探討大型商業(yè)建筑能耗數(shù)據(jù)分析及節(jié)能管理應用

時間：2024-04-10

摘要：在在國家構建低碳社會的戰(zhàn)略背景下，建筑節(jié)能也越來越被重視。能耗數(shù)據(jù)是建筑能源管理的基礎。通過對8個同類型商業(yè)項目的電耗實際數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析研究，根據(jù)各項目的實際運營情況，提供節(jié)能降耗改進建議，優(yōu)化運行提升能效。

關鍵詞:能源管理；數(shù)據(jù)分析；節(jié)能降耗

0引言

隨著我國經濟的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，能源的使用量也出現(xiàn)快速上漲的趨勢。而建筑能耗、工業(yè)能耗和交通運輸能耗是我國能源消耗的三大主力，其中建筑能耗大約占據(jù)了總能耗的30%。

黨的提出了建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的目標，在這樣的背景下，尋找新的建筑能源管理方法和技術，對建筑耗能設備進行整體管理優(yōu)化是當前節(jié)能工作的趨勢所在。當前，我國信息科技的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術成為國家各產業(yè)結構轉型改革的切入點和帶動者，基于互聯(lián)技術發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)研究逐漸成為各領域關注的焦點。物聯(lián)網(wǎng)技術是信息科技技術非常重要的部分，利用物聯(lián)網(wǎng)技術進行建筑能源管理平臺的研究，結合物聯(lián)網(wǎng)技術對建筑耗能設備的能源數(shù)據(jù)進行實時采集和管理，可以加有效的實現(xiàn)建筑能源精細化管理，為大型公共節(jié)能減排提供技術支撐。

1商業(yè)建筑的能耗現(xiàn)狀與評價標準

1.1公共建筑節(jié)能降耗背景

目前，我國已成為世界大能源生產國和大能源消費國。在國民經濟快速增長拉動下，我國的能源需求增長較快，能源緊張已成為制約經濟持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的重要問題。

２０２１年１０月２６日，發(fā)布《２０３０年前碳達峰行動方案》，該方案提出，到２０３０年，非化石能源消費比重達到約２５％，單位國內生產總值ＣＯ２排放比２００５年下降６５％以上，順利實現(xiàn)２０３０年前碳達峰目標，提出了構建低碳循環(huán)發(fā)展經濟體系、提升能源利用效率、提高非化石能源消費比重、降低ＣＯ２排放水平、提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力等方面主要目標。

要在經濟增長和能源需求增加的同時，持續(xù)削減煤炭發(fā)電、大力發(fā)展和運用風電、太陽

能發(fā)電、水電、核電等非化石能源，實現(xiàn)清潔能源代替火力發(fā)電。

其次加快產業(yè)低碳轉型、促進服務業(yè)發(fā)展、強化節(jié)能管理、加強領域節(jié)能減排、優(yōu)化能

源消費結構、開展各領域低碳試點和行動。

1.2商業(yè)建筑能耗現(xiàn)狀

建筑能耗因建筑所處的不同氣候區(qū)而異，不同氣候區(qū)建筑能源消耗差異大。ＧＢ／Ｔ５１１６１—２０１６《民用建筑能耗標準》中了針對商業(yè)建筑的能耗指標。商業(yè)建筑非供暖能耗指標的約束值和引導值如表１所示，可以看到夏熱冬冷地區(qū)的指標*高，其次為夏熱冬暖地區(qū)，而溫和地區(qū)及嚴寒和寒冷地區(qū)的指標*低。

在建筑能耗中能源的類別通?？煞譃殡娏Α⑷細?、水、蒸汽、冷熱量等。上海地區(qū)典型商業(yè)建筑能耗構成如圖１所示，商業(yè)建筑能耗在實際應用中，電耗占主要部分。

電耗數(shù)據(jù)在結構為四大項，分別為照明和插座、空調、動力、其他。上海地區(qū)分項能耗強度指標如圖２所示，根據(jù)數(shù)據(jù)分類匯總結果，可以看到：照明與插座分項占比*大，空調分項次之?？照{與照明與插座之和在總建筑電耗中占比７０％。

表１商業(yè)建筑非供暖能耗指標的約束值和引導值

表２商業(yè)建筑供暖供冷與照明能耗指標

圖１上海地區(qū)典型商業(yè)建筑能耗構成

圖２上海地區(qū)分項能耗強度指標

1.3電耗的分析方法評價標準

公共建筑能耗狀態(tài)的查看以及能效管理分析都離不行數(shù)據(jù)的支撐，因此計量是能耗管理的前提條件。

項目實際的計量系統(tǒng)架構如圖３所示，根據(jù)電耗的計量方式，為了便于運營管理，將電耗數(shù)

據(jù)在結構為四大項，分別為商鋪用電、空調用電、公區(qū)照明用電、其他用電。

圖３項目計量系統(tǒng)架構

同時，規(guī)定了以下名詞及計算方法，用于項目能耗數(shù)據(jù)的具體評價：

（1）公區(qū)總用電量＝空調設備總用電量＋公區(qū)照明總用電量＋其他用電量，（單位：度）。

（2）空調設備用電總電量＝空調主機用電量＋空調水泵用電量＋空調末端用電量，（單位：度）。

（3）月度單位面積耗電量＝月度街區(qū)總用電量費用÷項目總面積，（單位：ｋＷｈ·ｍ－２）。

（4）月度單位面積耗電量（不含車庫）＝（月度街區(qū)總用電量費用－月車庫總用電量）÷項目總面積，（單位：ｋＷｈ·ｍ－２）。

（3）、（4）兩項指標用于評價項目整體運營管理是否節(jié)能。

（5）年度單位面積耗電量＝年度街區(qū)總用電量÷項目總面積，（單位：ｋＷｈ·ｍ－２）。該指標用于評價項目運營管理整體是否節(jié)能、

達到。舊規(guī)約束值為２００ｋＷｈ·ｍ－２，引導值為１７０ｋＷｈ·ｍ

－２，新規(guī)為１０６ｋＷｈ·ｍ－２。因此我們用該指標評價單個項目是否合格。該指標過２００ｋＷｈ·ｍ－２的項目，評價為不合格。２００ｋＷｈ·ｍ－２以內為合格。

（6）月度公區(qū)單位面積耗電量＝月度公區(qū)總電量÷項目總面積，（單位：ｋＷｈ·ｍ－２）。該指標用于評價商管運營管理中能源管理是否到位有效。

（7）月度公區(qū)單位面積耗電量（不含車庫）＝（月度公區(qū)單位面積耗電量－車庫總用電量）÷（建筑總面積－車庫面積），（單位：ｋＷｈ·ｍ－２）。對于設有車庫的項目，因車庫面積大，用電量小，稀釋電耗指標，同時車庫用電同照明用電規(guī)律相似，并且穩(wěn)定，不隨季節(jié)變化，僅同運營管理有關。因此采用這種排除車庫用電的方式進行計算。該指標用于評價商管運營管理中能源管理是否到位有效（含車庫的項目用該指標同其他項目的月度公區(qū)單位面積耗電量指標進行排名）。

（8）月度單位面積空調耗電量＝月度空調總用電量÷空調面積，（單位：ｋＷｈ·ｍ－２）。

該指標用于評價空調系統(tǒng)運營管理是否節(jié)能。

2地下商業(yè)項目能耗分析

2.1地下商業(yè)項目介紹

此次進行能耗統(tǒng)計的商業(yè)項目共計８個，主要分布在中國湖南省和湖北省，分別地處新邵、谷城、孝感、臨澧、新化、張家界、隆回、鳳凰等地。整體氣候為夏熱冬冷氣候，氣候溫和、雨量充沛、

所有項目均為地下商業(yè)街項目。建筑面積在１５０００～５００００ｍ２不等?？照{系統(tǒng)分為兩種

形式，其中新邵、孝感、臨澧、張家界、隆回為典型的空調系統(tǒng)，主機采用冷水機組＋冷卻塔的制冷方式，冬季除新邵采用電鍋爐制熱外，其余項目采用風冷熱泵制熱。谷城、新化、鳳凰因項目地上用地限制問題，采用風冷熱泵制冷制熱。各項目空調末端為空調柜結合新風的系統(tǒng)形式?？照{箱設回風口和送風口。因項目業(yè)態(tài)分布不同，動力設備系統(tǒng)形式不同，電量指標有明顯的差異。各項目變壓指標在１００～１８０ＶＡ·ｍ－２。

２０２０年２～３月因疫情原因，街區(qū)停業(yè)，故而２０２１年空調用電量２０２０年。冬季１月制熱季空調能耗處于較高位置，原因在于該項目制熱方案采用的是電鍋爐，ＣＯＰ值低，耗能大。

經查項目所在地區(qū)室外氣象溫度，１月１日～３月３日期間室外*低溫度（約凌晨３點）５℃的天氣共計４７ｄ，可以節(jié)能運行進行優(yōu)化。同時，５月１９日～１０月８日期間室外*高溫度（約午后２點）２０℃的天氣共計７ｄ，可以節(jié)能運行進行優(yōu)化。新邵項目空調主機運行天數(shù)統(tǒng)計圖如圖１０所示。新邵項目月度單位面積耗電量如圖１１所示，

圖１０新邵項目空調主機運行天數(shù)統(tǒng)計圖

圖１１新邵項目月度單位面積耗電量

２０２０年新邵項目年度單位面積耗電量為１１３．２４ｋＷｈ／ｍ２（注：２０２０年２、３月份為疫情期停業(yè)狀態(tài)），２０２１年項目１～１０月年度單位面積耗電量為８４．２８ｋＷｈ／ｍ２。２０２１年能耗指標整體來看有所下降。

２０２０年及２０２１項目月度公區(qū)單位面積耗電量（不含車庫）如圖１２所示。

圖１２新邵項目月度公區(qū)單位面積耗電量（不含車庫）

新邵項目２０２１年在能耗指標上有所減低。項目物業(yè)管理降低了部分公區(qū)照明能耗，調整了照明燈具及回路，加強了空調設備的運行時間管控和設備運維，有效地降低了能耗。

結合實際運營過程，新邵項目仍有一定的節(jié)能降耗空間。如冬季期間室外*低氣溫５℃時，可關閉鍋爐。結合街區(qū)內人員、燈光等散熱，街區(qū)內溫度基本可達到１６～１８℃的要求，故可以減少鍋爐運行天數(shù)。夏季室外*高溫度２０℃時，此段日期氣溫較低，通過全新風模式，可減少空調主機開啟時間以達到節(jié)能運行的目標。同時，街區(qū)關閉前１～２ｈ可關閉鍋爐和空調主機，依靠空調水系統(tǒng)內的冷水和熱水來持續(xù)供暖、供冷。

2.3綜合對比分析

根據(jù)查詢２０２１年８個項目的所在地的氣溫數(shù)據(jù)得知，８個項目整體溫度曲線走勢一致，屬同一氣候區(qū)域。孝感、谷城地處湖北省，緯度高，夏季平均高溫溫度其他項目。

８個項目的月度單位面積耗電量情況如圖１３所示。從單個月份來看，鳳凰項目每月用電量指標*高，谷城次之。隆回、孝感、新化三個項目位列二檔。新邵、張家界、臨澧三個項目月度單位面積能耗較少。

８個項目２０２１年平均月度單位面積耗電量見圖１４，可以量化的看到鳳凰、谷城、新化、孝感、隆回的平均單位指標較高。*高的鳳凰平均月度單位面積耗電量為２１．４２ｋＷｈ·ｍ－２，是*低的新邵８．４３ｋＷｈ·ｍ－２近３倍。

圖１３８個項目月度單位面積耗電量情況

圖１４８個項目２０２１年平均月度單位面積

耗電量柱狀圖（１～１０月）

圖１５８個項目２０２１年年度單位面積耗電量（１～１０月）

８個項目２０２１年在年度單位面積耗電量方面如圖１５所示，僅１～１０月鳳凰項目能耗指標已經過２００ｋＷｈ·ｍ－２能耗*高，項目運營管理方面需提高。谷城項目能耗指標非常接近２００ｋＷｈ·ｍ－２，需加強節(jié)能管理。隆回、孝感、新化三個項目能耗指標均出１７０ｋＷｈ·ｍ－２，屬二梯隊，需進一步提高節(jié)能管理。新邵、張家界、臨澧項目的數(shù)據(jù)１０６ｋＷｈ·ｍ－２的標準，項目能耗處于較低水平。為了客觀地評價各項目能耗水平，有效地評價項目運營管理水平，減掉商鋪業(yè)主自己控制管理承擔的電量———商鋪用電。同時將耗電量低，占地面積大，用電穩(wěn)定的車庫用電過濾掉。具體計算方式如下。公區(qū)總用電量＝街區(qū)總用電量費用－商戶總用電量費用，（單位：ｋＷｈ）。月度公區(qū)單位面積耗電量（不含車庫）＝（月度公區(qū)單位面積耗電量－車庫總用電量）÷（建筑總面積－車庫面積），（單位：ｋＷｈ·ｍ－２）。再計算８個項目２０２１年平均月度單位面積耗電量，結果如圖１６所示，其中張家界、隆回、新邵項目不包含車庫用電?？梢钥吹进P凰依然是*高的，其次為谷城、隆回。新化和孝感在過濾了車庫用電和商鋪用電后，展現(xiàn)了真實的公區(qū)能耗水平。臨澧成為耗電量*低的項目。

圖１６８個項目２０２１年單位面積耗電量

空調耗電量方面，張家界項目因空調計量問題不納入統(tǒng)計。７個項目２０２１年夏季和冬季的

單位面積空調耗電量分別如圖１７、圖１８所示。從月度單位面積空調系統(tǒng)用電量指標可以看出，

夏季以冷水機組為主制冷的項目（新邵、臨澧、孝感等），其指標均小于以風冷熱泵為主制冷的項

目（新化、谷城）。風冷熱泵與冷水機組相比，ＣＯＰ值普遍低３０～５０％，故而設備運行能耗節(jié)省約４０％。

圖１７７個項目２０２１年夏季單位面積空調耗電量

圖１８７個項目２０２１年冬季單位面積空調耗電量

因此空調系統(tǒng)冷源方式選擇方面，冷水機組與冷卻塔結合的方式，節(jié)能效果風冷熱泵，后續(xù)項目中應選用冷水機組；如當?shù)仨椖坑械厣嫌玫鼐o張的問題，也可選用地源熱泵或水源熱泵的方式。

空調系統(tǒng)相近的情況下，指標仍有很大的不同，這取決于機電基礎建設情況，以及實際運維和運行策略。

如臨澧項目，其冬季幾乎不使用空調系統(tǒng)，僅開啟新風系統(tǒng)即可滿足日常需求。而鳳凰項目因包含了酒吧業(yè)態(tài)，營業(yè)時間較長，空調冬季使用的時間要多于同系統(tǒng)的谷城和新化項目。因此控制好空調系統(tǒng)每天的運行時間可以有效地較低能耗。

良好的機電基礎建設以及后期運維，也影響這機電系統(tǒng)使用效率。如隆回項目，其空調回風口過濾網(wǎng)經檢查已被空氣中的污垢堵塞，物業(yè)未

能及時清洗，使得空調出風量減小，空調系統(tǒng)無法滿足正常需求。而營業(yè)時，仍通過不斷調低空調主機出水溫度以達到降低室溫的目的，導致能耗增加。

。

4Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣監(jiān)測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程結合起來，運用的數(shù)據(jù)處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、查詢等操作；

6）報表：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能。

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術對安裝在城市各區(qū)域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

◆用電

用電采用的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)時間的排查和治理，達到潛在電氣火災隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。

（5）系統(tǒng)硬件配置

5結論

結合8個項目2021年能耗實際運行數(shù)據(jù)深度分析研究來看，建筑功能區(qū)域、每日運行時間、

每日天氣溫度、季節(jié)變化、機電基礎建設、能源計量、物業(yè)運維等眾多因素，均影響著建筑實際能耗。想要做好能源管理，節(jié)能降耗，需要多部門多方面的協(xié)同努力，從細部入手，逐一分析把控，才可做到節(jié)能降耗，*終實現(xiàn)國家“雙碳”目標。

參考文獻

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［2］譚洪衛(wèi)．圖說公共建筑能耗的數(shù)據(jù)挖掘與模型方法［M］．上海：*大學出版社，2021．

［3］企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

15000353138

詞條
詞條說明
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