在大型综合商业建筑中能耗管理系统的应用研究

随着经济的迅猛发展，各行各业的能源需求日益增长，世界各国都将减少能源消耗、降低碳排放量作为共同的目标，“节能减排”已成为我国一项重要的国策。建筑业作为能耗消耗的主要行业，占全球总能耗较大比重，节能需求十分地迫切。目前我国既有大型公共建筑约5亿，每年耗电近1000亿度，单位建筑面积耗电量为住宅的10—2O倍。本文中所探讨的大型综合商业建筑属于大型公共建筑中的一类主要进行市场化商业经营活动的建筑，一般建筑面积2万以上，集办公楼、零售店、商场、娱乐场所、酒店等商业功能于一体的大型综合建筑。

1 国内大型综合商业项目能耗现状

上海市对千余栋各类大型公共建筑实施能耗管理系统进行能耗统计，通过数据处理发现一能耗规律，了解到综合商业建筑的单位面积能耗在44.9～350.8kWh/m2·a之间，平均值为154.2kWh／m2·a，统计样本没有通过安德森一达令正态性检验口l。由该调查结果可以看到，综合商业建筑由于区域分布多样、用能情况复杂，不存在明显的规律性。因此通过简单的数值统计很难了解大型综合商业建筑的能耗情况，只有使用能耗管理系统进行能耗计量、监测及分析，才能科学准确地掌握此类建筑的能耗。

2 某大型综合商业项目中能耗管理系统应用

2.1 能耗计量与监测

以下将以某个位于上海市的大型综合商业项目为例，对能耗管理系统应用对于建筑节能的意义做具体分析研究。该项目总建筑面积10万，集购物、餐饮、休闲娱乐等各类业态组合于一体，租户总面积约7万。该项目的能耗分项如图1：

图1建筑能耗计量主要分项结构图

通过能耗管理系统的统计，该大型综合商业建筑2011年总能耗为30276.82MWh，单位面积能耗量为302.77kWh/(m2·a)。总能耗中商户用电占76%，单位面积能耗为375．67kWh/(m2·a)；公共用电占24%，单位面积能耗为73．83kWh/( m2·a)。从统计数据可以看到：①建筑整体的单位面积能耗、商户单位面积能耗及公共用电系统的分项单位面积能耗，均远高于上海市统计平均值，有较大的节能潜力。②大型综合商业建筑中商户用电占总耗电量的百分比远高于公共用电，由于商户能耗受经营限制，降低难度较大，因此虽然节能潜力大，但项目整体的节能难度很大。

由于商户能耗难以控制的特点，我们将公共能耗作为节能重点，图2为公共能耗中各机电系统的能耗占比情况：通过对公共部分各机电系统的能耗监测，能够清楚掌握各系统设备的能耗特点，针对这些特点提出降低能耗的措施方案，获得了较好的节能效果。以下就几项明显节能的机电系统做具体分析：

图2公共用电各分项用电量比例图

2.1.1 空调系统

2.1.1.1 冷冻站系统

该项目采用一次泵变流量系统，冷源为离心式冷水机组，冷冻/却水泵均可变频。2011年冷冻站系统年耗电量3424.14MWh，单位面积耗电量 46．70kWh/(m2·a）。

通过能耗监测发现，制冷机组的运行耗电量相 当于三台机组在额定功率下运行时的耗电量水平，即基本满负荷运行，而实际冷负荷仅达到设计冷负荷的60％左右。经现场调查后发现，由于物业人员管理不当，变频冷冻水泵一直在定频状态运行，没有发挥出一次泵变流量系统的节能作用。发现了这一问题后，物业管理人员在2011年8月起加强对一次泵变流量空调系统的控制系统管理。将冷冻水系统控制原则设为定温差、变流量控制，使得冷冻机组及冷冻水泵的运行状态根据系统冷负荷量进行合理调节。2012年制冷季节冷冻站能耗降低24%。

2.1.1.2 空调末端系统

该项目空调末端采用风机盘管系统，2011年末端系统耗电量975.74MWh，单位面积耗电量13.31kwh/(m2·a)。通过能耗监测发现，夜间空调末端设备仍有较明显能耗，据此可以判断项目在设备管理方面存在一定疏忽，在加强夜间设备管理确保设备及时关闭后，2012年全年空调末端系统能耗降低17%。

2.1.1.3 过渡季节空调系统开启策略

该项目在冬夏两季的制冷供热方式非常明确，即:夏季制冷由冷冻站提供冷量，冬季空气源热泵提供热量。但在过渡季节需要制冷时，冷冻站与空气源热泵都可以提供冷量，在项目刚开始运营时选择哪一个设备作为冷源相对比较模糊。

虽然额定功率下冷水机组的COP高于空气源热泵，但冷冻站在低负载率的运行状态下C0P会有所下降，同时其与空气源热泵相比还需要额外的冷却系统，综合之下两者的能源使用效率孰高孰低较难判断。因此在过渡季节部分负荷时，如何选择更节能的开机策略，就成为了一个值得研究的问题。

通过对能耗数据的分析发现2011年过渡季节，该项目选择了以空气源热泵提供制冷,为了更好的研究过渡季节运行模式，在2012年1O月改用冷水机组系统提供制冷。通过能耗监测数据，发现取得了不同的运行效果。

表 1 2011年及2012年10月制冷系统耗电量比较

可见虽然冷冻站制冷比空气源热泵多了一套冷却系统，但是制冷效率还是要优于后者。因此，建议多采取冷冻站方式进行制冷。当室内所需冷负荷更低，建议不开启制冷机组，直接通过室外新风来承担室内热负荷，获得更好的节能效果。

2.1.2 公共照明系统

2011年该项目公共照明系统年耗电量为1543.45MWh，略高于上海市公共建筑照明系统位面积耗电量56.33kWh/(m2·a），略高于上海市公共建筑照明系统单位面积强度指标。由于商业项目中经营区域的灯光涉及客户环境感受，因此这部分区域的照明节能空间较小，后勤区域的照明系统则有较大的节能潜力，2011年项目对后勤区域的照明灯具进行节能改造，将T8荧光灯更换为T5型，到2012年全年节能率达到20.2%。

2.2 设计用电量指导

运用能耗管理系统，除了能够进行节能管理以外，更重要的是能帮助开发商判断项目的用电设计水平，从而为日后同类项目提供用电设计容量的参考。通过统计，该项目对项目整体用电峰值和商户用电峰值有以下特点和规律:项目设计容量大于实际用电峰值容量；商户要求用电容量远大于实际用电峰值容量。因此，该项目所在集团在新建同类大型综合商业项目时，即可参照历史用电数据，以避免设计容量过大造成不必要的建造及运营成本的增加。

2.3 合理用能指导

除了通过能耗监测判断设备的运行水平外，还可以根据能耗管理系统的统计数据，获得各能耗系统的单位面积能耗情况，与*相关单位面积能耗指标进行比较，从而了解项目的用能水平。当发现高于*指导的能耗指标时，即可更有针对性的进行进一步能耗问题研究，挖掘节能潜力。

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