深圳某辦公樓節(jié)能量審核與分析

杜清婷，馬曉雯，彭達瑋，盧 振（深圳市建筑科學研究院股份有限公司， 廣東 深圳 518000）

以深圳市某政府辦公樓節(jié)能改造項目為例，對“十二五”期間采用合同能源管理方式實施的節(jié)能改造效果實施跟蹤與分析，對改造后建筑的長期節(jié)能效益進行評估。同時也提出審核中發(fā)現(xiàn)的一些常見問題，并在節(jié)能運營、節(jié)能審核方面有針對性地提出優(yōu)化建議。

1 節(jié)能改造項目概況

該辦公大樓位于深圳福田區(qū)，總建筑面積 22.0 萬 m2，空調(diào)面積 16.8 萬 m2，屬于大型公共建筑。該建筑分為西區(qū)、中區(qū)和東區(qū) 3 部分。東、西區(qū)主要是政府辦公用房，中區(qū)以公共空間為主，包括門廳、窗口、公共走廊、多功能大廳等。該建筑在未實施節(jié)能改造之前，全年總能耗達到 3 268 萬kWh，單位建筑面積能耗為 148.5 kWh/m2，大幅超過了辦公建筑的能耗限額。經(jīng)能源審計、節(jié)能診斷發(fā)現(xiàn)，中央空調(diào)系統(tǒng)、地下停車場照明系統(tǒng)具有一定的節(jié)能改造潛力。中央空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)由集中供冷冷凍站（開利離心式冷水機組 8 臺、冷凍水泵 24 臺、冷卻水泵 10 臺、冷卻塔 8 臺）、空調(diào)末端設備系統(tǒng)（組合式空氣處理系統(tǒng)、恒溫恒濕機組、新風機組、風機盤管）、空調(diào)自控系統(tǒng)三部分組成，總計算負荷為 9 571 RT，裝機容量 8 600 RT。

在實施節(jié)能改造前該建筑中央空調(diào)總電量達到 1 283.0 萬kWh，單位面積空調(diào)能耗為 76.4 kWh/m2。該建筑地下停車場面積達到 10 萬 m2，且改造前停車場照明系統(tǒng)均配置的普通熒光燈，能耗較大，僅停車場的照明年能耗就達到 107.4萬 kWh，占建筑總能耗的 3%。為落實節(jié)能減排政策要求，該建筑用能單位于 2011 年～2012 年采用 EMC 合同能源管理模式對空調(diào)系統(tǒng)、地下停車場照明系統(tǒng)實施節(jié)能改造。本文將從第三方節(jié)能量審核的角度出發(fā)，對該建筑實施節(jié)能改造后的節(jié)能效益進行分析。通過對節(jié)能改造后 2013～2018 年的能耗水平進行跟蹤，分析該建筑節(jié)能改造所帶來的長期節(jié)能效益。此外，針對 EMC 合同能源管理節(jié)能改造項目，針對節(jié)能量審核中發(fā)現(xiàn)的問題提出一定的優(yōu)化建議。

該建筑空調(diào)系統(tǒng)由一個大型中央制冷站供應冷量。中央制冷站總共有 8 臺離心式空調(diào)主機，6 臺制冷量為 1 300 RT，2 臺制冷量為 400 RT，總制冷量為 8 600 RT。水泵系統(tǒng)由一次冷凍水泵（7 臺功率為 55 kW，3 臺功率為 15 kW）、二次冷凍泵（A 區(qū) 4 臺功率為 75 kW，B 區(qū) 4 臺功率為 90 kW，C 區(qū) 4 臺功率為 75 kW，廣場區(qū) 2 臺功率為 45 kW）、冷卻泵（7 臺功率為 110 kW，3 臺功率為 37 kW）、冷卻塔（20 臺功率為 15 kW）組成。各末端區(qū)域采用組合式空氣處理機組、恒溫恒濕機組、新風機組等方式，以滿足各區(qū)域用冷要求。中央空調(diào)系統(tǒng)實施的節(jié)能改造措施，如表 1 所示。

該建筑廣場地下 1 層及地下 2 層 83 908.0 m2（2 100 個停車位）、B 區(qū)地下 2 層 6 578.0 m2（183 個停車位）、C區(qū)地下 1 層 11 536.0 m2（315 個停車位）的停車場照明系統(tǒng)進行改造，建設太陽能光伏照明系統(tǒng)。地下車庫應用太陽能光伏能源和 LED 直流照明應用系統(tǒng)實施改造，采用高效非逆變（PV-LED）照明及高效智能控制技術。改造工程設計在廣場安裝太陽能光伏電池組件，裝機容量為 112 000 Wp。根據(jù)地下車庫防火分區(qū)分布放置高效非逆變智能照明系統(tǒng)，安裝光伏控制系統(tǒng)（YM24-120-C）100 套。改造前后照明燈具清單見表 2。

表 1 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造措施表

表 2 改造前后照明燈具清單

2 節(jié)能量審核分析

該政府辦公樓采用 EPC 合同能源管理方式實施改造，改造項目的節(jié)能效益分享期為 120 個自然月，一般節(jié)能效益的分享核定以第三方審核的節(jié)能量為依據(jù)。本文以 2018 年節(jié)能量審核為例，分析該建筑實施空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)改造后的節(jié)能效益。

2.1 中央空調(diào)系統(tǒng)

根據(jù)節(jié)能改造合同提供的數(shù)據(jù)，該建筑以改造前 2010年的空調(diào)系統(tǒng)總用電量作為能耗基準，即 1 283.0 萬 kWh，該數(shù)據(jù)為空調(diào)專項電表統(tǒng)計測算所得。中央空調(diào)系統(tǒng)改造工程中空調(diào)水系統(tǒng)、風系統(tǒng)的改造設備均加裝計量電表，即改造后空調(diào)能耗可通過電表抄表數(shù)據(jù)得到。其中，空調(diào)水系統(tǒng)安裝有 43 塊電表；A 區(qū)空調(diào)風系統(tǒng)安裝有 5 塊電表；B 區(qū)空調(diào)風系統(tǒng)安裝有 22 塊電表；C 區(qū)空調(diào)風系統(tǒng)安裝有 89 塊電表；博物館區(qū)空調(diào)風系統(tǒng)安裝有 26 塊電表，合計 185 塊計量電表。由 185 塊計量電表監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到 2018 年中央空調(diào)系統(tǒng)能耗為 1 032.0 萬 kWh。因此中央空調(diào)控制系統(tǒng)改造工程 2018 年節(jié)能效果為： 1 283.0－1 032.0=251.0（萬 kWh），節(jié)約用電量 251 萬 kWh 空調(diào)系統(tǒng)單項節(jié)能率為 19.6%。

2.2 照明系統(tǒng)

根據(jù)節(jié)能改造合同約定，地下車庫照明系統(tǒng)改造前基準年能耗按照改造前應用情況確定，為 107.4 萬 kWh，該數(shù)據(jù)通過照明燈具功率、開燈規(guī)律進行測算。地下車庫照明系統(tǒng)改造后，均在 PV-LED 控制系統(tǒng)與原始市電柜接線路上配置了計量電表，即每年該照明系統(tǒng)需要的市電補充量可以根據(jù)表計數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到。本項目共有 100 套 PV-LED 控制系統(tǒng)，即安裝有 100 個計量表。

市民中心地下車庫 LED 照明改造工程中，基準年能耗為 107.4 萬 kWh，2018 年該光伏發(fā)電照明系統(tǒng)計量的市電補充為 100 845.1 kWh，因此該照明改造工程 2018 年實際節(jié)能效果為：107.4－10.1=97.3（萬 kWh），節(jié)約用電量97.3 萬 kWh ，照明系統(tǒng)單項節(jié)能率為 90.6%。

該項目實施節(jié)能改造后，2018 年節(jié)能改造效益如表 3所示。

表 3 節(jié)能改造效益表

3 長期節(jié)能效益分析

本文跟蹤了該項目 2013～2018 年的能耗數(shù)據(jù)變化，以分析節(jié)能改造項目的長期節(jié)能效益。能耗逐月變化分布圖如圖 1 所示。從圖 1 可知，節(jié)能改造實施完成后，該建筑能耗明顯下降。根據(jù) 2013 年的能耗數(shù)據(jù)，項目實施改造后整體節(jié)能率達 20%，節(jié)省了建筑運行能耗 660.0 萬 kWh 節(jié)約電費625 萬元，節(jié)能效益明顯。由于該項目在實施節(jié)能改造措施的同時，還采取了一系列的其他管理措施，因此從能耗賬單上統(tǒng)計得到的總節(jié)能量大于照明系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)改造帶來的節(jié)能量。從 2013 年～2018 年的能耗數(shù)據(jù)分布可知，該建筑在實施節(jié)能改造后，能耗波動穩(wěn)定在 ±5% 以內(nèi)，節(jié)能改造帶來每年的節(jié)能效益趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定的能源消耗也直觀體現(xiàn)出了節(jié)能改造措施實施后運維的有效性，保證了節(jié)能技改的效果，能耗逐年變化情況見表 4。

圖 1 能耗逐月變化分布圖

表 4 能耗逐年變化分布

從表 4 可知，相對于 2010 年改造前，2018 年實現(xiàn)節(jié)約497.0 kWh，能耗下降 15%，相比 2013 年能耗上漲 6%。由于該建筑于 2012 年實施節(jié)能改造，已過去 6 a，空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)中的設備存在老化、效率下降的情況。建議該建筑開展設備效率排查，及時更換老化設備，優(yōu)化用能系統(tǒng)的運行，保證公共建筑節(jié)能效果。

4 審核發(fā)現(xiàn)的問題及建議

該項目實施節(jié)能改造后，用能設備均加裝了計量電表，用于監(jiān)測改造后的節(jié)能效益，同時計量的電表數(shù)據(jù)用于每年的節(jié)能效益結算。針對該項目的實際情況，第三方節(jié)能量審核機構通過資料審查、現(xiàn)場核查、電表測試等方式對改造的節(jié)能效益進行審核。根據(jù)近 3 a 的節(jié)能量審核和跟蹤，發(fā)現(xiàn)了目前改造項目普遍存在的問題或現(xiàn)象。本文就此提出并給出相應建議，為建筑業(yè)務、改造企業(yè)或第三方機構提供參考。

4.1 用能設備維修不及時、部分改造措施應用流于形式

該建筑 8 臺冷水機組僅集中運行 3 臺主機，其余 5 臺主機存在不同程度的損壞，影響了水蓄冷技術的應用效果。5臺主機存在泄漏冷媒、通信板故障等各類問題，主機未得到及時維修，相應的蓄冷節(jié)能效益不明顯。由于每年的維修成本高，建筑業(yè)主傾向于采用常規(guī)運行方式，導致蓄冷技術的投入未得到有效的節(jié)能回報，同時也不利于對空調(diào)系統(tǒng)實施運行優(yōu)化。該項目應用了能源監(jiān)測管理平臺，但監(jiān)測的數(shù)據(jù)基本用于節(jié)能效益結算，并未針對實時監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)進行分析診斷，指導和優(yōu)化空調(diào)運行規(guī)律，能源監(jiān)管平臺未充分發(fā)揮作用。

4.2 用于結算的計量電表未定期校準

電表計量數(shù)據(jù)用于每年的節(jié)能效益結算，但該項目實施改造后多年，未對相關的用能設備計量電表實施第三方計量校準。因此在每年節(jié)能審核時，第三方機構采用抽樣的方式，對計量電表進行監(jiān)測，比對復核計量數(shù)據(jù)的準確性。測試電量與計量電表電量為同一天的電量數(shù)據(jù)，抽取的電表監(jiān)測結果見表 5。

表 5 電表測試數(shù)據(jù)結果

以上抽取的 16 塊電表監(jiān)測結果顯示，空調(diào)風系統(tǒng)電表計量偏差太大，有 5 塊電表計量偏差＞10%，占到整個樣本的 30%。水系統(tǒng)和照明系統(tǒng)計量電表監(jiān)測結果偏差均在 10% 以內(nèi)，且水系統(tǒng)計量電表準確度更高。在空調(diào)用電中，水系統(tǒng)能耗占空調(diào)總能耗的 90%，風系統(tǒng)僅占空調(diào)總能耗的 10%。在第三方節(jié)能量審核中，當發(fā)現(xiàn)風系統(tǒng)計量電表不準確時，將基于不利原則對改造后風系統(tǒng)的電表監(jiān)測數(shù)據(jù)按偏差率、能耗占比進行修正。但是為保證結算數(shù)據(jù)的權威性，建議建筑業(yè)主、節(jié)能改造公司對監(jiān)測的計量電表實施第三方校準，且明確校準周期，定期實施校準。

4.3 計量電表未及時排查和維修

從表 5 的監(jiān)測結果可以看出，新風機 KTX 1-16-1 計量電表明顯處于故障狀態(tài)，計量的數(shù)據(jù)與監(jiān)測的結果偏差達到 －130.1%。抽樣監(jiān)測的結果也側面反映了電表定期排查維修的重要性。目前很多改造項目在監(jiān)測數(shù)據(jù)未能準確反應能源狀況時，節(jié)能審核大多采用經(jīng)驗值測算，很容易導致偏差。因此為了保證數(shù)據(jù)監(jiān)測的連續(xù)性和數(shù)據(jù)質量，建筑業(yè)主、節(jié)能改造企業(yè)應定期對電表進行檢修。

5 結 語

本文以深圳市某政府辦公樓節(jié)能改造項目為例，從該項目實施節(jié)能改造后開始跟蹤，并收集了 6 a 的改造后能耗數(shù)據(jù)。從第三方節(jié)能量審核的角度，對該項目實施節(jié)能改造的年節(jié)能效益、長期節(jié)能效益進行分析，同時指出針對計量電表用于結算分享節(jié)能效益時，建議對電表定期排查、檢修和校準。由于該項目未對電表實施第三方校準，因此為保證節(jié)能量審核數(shù)據(jù)的公正、有效，第三方審核機構在實施審核時應對計量的電表進行抽檢，采用抽樣的方式，對電表進行監(jiān)測，以復核電表的計量準確性。由于審核發(fā)現(xiàn)的問題在節(jié)能改造項目中普遍存在，因此建筑業(yè)主、節(jié)能改造公司應予以重視，并采取相應措施提升節(jié)能改造效益。