建筑能效管理系统在_综合性园区_节能领域的应用.pdf

建筑能效管理系统在综合性 园区节能领域 的应用 俞 杰 上海慧腾信息科技有限公 司，上海2 0 0 3 3 1 摘 要 结合上海某金融单位综合性办公园区， 介绍了建筑能效管理系统在综合 性办公 园区的应用 ， 分析了建筑 能效管理 系统投入 使用后对 园区整体 电能消耗 的 数据采集， 并提出了针对性的节能建议及措施。能效管理系统可实现综合性办公 园区的建筑电能能耗信息的集中管理。 向用户提供建筑电能利用状况报告 。 并辅助 能源管理人员制定适合的能源运行、 管理策略， 从而实现管理节能和绿色用能。 关键词 综合性园区； 建筑能效管理系统； 数据采集； 节能措施 中图分类号 T I 】5 文献标志码 I { 文章编号 1 6 7 4 8 4 1 7 2 0 1 6 0 9 4 } 2 8 4 5 I O1 1 0 ． 1 6 6l 8 ， j t ‘l 1 k i ． I 6 7 4 8 4 1 7 2 0 1 6 L 0 0 7 0 引 言 为应对公共建筑 日益加剧的能源损耗与经 济发展之 间的矛 盾 ， 我 困出台 G B 5 0 1 8 9 0 1 5 公共建筑节能设计标准 J 。公共建筑采取的 新技术 、 新方法 、 新材料是建筑节能的一系列方 式方法 ， 而建筑能耗总结 、 分析及节能措施也 是 节能手段 。 本文介绍 了上海某金融单位综合性办公 园 区的建筑能效管理系统的设计 ， 分析了系统投入 使用后园 区整 体电能 消耗的数据 采集 、 分析状 况 ， 并提出 _ ， 针对性的节能措施。 l 项 目概况 某金融 单 位新 建综 合 性 办公 园 区 总建 筑 面积约为 l 3 ． 5万 I l l ， 其中地下 2层 ， 建筑面积约 为6万 i n ， 地上 l 0个建筑 单体 ， 建筑 面积 约为 7 ． 5万 Il l ． ． 地上建筑功能主要为 5 0 0 0 I l l 数据机 房 、 客服中心楼 、 办公楼 、 会议楼 、 食堂等 ， 地下室 主要 为 变 配 电 所、 不 间 断 电 源 U n i n t e r r u p t e d ．2 8 ． 能源箭 俞杰 1 9 8 l 一 。 男 。 工 程师 。 从 事 数 据 中 心方面的工作 。 P o w e r S u p p l y ， U P S 机房 、 冷冻机房、 锅炉房 及车 库等 ，其 中 数 据 机 房 服 务 器 满 载 用 电量 为 3 6 0 0 k V A， 冷冻机房满载用电量为 5 0 0 0 k W， 冷 冻机为 3 5 0 0 k W。 2 能效管理系统 能效管理系统应用智能化集成系统技术， 对 园区内建筑电能消耗信息进行采集、 显示 、 分析 、 处理 、 维护及优化管理 ， 实现建筑 电能能耗信息 的集中管理， 形成具有实时性 、 全局性 、 综合性的 电能利用状况及设备效率信息 ， 向用户提供建筑 电能利用状况报告 ， 并辅助能源管理人员制定适 合的能源运行 、 管理策略 ， 从而实现管理节能 和 绿色用能。 建筑电能管理系统包括采集设备层 、 通信 网 络层和应用管理层。采集设备层 由冷冻机房配 电柜仪表 、 楼层配 电箱仪表 、 变电所电力监控系 统仪表组成。 建筑电能管理系统结构如图 l所示。 图 I 建 筑 电能 管 理 系统 结构 1 采集 设备层的设备包括 多功能电力监 控仪表 、 三相智能数显仪表， 以 R S - 4 8 5总线方式 接人通信网络层 ， 实现对采集设 备层设备的数据 采集。前端设备采集点 主要包括照明与插座 、 动 力、 空调 、 特殊用电四个分项 。 2 通信网络层用于采集设备层的数据 ， 并 上传至应用管理层， 设备主要包括通信管理机、 工 l k 网络交换机 3 应用管理层是 电能管理 系统 的核心 部 分， 对所有电能数据 、 设备运行状态信息 、 环境 条件信息等进行集中处理 、 分析 、 评估 ， 向用户显 示 当前电能使用状况 ， 提供友好的人机界面及工 作窗 口， 主要设 备包括服 务器 、 工 作站 、 打 印机 、 U P S等 、 3 能效管理 系统数据 的采集及分析 采集 2 0 1 5年度园区各建筑功能 区及设备 的 用电 数 据 ， 形 成 数 据 图 表。相 关 图表 及分 析 如下 。 3 ． 1 园 区各 月用 电量 2 0 l 5年园区各月用 电趋势如图 2所示。 委萼}I I _ I 一 _ 置 - 墨 置 置 圈 现代建筑电气 ～0 U、川 7f 、 P r i a l 、n ． 8 I 】 2 1 l l 6 由图 2可见， 园区的用电量没有 明显用电低 峰阶段 。 根据上海 的季节气候 变化 ， 3～4月及 9 ～ 1 0月为春夏 、 秋冬过渡季 ， 此时空调使用负荷 减少 ， 所以 4月 、 9月 的用电量有 所减少 ， 但3月 、 l 0月的用 电量仍然较高 、 3 ． 2 各 建筑 功能 区 电能 消耗 从建筑区域划分来看， 数据 中心的用电量 占 4 6 ． 9 ％ ， 冷冻机房作 为园区的空调冷热 供应源 ， 也是能源消耗 的大户 占 2 8 ． 8 ％ ， 这 两部分 的 能源消耗应可作 为后期能源行为节能管理 和节 能控制的重点区域。 3 ． 3数据 中心 用 电量 2 0 1 5年数据 中心用电量如图3所示 。 1 2 l O 至8 6 4 2 O 罔份 图 3 2 1 1 I 5年 数据 中心用电量 数据 中心每月用 电量趋 势与园区总用 电量 趋势类 似 ， 4月 、 9月相对为用 电低 峰， 夏季和冬 季用 电量较大 ， 数据中心的设备主要 是通信 、 服 务器设 备及机房空调等 。机房用电可 以从调整 机房的窄调运行机制 出发 ， 从而达到改善数据 中 心的电能消耗量。 3 ． 4 办公 A楼 用 电量 办公 A楼 13 用电量如图 4所示。 1 8 0 1 6 O 1 4 0 J 2 O 1 O 0 8 O 6 0 40 2 0 0 I I lIlIlII I Ill II Il l 图 4 A楼 13用电趋势 由 4可知 ， A楼主要用电量为照明及插座 类， 日用电量的高峰为 6 0 0～1 8 0 0 ， 下班时问用 ． 2 9． ≥ 菩哥 匠 电量减少 ， 但夜 间仍有部分负荷在运行 ， 可以推 测工作人员离开时仍有部分用电设备未关闭。 办公 A楼周用 电量如 图 5所示。由图 5可 知 ， 仍有部分用 电负荷 ， 说 明有些设备长期处 于 开机状态 ， 或者存在加班的情况。 图 5办公 A楼周用 电量 3 ． 5电分项电能 占比 空调用电消耗 占建筑电能消耗的 5 0 ％ 以上 ， 在数据中心中此项甚至达到了6 8 ％ ， 照明插座用 电量为总用电量 的2 7 ％左右。 1 空调年用电量如图 6所示。 图 6空调 年 用 电量 空调用 电在一年 中的趋势根据季节 的变化 而变化 ， 3～ 4月及 9～1 0月为冷热过渡季， 空调 冷热站用电量减少 。由图 6可知 ， 秋季的过渡季 并没有明显的用电量减少 ， 所 以空调 、 冷冻机 、 水 泵等设备运行机制是有待优化的节能措施点。 2 照明、 插座用电主要消耗在办公类建筑 中， 因此与上班的时间有密切 的关系。照 明、 插 座 日用电量 、 周用电量如图 7 、 图 8所示。 由图 7可知 ， 每天上班时间为 7 o 0～ 2 1 0 0 ， 正常下班 时 间为 1 7 3 0左右 ， 而 1 7 3 0以 后的 用电量没有明显 降低 ， 说 明有加班 的现象 ； 夜 间 2 l 0 0至次 L t 6 0 0 期问 的用电仍有大量 的用 电 ．3 0 ． 能源管理 图 7 照明、 插座 日用电量 图 8照 明 、 插 座 J 司用 电 量 负荷 ， 说明下班之后有部分用电负荷并未关闭。 由图 8可以看 出， 周末 的用 电量有所减少， 但仍有较高的电能消耗 ， 说明办公室人员下班后 不关闭设备电源 ， 造成了能源的浪费。 3 动力用电包括电梯和水泵用电， 其 中水 泵主要用于生活水泵及部分空调二次补水泵， 这 部分负荷很难通过管理来实现节能降耗 ， 对于部 分大功率水泵可以通过节能技术进行改造。 电梯 日用 电量如图 9所示 。8 0 0～l 7 0 0为 上班时间， 电梯能耗一直处于较高的能耗水平， 没有 出现早上班高峰和晚下班高峰的趋势， 在上 班期 间用 电梯较少的时间段 没有使 电梯处 于待 机状态 ， 可以通过调整 电梯运行机制节约能耗。 图 9电梯 E t 用电能耗分 析 4 关联性分析。照 明插座与空调能耗的 关联性分析如图 1 0所示。 能源管理 图 1 0照明插座与空调 能耗的关联分析 建堑 气 圜一 、I I , q 、⋯ ’I kei I al、i I , HI 『 l I “ 在整个建筑的电能消耗 巾， 照明插座和空调 用电是两大源头 ， 经分析， 两者的用电规律呈同样 变化趋势 ， 冈此判断 1 一 班 及下班时间的空调 负荷 与照明负荷是夼同步。当下班时间照明负荷减少 时 ， 若空调负荷仍较高， J IJ 可判断可能下班忘 记关 空 涮 奄调的使用具有季节性， 主要来 自于外界温度 的变化， 此分析空凋能耗与温度的相关性非常必 要 窄调用电与温度的相关性分析如图 1 l 所示。 图 l 1 空调 用电与温 度的相关性分析 从图 1 i可 以看} IJ ， 随着温度的升高 ， 空调用 电量增加 ， 这种关联性适 用于空调 系统 的控制策 略 由于使用人员的空凋使用 习惯等原因 ， 也会 出现 祭 个 夏 季 空 调 都 处 于 同样 等 级 的 能 耗。 2 F 1 、 3日与 l 5 fd ～l 7 f t 的温度相同， 能耗却一直 在增 长， 造成能牦浪 费的原 因分 为冷热机组 和空 调末端两部分。 一般末端 由于开窗时开空调或者 温度过低造成 ． 冷热源部分主要 由于机组 的运行 策略不完全合理 ． 4 节能建议及措 施 1 办公楼节能措施。办公偻照明 、 插 座在 下班 及节假 日仍有较大的电能消耗 ， 建议加强办 公人员随手关闭电源的节 电 惯 ， 最后离开办公 楼室的工作人员检查空调 、 灯 、 打印机 、 饮水机等 没备是否关 『才 j 。园区配备有楼宇 自控系统 ， 可实 现对空调变风量 末端的开／ 关控制 ， 充分利 用该 系统可大大减少下班 、 双休 日期间空调末端在无 人情况下的能耗。 2 电梯 节 能 措施 、在 上 班 时 间 8 o 0～ 1 7 o o H 问段 l 乜梯 能 耗 一 直 处 于 较 高 的 水平 ， 没有 Ⅲ现早上班高峰和晚下班高峰 的趋势 ， 这说 明电梯一 直处于工作状态 建议调整电梯使用 制度 ， 上下班高峰期问及午饭期间所有电梯均 开 启 ， 正常工作时间段可适 当关闭部分电梯， 同时 在节假 日等人员较少时段使用部分电梯 3 冷 冻 机房 节 能 措 施． 冷 冻 机 房 采用 冷冻机组 、 冰 蓄冷 、 冷却塔 为园区办公 区 及数据 机房供冷， 冰蓄冷供冷可大大减少用户的电费支 出， 对于节能并无实际性效用 ．在冬季办公空渊 无需开启的情况下， 利用开启全部 冷却塔和少部 分冷冻机的方式对机房精密空调进行制冷． 4 数据机房节能措施 园区数据机房为 A 类机房标准 ， 图表分析结果表明整年空调用电容 量始终没有较大的起伏 通过对机 房实地考察 ， 建议采取如下措施 ① 在冬季气温下降至 l 0℃ 以下时 ， 建议开 启机房新风系统， 因室外温度已低于室内机房温 度 ， 利用新风可减少精密空调 、 冷冻机 、 水泵等设 备工作数量 及时问 ， 减少能耗 ② 精密空调出风温度均为 I 9 c IC， 机房温度 为 2 0℃， 根据 A类机房标准， 建议将机房环境温 ． 3 1 ． 度调整至 2 3 1 o C， 以降低精密空调制冷量， 同 时可减少冷冻机组、 水泵等设备的功耗。 5 结 语 建筑电能管理系统将用 电能耗数据 以图表 的形式表 示， 直 观地展现 综合性 园 区各 功能 区 域 、 设备 电能的消耗 ， 并结合园区作息时间、 设备 运行状态等针对性地提出节能措施， 降低了园区 电能的消耗。 App l i c a t i o n o f Bui l di n g En e r g y a n d i n En e r g y- s a v i n g Fi e l d o f [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 能源僻理 公共建筑节能设计标准 GB 5 0 1 8 9 --2 0 1 5 [ s ] ． 刘岩． S ma r t P M2 0 0 0建筑能效管理系统应用实例 [ J ] ． 现代建筑电气， 2 0 1 3 S 1 2 9 9 - 3 0 2 ． 刘岩， 刘斌， 谭海呈． 江西建筑设计总院办公大楼建 筑能效管理系统[ J ] ． 智能建筑电气技术。 2 0 1 1 。 5 f 3 6 5 - 6 7 ． 收 I l 2 0 1 6 1 1 3 2 9 Effi c i e nc y M a n a g e me nt S y s t e m Co mpr e h e ns i v e Pa r k Y U fie S h a n g h a i H u i t e n g I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y C o ． ，L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 0 3 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t C o mb i n e d b y a c o mp r e h e n s i v e p a r k o f s n me fi n a n c i a l u n i t i n S h a n g h a i ， t h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e a p p l i c a t i o n o f h u i l d i n g e n e r g y e f f i c i e n c y ma n a g e me n t s y s t e m i n t h e c o mp r e h e n s i v e p a r k ． T h e d a t a c o l l e c t i o n s o f o v e r all p o we r c o n s u mp t i o n we r e a n a l y z e d a f t e r t h e u s e o f b u i l d i n g e n e r g y e f fi c i e n c y ma n a g e me n t s y s t e m． T h e c o r r e s p o n d i n g e n e r gy 。 s a v i n g s u g g e s t i o n s a n d me a s u r e s w e r e p u t f o r w a r d ．I t i s p o i n t e d o u t t h a t t h e b u i l d i n g e n e r gy e f f i c i e n c y ma n a g e me n t s y s t e m a c h i e v e s t h e c e n t r a l i z e d ma n a g e me n t o f b u i l d i n g e n e r gy c o n s u mp t i o n i n f o r ma t i o n i n t h e c o mp r e h e n s i v e p a r k， wh i c h p r o v i d e s t h e u t i l i z a t i o n r e p o r t s o f b u i l d i n g e n e r g y f o r u s e r a n d a s s i s t s e n e r g y ma n a g e me n t p e r s o n n e l s t o f o rm u l a t e t h e a p p r o p ria t e e n e r g y ma n a g e me n t s t r a t e g y ， S O a s t o r e ali z e ma n a g e me n t e n e r gy s a v i n g a n d g r e e n e n e r gy u s i n g ． Ke y wo r d s c o mp r e h e n s i v e p a r k；b u i l d i n g e n e r g y e ffi c i e n c y ma n a g e me n t s y s t e m ；d a t a c o l l e c t i o n；e n e r g y - s a v i ng me a s ur e s 上接第 2 2页 S c h e m e o f Po we r Di s t r i bu t i o n M o ni t o r i n g a nd Su b- me t e r i ng En e r g y- s a v i n g I n t e g r a t e d S y s t e m f o r Po we r Bu i l d i ng HA NG Xi a o h u t H a n g z h o u G A E A E l e c t r i c C o 。 ， L t d ． ， H a n g z h o u 3 1 0 0 5 3 ， C h i n a Ab s t r a c t C o mb i n i n g b y a l l e x a mp l e o f L i n ’ a n p o w e r h u i l d i n g， t h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e b a s i c s i t u a t i o n s o f o r i g i n a l s y s t e ms 0 1 “e q u i p me n t s ． a n d a n a l y z e d t h e s c h e me o f p o w e r d i s t r i b u t i o n mo n i t o rin g a n d s u b me t e ri n g e n e r g y s a v i n g i n t e g r a t e d s y s t e m． B a s e d o n t h e s a me d a t a o f mo n i t o ri n g d e v i c e s ， t h e p o w e r d i s t r i b u t i o n mo n i t o ri n g s y s t e m c o mb i n e s w i t h s u b me t e r i n g s y s t e m， wh i c h s a v e s t h e i n v e s t me n t c o s t s a n d u n d e rt a k e s t h e u n i t y o p e r a t i o n a n d ma i n t e n a n c e ma n a g e me n t ． Ke y wo r d s p o we r d i s t r i b u t i o n mo n i t o r i n g s y t e m ； s u b me t e r i n g s y s t e m ；e n e r g y c o n s u mp t i o n a n a l y s i s ； e l e c t r i c e n e r gy da t a c o l l e c t i o n 3 2