節(jié)能的一系列方式方法,而建筑能耗總結(jié)、分析及節(jié)能措施也是節(jié)能手段。

本文介紹了上海某金融單位綜合性辦公園區(qū)的建筑能效管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),分析了系統(tǒng)投入使用后園區(qū)整體電能消耗的數(shù)據(jù)采集、分析狀況,并提出了針對(duì)性的節(jié)能措施。

1 項(xiàng)目概況

某金融單位新建綜合性辦公園區(qū)總建筑面積約為13.5萬m2,其中地下2層,建筑面積約為6萬m2,地上10個(gè)建筑單體,建筑面積約為7.5萬m2。地上建筑功能主要為5 000 m2數(shù)據(jù)機(jī)房、客服中心樓、辦公樓、會(huì)議樓、食堂等,地下室主要為變配電所、不間斷電源(Uninterrupted Power Supply,UPS)機(jī)房、冷凍機(jī)房、鍋爐房及車庫(kù)等,其中數(shù)據(jù)機(jī)房服務(wù)器滿載用電量為3 600 kVA,冷凍機(jī)房滿載用電量為5 000 kW,冷凍機(jī)為3 500 kW。

2 能效管理系統(tǒng)

能效管理系統(tǒng)應(yīng)用智能化集成系統(tǒng)技術(shù),對(duì)園區(qū)內(nèi)建筑電能消耗信息進(jìn)行采集、顯示、分析、處理、維護(hù)及優(yōu)化管理,實(shí)現(xiàn)建筑電能能耗信息的集中管理,形成具有實(shí)時(shí)性、全局性、綜合性的電能利用狀況及設(shè)備效率信息,向用戶提供建筑電能利用狀況報(bào)告,并輔助能源管理人員制定適合的能源運(yùn)行、管理策略,從而實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能和綠色用能。

建筑電能管理系統(tǒng)包括采集設(shè)備層、通信網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用管理層。采集設(shè)備層由冷凍機(jī)房配電柜儀表、樓層配電箱儀表、變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)儀表組成。

建筑電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 建筑電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(1) 采集設(shè)備層的設(shè)備包括多功能電力監(jiān)控儀表、三相智能數(shù)顯儀表,以RS-485總線方式接入通信網(wǎng)絡(luò)層,實(shí)現(xiàn)對(duì)采集設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。前端設(shè)備采集點(diǎn)主要包括照明與插座、動(dòng)力、空調(diào)、特殊用電四個(gè)分項(xiàng)。

(2) 通信網(wǎng)絡(luò)層用于采集設(shè)備層的數(shù)據(jù),并上傳至應(yīng)用管理層,設(shè)備主要包括通信管理機(jī)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

(3) 應(yīng)用管理層是電能管理系統(tǒng)的核心部分,對(duì)所有電能數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、環(huán)境條件信息等進(jìn)行集中處理、分析、評(píng)估,向用戶顯示當(dāng)前電能使用狀況,提供友好的人機(jī)界面及工作窗口,主要設(shè)備包括服務(wù)器、工作站、打印機(jī)、UPS等。

3 能效管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集及分析

采集2015年度園區(qū)各建筑功能區(qū)及設(shè)備的用電數(shù)據(jù),形成數(shù)據(jù)圖表。相關(guān)圖表及分析如下。

3.1 園區(qū)各月用電量

2015年園區(qū)各月用電趨勢(shì)如圖2所示。

圖2 2015年園區(qū)各月總用電趨勢(shì)

由圖2可見,園區(qū)的用電量沒有明顯用電低峰階段,根據(jù)上海的季節(jié)氣候變化,3～4月及9～10月為春夏、秋冬過渡季,此時(shí)空調(diào)使用負(fù)荷減少,所以4月、9月的用電量有所減少,但3月、10月的用電量仍然較高。

3.2 各建筑功能區(qū)電能消耗

從建筑區(qū)域劃分來看,數(shù)據(jù)中心的用電量占46.9%,冷凍機(jī)房作為園區(qū)的空調(diào)冷熱供應(yīng)源,也是能源消耗的大戶(占28.8%),這兩部分的能源消耗應(yīng)可作為后期能源行為節(jié)能管理和節(jié)能控制的重點(diǎn)區(qū)域。

3.3 數(shù)據(jù)中心用電量

2015年數(shù)據(jù)中心用電量如圖3所示。

圖3 2015年數(shù)據(jù)中心用電量

數(shù)據(jù)中心每月用電量趨勢(shì)與園區(qū)總用電量趨勢(shì)類似,4月、9月相對(duì)為用電低峰,夏季和冬季用電量較大,數(shù)據(jù)中心的設(shè)備主要是通信、服務(wù)器設(shè)備及機(jī)房空調(diào)等。機(jī)房用電可以從調(diào)整機(jī)房的空調(diào)運(yùn)行機(jī)制出發(fā),從而達(dá)到改善數(shù)據(jù)中心的電能消耗量。

3.4 辦公A樓用電量

辦公A樓日用電量如圖4所示。

圖4 A樓日用電趨勢(shì)

由圖4可知,A樓主要用電量為照明及插座類,日用電量的高峰為6:00～18:00,下班時(shí)間用電量減少,但夜間仍有部分負(fù)荷在運(yùn)行,可以推測(cè)工作人員離開時(shí)仍有部分用電設(shè)備未關(guān)閉。

辦公A樓周用電量如圖5所示。由圖5可知,仍有部分用電負(fù)荷,說明有些設(shè)備長(zhǎng)期處于開機(jī)狀態(tài),或者存在加班的情況。

圖5 辦公A樓周用電量

3.5 電分項(xiàng)電能占比

空調(diào)用電消耗占建筑電能消耗的50%以上,在數(shù)據(jù)中心中此項(xiàng)甚至達(dá)到了68%,照明插座用電量為總用電量的27%左右。

(1) 空調(diào)年用電量如圖6所示。

圖6 空調(diào)年用電量

空調(diào)用電在一年中的趨勢(shì)根據(jù)季節(jié)的變化而變化,3～4月及9～10月為冷熱過渡季,空調(diào)冷熱站用電量減少。由圖6可知,秋季的過渡季并沒有明顯的用電量減少,所以空調(diào)、冷凍機(jī)、水泵等設(shè)備運(yùn)行機(jī)制是有待優(yōu)化的節(jié)能措施點(diǎn)。

(2) 照明、插座用電主要消耗在辦公類建筑中,因此與上班的時(shí)間有密切的關(guān)系。照明、插座日用電量、周用電量如圖7、圖8所示。

由圖7可知,每天上班時(shí)間為7:00～21:00,正常下班時(shí)間為17:30左右,而17:30以后的用電量沒有明顯降低,說明有加班的現(xiàn)象;夜間21:00至次日6:00期間的用電仍有大量的用電負(fù)荷,說明下班之后有部分用電負(fù)荷并未關(guān)閉。

圖7 照明、插座日用電量

圖8 照明、插座周用電量

由圖8可以看出,周末的用電量有所減少,但仍有較高的電能消耗,說明辦公室人員下班后不關(guān)閉設(shè)備電源,造成了能源的浪費(fèi)。

(3) 動(dòng)力用電包括電梯和水泵用電,其中水泵主要用于生活水泵及部分空調(diào)二次補(bǔ)水泵,這部分負(fù)荷很難通過管理來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,對(duì)于部分大功率水泵可以通過節(jié)能技術(shù)進(jìn)行改造。

電梯日用電量如圖9所示。8:00～17:00為上班時(shí)間,電梯能耗一直處于較高的能耗水平,沒有出現(xiàn)早上班高峰和晚下班高峰的趨勢(shì),在上班期間用電梯較少的時(shí)間段沒有使電梯處于待機(jī)狀態(tài),可以通過調(diào)整電梯運(yùn)行機(jī)制節(jié)約能耗。

圖9 電梯日用電能耗分析

(4) 關(guān)聯(lián)性分析。照明插座與空調(diào)能耗的關(guān)聯(lián)性分析如圖10所示。

圖10 照明插座與空調(diào)能耗的關(guān)聯(lián)分析

在整個(gè)建筑的電能消耗中,照明插座和空調(diào)用電是兩大源頭,經(jīng)分析,兩者的用電規(guī)律呈同樣變化趨勢(shì),因此判斷上班及下班時(shí)間的空調(diào)負(fù)荷與照明負(fù)荷是否同步。當(dāng)下班時(shí)間照明負(fù)荷減少時(shí),若空調(diào)負(fù)荷仍較高,則可判斷可能下班忘記關(guān)空調(diào)。

空調(diào)的使用具有季節(jié)性,主要來自于外界溫度的變化,因此分析空調(diào)能耗與溫度的相關(guān)性非常必要?？照{(diào)用電與溫度的相關(guān)性分析如圖11所示。

圖11 空調(diào)用電與溫度的相關(guān)性分析

從圖11可以看出,隨著溫度的升高,空調(diào)用電量增加,這種關(guān)聯(lián)性適用于空調(diào)系統(tǒng)的控制策略。由于使用人員的空調(diào)使用習(xí)慣等原因,也會(huì)出現(xiàn)整個(gè)夏季空調(diào)都處于同樣等級(jí)的能耗。2日、3日與15日～17日的溫度相同,能耗卻一直在增長(zhǎng),造成能耗浪費(fèi)的原因分為冷熱機(jī)組和空調(diào)末端兩部分,一般末端由于開窗時(shí)開空調(diào)或者溫度過低造成,冷熱源部分主要由于機(jī)組的運(yùn)行策略不完全合理。

4 節(jié)能建議及措施

(1) 辦公樓節(jié)能措施。辦公樓照明、插座在下班及節(jié)假日仍有較大的電能消耗,建議加強(qiáng)辦公人員隨手關(guān)閉電源的節(jié)電習(xí)慣,最后離開辦公樓室的工作人員檢查空調(diào)、燈、打印機(jī)、飲水機(jī)等設(shè)備是否關(guān)閉。園區(qū)配備有樓宇自控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)變風(fēng)量末端的開/關(guān)控制,充分利用該系統(tǒng)可大大減少下班、雙休日期間空調(diào)末端在無人情況下的能耗。

(2) 電梯節(jié)能措施。在上班時(shí)間8:00～17:00時(shí)間段電梯能耗一直處于較高的水平,沒有出現(xiàn)早上班高峰和晚下班高峰的趨勢(shì),這說明電梯一直處于工作狀態(tài)。建議調(diào)整電梯使用制度,上下班高峰期間及午飯期間所有電梯均開啟,正常工作時(shí)間段可適當(dāng)關(guān)閉部分電梯,同時(shí)在節(jié)假日等人員較少時(shí)段使用部分電梯。

(3) 冷凍機(jī)房節(jié)能措施。冷凍機(jī)房采用冷凍機(jī)組、冰蓄冷、冷卻塔為園區(qū)辦公區(qū)及數(shù)據(jù)機(jī)房供冷,冰蓄冷供冷可大大減少用戶的電費(fèi)支出,對(duì)于節(jié)能并無實(shí)際性效用。在冬季辦公空調(diào)無需開啟的情況下,利用開啟全部冷卻塔和少部分冷凍機(jī)的方式對(duì)機(jī)房精密空調(diào)進(jìn)行制冷。

(4) 數(shù)據(jù)機(jī)房節(jié)能措施。園區(qū)數(shù)據(jù)機(jī)房為A類機(jī)房標(biāo)準(zhǔn),圖表分析結(jié)果表明整年空調(diào)用電容量始終沒有較大的起伏。通過對(duì)機(jī)房實(shí)地考察,建議采取如下措施:

① 在冬季氣溫下降至10 ℃以下時(shí),建議開啟機(jī)房新風(fēng)系統(tǒng),因室外溫度已低于室內(nèi)機(jī)房溫度,利用新風(fēng)可減少精密空調(diào)、冷凍機(jī)、水泵等設(shè)備工作數(shù)量及時(shí)間,減少能耗。

② 精密空調(diào)出風(fēng)溫度均為19 ℃,機(jī)房溫度為20 ℃,根據(jù)A類機(jī)房標(biāo)準(zhǔn),建議將機(jī)房環(huán)境溫度調(diào)整至(23±1)℃,以降低精密空調(diào)制冷量,同時(shí)可減少冷凍機(jī)組、水泵等設(shè)備的功耗。

5 結(jié) 語

建筑電能管理系統(tǒng)將用電能耗數(shù)據(jù)以圖表的形式表示,直觀地展現(xiàn)綜合性園區(qū)各功能區(qū)域、設(shè)備電能的消耗,并結(jié)合園區(qū)作息時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等針對(duì)性地提出節(jié)能措施,降低了園區(qū)電能的消耗。

[1] 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):GB 50189—2015[S].

[2] 劉巖.SmartPM2000建筑能效管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例[J].現(xiàn)代建筑電氣,2013(S1):299-302.

[3] 劉巖,劉斌,譚海呈.江西建筑設(shè)計(jì)總院辦公大樓建筑能效管理系統(tǒng)[J].智能建筑電氣技術(shù),2011,5(3):65-67.

Application of Building Energy and Efficiency Management System in Energy-saving Field of Comprehensive Park

YU Jie

(Shanghai Huiteng Information Technology Co., Ltd., Shanghai 200331, China)

Combined by a comprehensive park of some financial unit in Shanghai,this paper introduced the application of building energy efficiency management system in the comprehensive park.The data collections of overall power consumption were analyzed after the use of building energy efficiency management system.The corresponding energy-saving suggestions and measures were put forward.It is pointed out that the building energy efficiency management system achieves the centralized management of building energy consumption information in the comprehensive park,which provides the utilization reports of building energy for user and assists energy management personnels to formulate the appropriate energy management strategy,so as to realize management energy-saving and green energy-using.

comprehensive park; building energy efficiency management system; data collection; energy-saving measures

TU 201.5

B

1674-8417(2016)09-0028-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.09.007

2016-03-29