某辦公樓用電能耗數(shù)據(jù)的分析

PAGEPAGE7某辦公樓用電能耗數(shù)據(jù)的分析一個建筑工程項目從設(shè)計開始到竣工完成為止，電氣設(shè)計師通常會比較關(guān)注；而建筑工程項目一旦交付使用后，對于此項目的后續(xù)運行工作，設(shè)計師一般都很少去了解。原來的設(shè)計與實際的使用到底有多大距離，原來設(shè)計中所選擇的設(shè)備容量是大了、還是小了等問題，設(shè)計師關(guān)注不多。一般是運行中出現(xiàn)了問題，使用單位才會通知原設(shè)計師到現(xiàn)場處理問題。這正是大多數(shù)設(shè)計師比較欠缺的地方，建筑工程項目的后續(xù)跟蹤服務(wù)、設(shè)計師多到現(xiàn)場去了解設(shè)備實際運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，并進(jìn)行分析、歸納與總結(jié)，對于以后的設(shè)計工作是很有幫助的。筆者近日收集到了某單位辦公樓電氣設(shè)備的一些運行數(shù)據(jù)，通過整理、分析，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的問題，或許對以后類似的工程項目設(shè)計會有些許幫助。通常做法電氣的設(shè)計過程中，一般是通過負(fù)荷計算來確定10（20）/0.4kV變配電設(shè)備的型號、規(guī)格及其他相關(guān)的電氣參數(shù)。而負(fù)荷計算方法有多種，通常用得較多的是單位指標(biāo)估算法、需要系數(shù)法、二項式法等。對于民用建筑的電氣設(shè)計，負(fù)荷計算一般采用需要系數(shù)法和單位指標(biāo)法。而單位指標(biāo)法又通常用在建筑工程項目的可行性研究及方案階段；另外，還可以利用單位指標(biāo)法來對已完成的設(shè)計項目進(jìn)行驗算，并判斷設(shè)計指標(biāo)是否合理。需要系數(shù)法則常常用于建筑工程項目的初步設(shè)計和施工圖階段。對于辦公建筑，用電負(fù)荷的構(gòu)成通常是照明（含插座）用電負(fù)荷、動力（水泵、風(fēng)機(jī)、電梯等）用電負(fù)荷、空調(diào)用電負(fù)荷及特殊用電負(fù)荷這4大類。其中的特殊用電負(fù)荷中，可能有廚房用電負(fù)荷及小型計算機(jī)房的用電負(fù)荷等。在設(shè)計階段，空調(diào)及動力用電負(fù)荷基本上可以根據(jù)相關(guān)專業(yè)提供的設(shè)計資料來確定，照明用電負(fù)荷也可以根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來確定大致的負(fù)荷容量，而插座、特殊用電負(fù)荷一般難以估算準(zhǔn)確，通常會根據(jù)其建筑規(guī)模、檔次及大致的使用需求等來估算用電負(fù)荷的容量。以上這些工作做完后，還可以通過單位指標(biāo)法來進(jìn)行檢驗，設(shè)計師通過基本判斷，確認(rèn)是在負(fù)荷指標(biāo)范圍內(nèi)以后，便可以開始動手繪圖了。在空調(diào)冷水機(jī)組采用電動壓縮機(jī)制冷時，對于辦公建筑變壓器配置容量指標(biāo)，業(yè)內(nèi)比較權(quán)威的參考資料中，有如下指標(biāo)：a．《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》（第4版），≥130VA/m2。b．《全國民用建筑工程技術(shù)措施電氣》（2009），50~100VA/m2。c．國標(biāo)圖集19DX101-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》，對于一、二類辦公建筑變壓器容量節(jié)能評價指標(biāo)限定值：110VA/m2；目標(biāo)值：70VA/m2。某辦公樓的設(shè)計（部分）工程概況XX市某公司2016年新建辦公樓，建筑高度23.9m，辦公樓地上實測面積25163.55m2，辦公樓配套地下室面積10838m2，合計36001.55m2。變壓器的裝機(jī)容量為2×1000kVA。XX市位于XX，屬于典型的夏熱冬冷地區(qū)。本項目用電負(fù)荷包括了4大類：照明（插座）、空調(diào)、動力和特殊用電負(fù)荷。其中的特殊用電主要是公司的職工廚房、餐廳和計算機(jī)房用電負(fù)荷。而空調(diào)采用的是中央空調(diào)系統(tǒng)，分為兩部分：2~3層采用水源熱泵多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)（2層局部采用風(fēng)冷熱泵多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)）；地下室及1層、4~7層采用風(fēng)冷熱泵多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)?？照{(diào)用電負(fù)荷總裝機(jī)容量為1.27MW。用電總能耗分布情況從該辦公樓能耗平臺收集到的2018年全年用電總能耗數(shù)據(jù)（如圖1所示）：用電總耗能為3230.9MWh，其中空調(diào)系統(tǒng)為1871.2MWh，動力100.7MWh，照明能耗828.6MWh，特殊用電430.4MWh。從上面的數(shù)據(jù)分析中，可以看出，空調(diào)系統(tǒng)用電占比達(dá)到57.91%。全年空調(diào)系統(tǒng)用電能耗情況該辦公樓全年空調(diào)系統(tǒng)運行情況：4月和10月主機(jī)系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)，但仍有少量的末端在工作（風(fēng)機(jī)盤管開啟），其他月份每天的工作時間為8：30~22：00?？照{(diào)系統(tǒng)2018年的能耗情況如圖2所示。從圖2全年各月空調(diào)的耗能情況可以看出，只有7、8兩個月的耗能比較大，這與XX市炎熱的夏季有關(guān)。查XX市2018年全年氣象資料，從每月平均氣溫（如圖3所示）可以看出，7月、8月兩個月的月平均氣溫在35℃左右，空調(diào)系統(tǒng)的用電能耗比較高；4月、10月兩個月的月平均氣溫在24℃左右，比較舒適，不需要開空調(diào)，空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)處于停運狀態(tài)?？照{(diào)系統(tǒng)用電各月占總能耗的情況從全年總用電能耗分布情況來看，空調(diào)系統(tǒng)年平均占比為57.91%，而每個月空調(diào)系統(tǒng)的能耗占比卻不盡相同，主要還是與當(dāng)?shù)氐臍鉁刈兓嘘P(guān)?？照{(diào)系統(tǒng)各月能耗占比情況如圖4所示。從圖4可以看出，除3月和11月，其他各月份（4月和10月停主機(jī)未計入）空調(diào)系統(tǒng)用電能耗，均超過了總能耗的50%。也就是說，本棟辦公建筑主要能耗為空調(diào)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分析從上面案例的數(shù)據(jù)可以看出，本棟辦公建筑單位指標(biāo)變壓器的裝機(jī)容量為55.6VA/m2，小于國標(biāo)圖集19DX101-1中目標(biāo)值的要求，說明本棟大樓的電氣設(shè)計是節(jié)能的。用電能耗情況分析本項目投入使用以來，每月用電設(shè)備的能耗變化隨空調(diào)系統(tǒng)的投入情況而變化，全年最高負(fù)荷出現(xiàn)在7~8月份，也是變壓器負(fù)載率最高的兩個月，2018年全年用電總能耗情況如圖5所示。圖5中，辦公樓2018年各月份的用電能耗與空調(diào)系統(tǒng)用電能耗情況基本是相對應(yīng)的。由此可見，空調(diào)系統(tǒng)是辦公類建筑的耗能大戶。如果不考慮空調(diào)系統(tǒng)的用電能耗情況，2018年整棟辦公樓的用電能耗情況如圖6所示，全年的用電能耗基本穩(wěn)定。從圖6可以看出，除2月和10月的月能耗少于100MWh外，其他月份均超過100MWh，基本處于一個穩(wěn)定的水平。2月份的能耗最少，是因為2月份處在春節(jié)長假期間，用電設(shè)備基本處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；10月份有國慶黃金周（還是有部分人在加班）?？照{(diào)系統(tǒng)月平均實際投入情況從圖2空調(diào)系統(tǒng)能耗情況分析，2018年空調(diào)系統(tǒng)的實際投入率，基本上是根據(jù)全年各月份氣溫變化而有較大的差異。筆者通過每月空調(diào)系統(tǒng)的用電能耗情況及實際投入運行的大致時間，折算出空調(diào)系統(tǒng)每月平均的實際投入率，如圖7所示。從圖7可以看出，空調(diào)系統(tǒng)的投入率最高的月份還是7月和8月，也就是氣溫最高的兩個月，其他月份的月均投入率均不是很高，全年只有4個月時間的投入率超過了50%。變壓器月平均負(fù)載率通過對辦公樓2018年全年用電能耗數(shù)據(jù)分析，折算出各月份變壓器實際運行時負(fù)荷的大致負(fù)載率，如圖8所示。從圖8可以很直觀地看出，2018年全年變壓器月平均負(fù)載率的變化情況，基本上也是隨空調(diào)系統(tǒng)投入率的變化而變化的，可見辦公樓空調(diào)系統(tǒng)對辦公樓的能耗變化起決定性的作用。在長沙這樣的冬冷夏熱地區(qū)，最熱的月份（7~8月）變壓器的負(fù)載率可以達(dá)到設(shè)計的最大值，其他時間均在61%及以下。幾點參考建議通過對上面的圖表及數(shù)據(jù)分析，盡管一年的數(shù)據(jù)不能完全反映全部的真實情況，特別是在2018年中，沒有出現(xiàn)極端的氣候天氣，但是，還是大致可以給以后的設(shè)計提供一些參考：a．對于冬冷夏熱地區(qū)，在空調(diào)系統(tǒng)采用電動壓縮機(jī)制冷時，辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)用電負(fù)荷占比在50%左右，部分辦公樓建筑將超出50%。b．冬冷夏熱地區(qū)的辦公建筑，變壓器的負(fù)載率根據(jù)氣溫的變化而變化，其中在炎熱的夏季將達(dá)到設(shè)