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(gè)建筑工程項(xiàng)目從設(shè)計(jì)開(kāi)始到竣工完成為止，電氣設(shè)計(jì)師通常會(huì)比較關(guān)注；而建筑工程項(xiàng)目一旦交付使用后，對(duì)于此項(xiàng)目的后續(xù)運(yùn)行工作，設(shè)計(jì)師一般都很少去了解。原來(lái)的設(shè)計(jì)與實(shí)際的使用到底有多大距離，原來(lái)設(shè)計(jì)中所選擇的設(shè)備容量是大了、還是小了等問(wèn)題，設(shè)計(jì)師關(guān)注不多。一般是運(yùn)行中出現(xiàn)了問(wèn)題，使用單位才會(huì)通知原設(shè)計(jì)師到現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題。這正是大多數(shù)設(shè)計(jì)師比較欠缺的地方，建筑工程項(xiàng)目的后續(xù)跟蹤服務(wù)、設(shè)計(jì)師多到現(xiàn)場(chǎng)去了解設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，并進(jìn)行分析、歸納與總結(jié)，對(duì)于以后的設(shè)計(jì)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(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)整理、分析，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的問(wèn)題，或許對(duì)以后類(lèi)似的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)會(huì)有些許幫助。通常做法電氣的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般是通過(guò)負(fù)荷計(jì)算來(lái)確定10（20）/0.4kV變配電設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格及其他相關(guān)的電氣參數(shù)。而負(fù)荷計(jì)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(xiàng)式法等。對(duì)于民用建筑的電氣設(shè)計(jì)，負(fù)荷計(jì)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(xiàng)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(lái)對(duì)已完成的設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)算，并判斷設(shè)計(jì)指標(biāo)是否合理。需要系數(shù)法則常常用于建筑工程項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)和施工圖階段。對(duì)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(dòng)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(lèi)。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(jì)算機(jī)房的用電負(fù)荷等。在設(shè)計(jì)階段，空調(diào)及動(dòng)力用電負(fù)荷基本上可以根據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)提供的設(shè)計(jì)資料來(lái)確定，照明用電負(fù)荷也可以根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)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(huì)根據(jù)其建筑規(guī)模、檔次及大致的使用需求等來(lái)估算用電負(fù)荷的容量。以上這些工作做完后，還可以通過(guò)單位指標(biāo)法來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)師通過(guò)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(kāi)始動(dòng)手繪圖了。在空調(diào)冷水機(jī)組采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)，對(duì)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(jì)手冊(cè)》（第4版），≥130VA/m2。b．《全國(guó)民用建筑工程技術(shù)措施電氣》（2009），50~100VA/m2。c．國(guó)標(biāo)圖集19DX101-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》，對(duì)于一、二類(lèi)辦公建筑變壓器容量節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)限定值：110VA/m2；目標(biāo)值：70VA/m2。某辦公樓的設(shè)計(jì)（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(shí)測(cè)面積25163.55m2，辦公樓配套地下室面積10838m2，合計(jì)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(xiàng)目用電負(fù)荷包括了4大類(lèi)：照明（插座）、空調(diào)、動(dòng)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(jì)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(tái)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(dòng)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(yùn)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(pán)管開(kāi)啟），其他月份每天的工作時(shí)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(gè)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(gè)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(gè)月的月平均氣溫在24℃左右，比較舒適，不需要開(kāi)空調(diào)，空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)處于停運(yùn)狀態(tài)。空調(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(lái)看，空調(diào)系統(tǒng)年平均占比為57.91%，而每個(gè)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(jì)入）空調(diào)系統(tǒng)用電能耗，均超過(guò)了總能耗的50%。也就是說(shuō)，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(guó)標(biāo)圖集19DX101-1中目標(biāo)值的要求，說(shuō)明本棟大樓的電氣設(shè)計(jì)是節(jié)能的。用電能耗情況分析本項(xiàng)目投入使用以來(lái)，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(gè)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(duì)應(yīng)的。由此可見(jiàn)，空調(diào)系統(tǒng)是辦公類(lèi)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(guò)100MWh，基本處于一個(gè)穩(wěn)定的水平。2月份的能耗最少，是因?yàn)?月份處在春節(jié)長(zhǎng)假期間，用電設(shè)備基本處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；10月份有國(guó)慶黃金周（還是有部分人在加班）?？照{(diào)系統(tǒng)月平均實(shí)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(shí)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(guò)每月空調(diào)系統(tǒng)的用電能耗情況及實(shí)際投入運(yùn)行的大致時(shí)間，折算出空調(diào)系統(tǒng)每月平均的實(shí)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(gè)月，其他月份的月均投入率均不是很高，全年只有4個(gè)月時(shí)間的投入率超過(guò)了50%。變壓器月平均負(fù)載率通過(guò)對(duì)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(shí)際運(yùn)行時(shí)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(jiàn)辦公樓空調(diào)系統(tǒng)對(duì)辦公樓的能耗變化起決定性的作用。在長(zhǎng)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(jì)的最大值，其他時(shí)間均在61%及以下。幾點(diǎn)參考建議通過(guò)對(duì)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(shí)情況，特別是在2018年中，沒(méi)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(jì)提供一些參考：a．對(duì)于冬冷夏熱地區(qū)，在空調(diào)系統(tǒng)采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)，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)