在全球能源危机和环境问题日渐严峻的背景下,建筑节约能源改造慢慢的变成了推进可持续发展和减少碳排放的重要手段之一。现代建筑的能耗问题不仅影响到经济成本,还对环境造成了巨大的压力。为应对这些挑战,诸多研究和实践证明,使用先进的节能技术和管理手段可以明显降低建筑物的能耗,提高能源利用效率,实现经济与环境效益的双赢。
广州市某办公大楼作为一个使用了10年综合性的办公和科研场所,其能耗问题尤为突出。现状调查显示,办公大楼的多联机系统和照明系统能耗居高不下,且多联机缺乏统一的智能控制管理系统,导致能源浪费现象严重。此外,虽然办公大楼具备一定的屋顶面积,但未充分的利用太阳能资源,这也是其能耗优化的潜在空间。
本文通过对办公大楼现状的详细分析,提出了一系列切实可行的节能改造措施,包括照明系统升级为LED灯、多联机系统的智能控制及定时运行、以及光伏系统的安装等。再通过能源托管的手段,不但可以大幅度降低办公大楼的能耗,还能为其运营带来显著的经济效益。
2014年建成投入到正常的使用中,至今已使用10年。地上共12层,地下共3层,空调系统采用多联机系统加独立间接热回收新风机组。照明系统原设计采用T8日光灯管,后由于维修更换,部分已换成T5节能灯管或LED灯管。
办公大楼现有的新风机组已全部停止运行,采用开窗自然通风的方式引入新风,无群控系统,多联机控制全由末端用户自行控制。
办公大楼现有28 W日光灯管870支,另外已有700支由于后期维修更换为T5/14 W短灯管;现有11 W日光筒灯850支,另外已有180支筒灯被更换为6 W的LED灯具。
根据物业统计,办公大楼年耗电量为181万kWh,其中多联机能耗为58.9万kWh,照明用电为17.4万kWh。
现改造方案,将现有日光灯全数改为LED灯,28 W降低至14 W,11 W降低至6 W,如表1所示。
灯具改造后,结合已做维修更换的灯具,总节能率为31.6%。全年照明用电占总用电的9.6%,所以全年办公大楼总耗电量可节省3%。
加装多联机统一智能控制管理系统,实现室内空调温度的统一调节,提高制冷/制热效率,并在会议室安装红外线人员检测装置,当检测到会议室无人时,自动关闭会议室空调,杜绝空调漏关现象。
在多联机智能控制管理系统上设定定时运行。能够最终靠定时控制,预先设定室内温度,根据实际的需求智能调节空调开机和关机时间。现设定18:00、20:00、22:00三个时间所有多联机统一进行关闭,末端需要加班使用人员自行再次开启。
根据调查估算,现在加班后漏关空调导致的能耗占加班总能耗的7%,经过定时运行改造后,可杜绝此类现象,预计节能率为2.4%。
除了智能控制和定时运行,合理设置室内温度和风速也是提高多联机节能能力的关键。首先要掌握室内合理温度范围,一般在22~26 为宜。
改造后,夏天未端用户设定室内温度不可低于25 ,冬天未端用户设定室内温度不可高于23 ,从而进一步提升节能效果。
对于风速,一般应该选用中速,尽可能的避免全速和高速风。因为这样会消耗大量的能源,在满足室内舒适度的基础上,尽可能采用低速风,以减少空调运行时的能耗。所以限制末端用户风速调节,只可调节低速与中速两档。预计可节能2%。
图2为室外温度对于多联机的能效比及部分负荷率的影响,室外温度为16~28 范围内,系统的能效比较低,日负荷率较低。该区间为过渡季的温度范围。
图3为2022年广州全年逐月气温,可知3~5月,11月至次年2月这7个月,最高气温不高于28 ,平均气温不低于16 ,这7个月可以关停多联机不开启,采用自然通风的方式。
现多联机开启月份为5~9月,计算上其余过渡季部分开启时间,全年多联机运行5.5个月,6.5个月不启动,通过更精准的控制,预计能节约半个月的运行时间。
根据物业提供的办公大楼耗电量统计,办公大楼年耗电量为181万kWh,其中58.9万kWh电量为多联机能耗,减少半个月能节约5.35万kWh电量,空调总能耗节省10%,占总能耗的节能率为3%。
综上所述,空调系统通过增加统一智能控制管理系统及各类管理手段可达节能率7.4%,办公大楼全年电耗可降低2.4%。
先对办公大楼安装光伏系统,详细情况如下:屋面面积为1000 ,光伏安装面积为340 ,光伏覆盖率为34%。
上述光伏安装面积为340 ,按200 kWh/ 年发电量计算,总年发电量为6.8万kWh,占办公大楼总能耗的节能率为3.7%。
LED灯具每支约20元,改造需更换的LED灯共1 720支,灯具费用约34 400元。灯具安装费用约每支80元,安装费用为137600元,合计费用为17200元。
光伏安装费用为800元/ (包含税收及逆变器等辅助设备),总投资费用27.2万元。光伏每年可发电量6.8万kWh,电费单价0.72元/kWh,折合为电费4.9万元。光伏板的寿命为20年,年均折旧率5%。
总节能率为9.1%,预计每年可节省用电16.5万kWh,折合电费11.9万元。
初投资包括光伏系统、灯具改造及多联机智能控制管理系统预计20万元,总计64.4万元。
能源托管时间为10年,总节电量为228.4万kWh,除去初始投资,可获利100万元。
本文以办公大楼为案例,通过对其现状的全面分析,制定并实施了一系列节能改造措施,取得了显著的节约能源的效果和经济的效果与利益。这些措施包括照明系统升级为LED灯、多联机系统的智能控制及定时运行、以及光伏系统的安装。通过科学的节能技术和管理手段,不仅大幅度降低了办公大楼的能耗,还为其运营带来了显著的经济回报。
(1)照明系统改造:通过将原有的28 W日光灯管更换为14WLED灯管,将11 W日光简灯更换为6 WLED灯,达到了显著的节约能源的效果。改造后,照明系统的日平均用电从680 kWh降至410 kWh,系统节能率达到31.6%。照明系统改造后的总能耗节能率为3%。
(2)多联机系统改造:通过加装多联机统一智能控制管理系统,实现了对多台室内机和室外机的统一控制和智能化管理。定时运行的设定、合理的温度和风速设置以及过渡季节的自然通风管理,进一步提升了多联机系统的节约能源的效果。综合各项措施,多联机系统节能率达到7.4%,办公大楼总节能率2.4%。
(3)光伏系统改造:在办公大楼及周边楼宇的屋顶安装了共340 的光伏系统,年发电量为6.8万kWh,占总能耗的3.7%。
(4)总体节能率及经济效益:综合以上各项节能措施,办公大楼的总节能率达到9.1%。能源托管10年,总节电量为228.4万kWh,除去初投资,可获利100万元。(文/李炯)