江西省某辦公建筑的行為節(jié)能分析

牛麗仙 / 劉 巖 / 徐 斌(珠海派諾科技股份有限公司， 廣東 珠海 519085)

0 前言

自從進(jìn)行國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理和節(jié)能改造以來，我國正在逐步建立起能耗綜合管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的分項(xiàng)計(jì)量，為大型公共建筑的節(jié)能改造提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建筑節(jié)能也取得了一定的成果。本文通過對(duì)江西省某辦公建筑的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)其用能特點(diǎn)，找出用能不合理的地方，并針對(duì)用戶提出行為節(jié)能建議，從而進(jìn)行建筑的無成本或低成本節(jié)能改造。

1 建筑概況

該辦公建筑位于江西省南昌市，屬于夏熱冬冷地區(qū)，總建筑面積11 400m2，地下1層，主要為車庫、設(shè)備用房；地上12層，主要為辦公樓。本建筑工程屬于二類辦公建筑，建筑高度為43.6m，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻框架，基礎(chǔ)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，防火等級(jí)為二級(jí)。該辦公建筑在地下1層設(shè)有變配電室，采用2臺(tái)干式變壓器，其中一臺(tái)變壓器供照明設(shè)備用電，另一臺(tái)供空調(diào)設(shè)備用電。

該辦公建筑中除建筑一層出租給南昌銀行之外，其他樓層均用于辦公，用能性質(zhì)為典型的辦公建筑。建筑中沒有采用中央空調(diào)系統(tǒng)，而是采用分體式空調(diào)進(jìn)行制冷和取暖，并設(shè)有專門的供電回路進(jìn)行能耗的計(jì)量。照明用電針對(duì)于該建筑的主要功能區(qū)域，主要包括日常照明、插座用電、走廊照明用電，而應(yīng)急照明則區(qū)別于一般的照明用電，對(duì)之進(jìn)行獨(dú)立計(jì)量。

2 能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及采集

本建筑采用SmartPM 2000綠色建筑能效管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑的供配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、特殊功能設(shè)備等的能效綜合管理，以及對(duì)各區(qū)域的電、水能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)各重要機(jī)電設(shè)備的耗能和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控[1]。

根據(jù)建筑的用能類別，能耗分項(xiàng)數(shù)據(jù)分為以下幾項(xiàng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1)照明系統(tǒng)

本建筑的照明支路用電包括：照明、辦公設(shè)備、其他插座設(shè)備用電和應(yīng)急照明用電。照明系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各區(qū)域的分項(xiàng)測(cè)量，有1～12各樓層的照明、1～6層照明、7～12層照明、南昌銀行照明和應(yīng)急照明。

2)空調(diào)系統(tǒng)

本建筑的空調(diào)系統(tǒng)用電主要按以下實(shí)現(xiàn)分項(xiàng)計(jì)量，包括1～12層各樓層的空調(diào)、1～4層空調(diào)、5～8層空調(diào)、9～12層空調(diào)和南昌銀行空調(diào)。

3)動(dòng)力系統(tǒng)

本建筑的動(dòng)力系統(tǒng)用電主要按以下實(shí)現(xiàn)分項(xiàng)計(jì)量，包括電梯用電(屋頂電梯、屋頂消防電梯)、水泵(水泵房、消防水泵)、屋頂風(fēng)機(jī)。

4)特殊用電區(qū)

本建筑屬于辦公建筑，其特殊用電區(qū)主要包括：網(wǎng)絡(luò)中心、培訓(xùn)部、大廳值班室、報(bào)告廳、人防分區(qū)和變電所。

5)其他設(shè)備

建筑用電負(fù)荷監(jiān)測(cè)的其它設(shè)備包括：各種備用設(shè)備及其他設(shè)備。

3 建筑用能的監(jiān)測(cè)分析

對(duì)獲取的2011年11月到2013年1月期間的建筑分項(xiàng)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[2]。

3.1 夜間運(yùn)行能耗的監(jiān)測(cè)

圖1 四層照明的部分負(fù)荷曲線

圖1為2012年12月17日到19日建筑四層照明的負(fù)荷曲線。從圖1中可以看出，在17日這一天，夜間出現(xiàn)了照明負(fù)荷并一直不變，說明17日晚下班后有部分照明用電設(shè)備(電燈或電腦等)未關(guān)閉。

綜上，為了達(dá)到降低照明能耗、節(jié)能的目的，應(yīng)采取嚴(yán)格的照明設(shè)備運(yùn)行管理制度，做到下班之后必須關(guān)掉所有電腦、電燈等照明用電設(shè)備，杜絕非辦公時(shí)間內(nèi)的待機(jī)電耗現(xiàn)象。

3.2 季節(jié)負(fù)荷的監(jiān)測(cè)

該建筑2012年的逐月空調(diào)能耗如圖2所示。

從圖2中可以看出，由于該建筑處于冬冷夏熱地區(qū)，空調(diào)設(shè)備基本全年運(yùn)行。其中，冬季(1～3、11、12月)和夏季(6～8月)空調(diào)用電負(fù)荷較高，分別用來進(jìn)行取暖和取冷；而在過渡季節(jié)(4、5、9、10月)卻出現(xiàn)了一定比例的空調(diào)負(fù)荷，說明空調(diào)的全年運(yùn)行存在問題，有很大的空調(diào)用電浪費(fèi)。綜上，為了降低空調(diào)能耗，應(yīng)合理規(guī)劃空調(diào)的運(yùn)行，針對(duì)空調(diào)的用能特性，減少空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間。比如，在過渡季節(jié)盡量減少空調(diào)的使用，采取開窗通風(fēng)的措施，依靠室外自然風(fēng)滿足人們的舒適程度，從而降低空調(diào)過渡季的能耗浪費(fèi)。

圖2 2012年空調(diào)的逐月負(fù)荷

3.3 非工作日能耗的監(jiān)測(cè)

通過分析該建筑第二層照明的用能特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)該辦公建筑中存在加班現(xiàn)象，具體用能負(fù)荷曲線如圖3所示。

圖3 正常和異常的周負(fù)荷曲線

圖3為該辦公建筑第二層照明正常周負(fù)荷和異常周負(fù)荷的曲線對(duì)比圖。從2012年7月9日到15日的二層照明周負(fù)荷曲線可以發(fā)現(xiàn)，周六日(14、15日)存在一定量的照明負(fù)荷，而周六日并非法定節(jié)假日調(diào)休，因此這兩天有人加班。

綜上，針對(duì)非工作日的用能特性，應(yīng)采取以下措施：加大周末加班制度的管理，只允許加班人員打開離自己最近的照明燈或是靠窗人員采取自然光采光，減少照明用電的浪費(fèi)，另外其他照明插座辦公設(shè)備做到及時(shí)關(guān)閉，防止待機(jī)耗電現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 電梯用電的監(jiān)測(cè)

電梯是建筑主要的動(dòng)力設(shè)備之一，其能耗具有較強(qiáng)的時(shí)間段規(guī)律，因此也具有比較大的節(jié)能潛力。電梯運(yùn)行的負(fù)荷曲線如圖4和圖5所示。

圖4 電梯運(yùn)行的周負(fù)荷曲線

圖5 電梯運(yùn)行的日負(fù)荷曲線

由圖4和圖5可以看出，電梯用電的日負(fù)荷曲線主要分為四個(gè)時(shí)間段 ：8：00～12:00，12:00～14:00，14:00～18:00和 下 班 時(shí) 間。其 中，8：00～12:00和14:00～18:00屬于上班時(shí)間，產(chǎn)生用電高峰；12:00～14:00午休時(shí)間段內(nèi)，電梯用電接近上班時(shí)間段用電的一半；其他時(shí)間電梯多處于待機(jī)狀態(tài)。此外，周末電梯負(fù)荷相當(dāng)于工作日午休時(shí)間段內(nèi)的負(fù)荷水平。

綜上，針對(duì)電梯的運(yùn)行特性，應(yīng)合理規(guī)劃電梯的運(yùn)行，采取以下節(jié)能措施：即在上下班高峰期內(nèi)運(yùn)行全部電梯；工作日的午休時(shí)間段和周末的白天，運(yùn)行一半數(shù)目的電梯；而在其他非工作時(shí)間內(nèi)，可關(guān)閉所有電梯或僅保留一部電梯備用，從而降低電梯的運(yùn)行能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

3.5 分項(xiàng)用電的關(guān)聯(lián)分析

空調(diào)和照明是整個(gè)建筑用電的兩大主要部分，通過對(duì)各分項(xiàng)用電的用能特性分析，發(fā)現(xiàn)照明和空調(diào)用電具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，其用電都遵循辦公建筑的辦公時(shí)間規(guī)律，在空調(diào)運(yùn)行季節(jié)，照明和空調(diào)一般都是白天使用，夜間關(guān)閉。對(duì)同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其照明和空調(diào)運(yùn)行負(fù)荷曲線如圖6所示。

從圖6中可以看出，照明和空調(diào)用電都是在上班期間處于高峰，到了晚間均下降到一個(gè)幾乎恒定平穩(wěn)的值，即夜間的運(yùn)行能耗。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并對(duì)比分析負(fù)荷的運(yùn)行曲線，可以發(fā)現(xiàn)用能不合理需要改進(jìn)的地方。以位于該建筑一層的南昌銀行為例，2011年12月10～12日的照明和空調(diào)用電負(fù)荷曲線分別如圖7所示。

由圖7可見，采樣點(diǎn)46～54這一段時(shí)間(即11日晚上10點(diǎn)到12日上午7點(diǎn))，銀行下班，照明負(fù)荷幾乎接近于0，但是空調(diào)負(fù)荷卻明顯高于其他日的同時(shí)間段負(fù)荷，并且一直居高不下，判斷可能由于下班忘記關(guān)空調(diào)引起。

同理，如果同一辦公地點(diǎn)，同一時(shí)間段內(nèi)，空調(diào)負(fù)荷下降為最低值，而照明負(fù)荷卻一直居高不下，說明有可能下班沒有關(guān)燈或沒有關(guān)電腦。綜上，可以通過對(duì)比監(jiān)測(cè)照明和空調(diào)的用電負(fù)荷曲線，發(fā)現(xiàn)非工作時(shí)間內(nèi)的能耗浪費(fèi)，從而采取措施，杜絕非工作時(shí)間或人員不在的情況下，辦公設(shè)備待機(jī)能耗的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

通過對(duì)該辦公建筑能耗以及節(jié)能潛力的分析，發(fā)現(xiàn)了一些行為管理上的弊端造成了很大能耗的浪費(fèi)。為此，提出一些行為節(jié)能方面的節(jié)能措施，如：合理規(guī)劃電梯，空調(diào)的運(yùn)行，加強(qiáng)周末加班管理制度，對(duì)比監(jiān)測(cè)空調(diào)與照明，杜絕能耗浪費(fèi)，力求無成本或低成本的節(jié)能改造。行為節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)期的實(shí)行措施，需要全體員工加強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，時(shí)刻謹(jǐn)記節(jié)能規(guī)范，從而降低整個(gè)建筑的能耗，最終達(dá)到節(jié)能減排的目的。

圖6 照明與空調(diào)用電的對(duì)比曲線

圖7 南昌銀行的照明和空調(diào)運(yùn)行負(fù)荷曲線

[1]劉巖.SmartPM2000能效管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例[J].建筑電氣,2011,30(10):68-71.

[2]王正林.精通MATLAB7[M].北京：電子工業(yè)出版社,2006.