大型公建分項(xiàng)計(jì)量能耗數(shù)據(jù)分析研究

1、大型建筑分項(xiàng)計(jì)量能耗數(shù)據(jù)分析案例研究1 前言最近兩年，我廠大型建筑用電分項(xiàng)計(jì)量工程已逐步完善起來，目的在于了解大型公共建筑分項(xiàng)、逐時(shí)的能耗情況，挖掘節(jié)能潛力。那么，獲得了能耗數(shù)據(jù)之后，應(yīng)該怎樣做才能發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力所在呢？本文結(jié)合實(shí)際案例，研究在實(shí)時(shí)分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、尋找高能耗問題的方法。2 基本方法2.1 基本流程方法的基本流程如下：可為四個(gè)階段：（1）前期積累：節(jié)能研究中心在節(jié)能診斷工作基礎(chǔ)上建立案例庫，形成一套針對(duì)具體能耗問題診斷方法；（2）初步分析：專業(yè)分析人員從能耗數(shù)據(jù)中提煉指標(biāo)，并與標(biāo)準(zhǔn)值比較；若發(fā)現(xiàn)能耗指標(biāo)異常，利用已有數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析；（3）深入分析：與建筑運(yùn)行管理者交

2、流溝通或進(jìn)行實(shí)地考察、測(cè)試，獲取更多信息，確定問題所在，提出改進(jìn)意見；（4）驗(yàn)證總結(jié)：改進(jìn)后，專業(yè)能耗分析人員回訪、計(jì)算節(jié)能量，整理總結(jié)該案例加入案例庫。2.2 與傳統(tǒng)能耗審計(jì)或節(jié)能診斷方法的比較（1）現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能診斷需要?jiǎng)虞m數(shù)幾十萬元乃至上百萬元的儀器設(shè)備，還需要大量人工的投入，用于布置、安裝這些儀器，這個(gè)過程中，儀器設(shè)備使用的租金、維護(hù)的費(fèi)用或折舊、損壞的損失很高，因此，通常并不用于常年的節(jié)能診斷，而是用于數(shù)日或數(shù)周的診斷；而獲得分項(xiàng)能耗的投入僅僅是電表、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備的一次性投資，卻可以使用多年，相對(duì)而言，其設(shè)備費(fèi)用是較低的。（2）傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能診斷需要專家在節(jié)能診斷期間常駐現(xiàn)場(chǎng)，耗費(fèi)的人工費(fèi)用較

3、高，建筑運(yùn)行管理者很可能“請(qǐng)不起”專家；分項(xiàng)計(jì)量可以把很多樓的能耗數(shù)據(jù)集中起來，使得節(jié)能診斷專家足不出戶，就能對(duì)多個(gè)建筑的能耗問題進(jìn)行分析，大大降低了人工費(fèi)用。（3）從經(jīng)驗(yàn)依賴性的角度來看，傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能診斷是一項(xiàng)很依賴于專家自身經(jīng)驗(yàn)的工作，只有專家才知道究竟該把測(cè)試儀器安裝在什么位置，采集哪個(gè)時(shí)段、多長(zhǎng)時(shí)間、什么頻率的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行怎樣的分析計(jì)算，結(jié)合哪些關(guān)鍵信息，做出何種判斷。即使是專家也很難對(duì)問題一抓一個(gè)準(zhǔn)，通常只能在不斷摸索中，逐步積累數(shù)據(jù)，逐步調(diào)整測(cè)試方案，逐步發(fā)現(xiàn)、接近問題；這個(gè)過程中有些工作可能“白費(fèi)”了（因?yàn)闆]有監(jiān)測(cè)到問題，或監(jiān)測(cè)結(jié)果為“正?！保??；诜猪?xiàng)計(jì)量的節(jié)能診斷，從某種意義

4、上說，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴性更強(qiáng)，因?yàn)樗@得的信息較少；同時(shí)也只能發(fā)現(xiàn)“有先例”的問題。但隨著研究的不斷進(jìn)步，這種工作模式可以形成一套軟件，即專家系統(tǒng)，從而用于更多建筑的節(jié)能診斷，那時(shí)，每個(gè)具體建筑的節(jié)能診斷不再依賴于某個(gè)專家的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)揮，而是固化在專家系統(tǒng)軟件中的多個(gè)節(jié)能專家的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。節(jié)能診斷具體操作人員只需要操作軟件就能實(shí)現(xiàn)初步的診斷分析。從這個(gè)意義上講，這種診斷方法實(shí)際上降低了節(jié)能診斷的經(jīng)驗(yàn)依賴性。（4）基于分項(xiàng)計(jì)量的節(jié)能診斷也有一個(gè)明顯的不足：獲得的信息局限于能耗數(shù)據(jù)，信息量較少，不足以通過初步分析完成所有的節(jié)能診斷項(xiàng)目。這時(shí)，初步分析的主要任務(wù)是指明大概的問題所在，再結(jié)合傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能診斷方

5、法查明原因。當(dāng)節(jié)能診斷以這種方式開展時(shí)，實(shí)際上大大提高了節(jié)能診斷的效率。3 應(yīng)用該方法的案例研究3.1 加強(qiáng)空調(diào)運(yùn)行管理3.2 通過對(duì)能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，在辦公建筑中存在比較嚴(yán)重的夜間不關(guān)空調(diào)風(fēng)機(jī)的現(xiàn)象。經(jīng)過調(diào)研了解，該建筑中有較多空調(diào)箱，且分布較分散，該建筑運(yùn)行管理人員對(duì)空調(diào)風(fēng)機(jī)控制不力，未制定相關(guān)管理制度。我們將這一現(xiàn)象反饋給用戶，從07年6月12日起，每天夜間定時(shí)切斷幾路專供空調(diào)風(fēng)機(jī)的電源，收到了顯著的節(jié)能效果。3.3 改善空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理：以辦公樓周末空調(diào)運(yùn)行方案為例通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，某建筑物在周末和平時(shí)的空調(diào)系統(tǒng)能耗幾乎沒有任何差別，7月份連續(xù)幾周都是如此，只是白天和晚上有明顯變化。通過

6、與運(yùn)行管理人員溝通了解到，該建筑物由于要求7×24小時(shí)供冷，所以采用白天運(yùn)行大冷機(jī)、夜間運(yùn)行小冷機(jī)的工作策略。但同時(shí)，經(jīng)過了解，該建筑只在工作日有大量工作人員使用，周末實(shí)際辦公人員很少。經(jīng)過分析計(jì)算，我們認(rèn)為，周末白天也可采用小冷機(jī)供冷，其供冷量完全能夠滿足要求，并不會(huì)影響樓內(nèi)少數(shù)工作人員的舒適度，建議該辦公樓的運(yùn)行管理人員改進(jìn)運(yùn)行控制策略。8月份，該辦公樓采用了新的控制策略，周末白天的冷站用電量下降到夜間水平，不僅冷機(jī)電耗大幅度節(jié)省，也節(jié)省了對(duì)應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵的電耗。3.4 促進(jìn)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行管理：以多臺(tái)冷機(jī)實(shí)際性能為例下圖是某建筑冷機(jī)日平均運(yùn)行效率與建筑日累計(jì)耗冷量的散點(diǎn)圖，

7、監(jiān)測(cè)到89月該建筑物的日平均COP都在4.0左右，明顯偏低，而8月30日9月20日期間，冷機(jī)COP達(dá)到了6.0以上。與此同時(shí)，我們注意到，建筑物從8月到9月初每天累計(jì)的耗冷量并沒有明顯變化，顯然并不是冷負(fù)荷的變化影響到了冷機(jī)的效率。通過進(jìn)一步分析，了解到，該建筑雖然由三臺(tái)型號(hào)規(guī)格完全相同的螺桿式冷機(jī)供冷，但它們的性能差別很大，3冷機(jī)效率較高，可達(dá)6.0；1、2冷機(jī)效率都偏低。因此，應(yīng)對(duì)1、2冷機(jī)進(jìn)行檢修，排查問題，使其效率達(dá)到3冷機(jī)水平。3.5 節(jié)能診斷：以水泵選型過大導(dǎo)致電耗過高為例通過分項(xiàng)計(jì)量發(fā)現(xiàn)，該建筑冷站的冷凍水輸送系數(shù)偏低，多在2025之間，而標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)不低于35。該建筑冷凍水系統(tǒng)為二

8、次水系統(tǒng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，可能是二次水泵選型偏大或控制不當(dāng)導(dǎo)致。通過對(duì)該建筑的冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該建筑的二次水泵控制十分精細(xì)，水泵效率也比較高，但二次水泵出口處的蝶閥被置于較小的開度下，導(dǎo)致多數(shù)水泵的有用功被浪費(fèi)在了閥門上。運(yùn)行管理人員稱接受了水泵廠家的建議才關(guān)小的閥門，否則水泵容易燒壞。經(jīng)過檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該建筑的用戶側(cè)所需最大揚(yáng)程僅為6m水柱，而二次水泵的額定揚(yáng)程為30m。這是典型的水泵選型偏大問題。針對(duì)這個(gè)問題，我們?cè)谧屑?xì)計(jì)算管路阻力的情況下，對(duì)水泵進(jìn)行了重新選型設(shè)計(jì)，建議業(yè)主將二次水泵更換較小揚(yáng)程的水泵，初步估算每年可節(jié)電13.5萬kWh，占二次泵目前實(shí)際耗電量（21.1萬kW

9、h）的60。4 討論基于典型案例的分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，其關(guān)鍵在于以下4點(diǎn)：（1）節(jié)能診斷案例積累：節(jié)能診斷案例庫是整套技術(shù)的基礎(chǔ)。當(dāng)節(jié)能診斷工作基于分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)展開時(shí)，由于所獲得的信息量較少，一般只有在了解問題的前提下，才可能發(fā)現(xiàn)、解決問題。筆者所在清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，在大型公共建筑節(jié)能診斷方面有十多年的經(jīng)驗(yàn)，積累了全國(guó)一百多座大型公共建筑的高質(zhì)量節(jié)能診斷案例12，為數(shù)據(jù)挖掘工作的開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（2）從具體的節(jié)能案例提煉通用的問題分析算法，技術(shù)核心在于科學(xué)的簡(jiǎn)化問題，選擇指標(biāo)，提高“偏問題顯著程度/偏指標(biāo)值”的比值。例如，當(dāng)評(píng)價(jià)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備能耗水平時(shí)，可以用單位空調(diào)面積的空調(diào)設(shè)備耗電量進(jìn)行描述，但這樣無法把使用量、效率兩個(gè)不同的問題區(qū)分開來單位空調(diào)面積空調(diào)設(shè)備耗電量偏高，既可能是建筑物本身冷負(fù)荷高，也有可能是設(shè)備效率偏低造成的。但在安裝冷量表的情況下，可以通過“冷量/分項(xiàng)電量”的能耗指標(biāo)描述空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備的效率，指標(biāo)如下圖所示。這樣，就得到了“偏問題顯著程度/偏指標(biāo)值”高的指標(biāo)，為問題診斷提供了有力的支持。