文｜萬(wàn)達(dá)商業(yè)管理有限公司 田禮訊 崔福貴

北京博銳尚格節(jié)能技術(shù)有限公司 江 江

1 能耗數(shù)據(jù)的分層獲取與利用

縱覽人類的日常生產(chǎn)和生活，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息出現(xiàn)在方方面面，并支撐和指導(dǎo)著我們的決策和行為。如在股票證券投資、會(huì)計(jì)財(cái)務(wù)管理等專業(yè)領(lǐng)域，從業(yè)人員幾乎完全是依靠對(duì)各種數(shù)據(jù)信息的記錄、處理和分析來(lái)開展和推動(dòng)工作。同樣，在建筑節(jié)能領(lǐng)域，詳實(shí)的能耗數(shù)據(jù)信息是開展各項(xiàng)工作的必要基礎(chǔ)。根據(jù)能耗數(shù)據(jù)的獲取方法和利用方式的不同，我們可以將其分為以下四個(gè)層次，如圖1所示。

（1）原始能耗數(shù)據(jù)：一般為電表、水表、冷量表等計(jì)量?jī)x表的原始計(jì)量數(shù)據(jù)或經(jīng)過(guò)如錯(cuò)數(shù)過(guò)濾、等時(shí)間分辨度計(jì)算等簡(jiǎn)單處理后得到的數(shù)據(jù)。原始能耗數(shù)據(jù)因?yàn)樯形磁c設(shè)備系統(tǒng)建立起有機(jī)聯(lián)系，僅能反映某一配電支路或某條供水管路的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。該類數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，用于保證其他層次能耗數(shù)據(jù)計(jì)算處理的連續(xù)性及可信性；其次，該類數(shù)據(jù)采集及計(jì)算處理密度較大，實(shí)時(shí)性良好，可作為保障型數(shù)據(jù)，用于如突增、驟降等用能事故的處理及報(bào)警等。

（2）分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)：指對(duì)原始能耗數(shù)據(jù)按照分項(xiàng)能耗模型進(jìn)行拆分、加和、擬合等計(jì)算處理，得到描述某一相同特性設(shè)備系統(tǒng)集合的能耗數(shù)據(jù)。由于該類數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程中加入了設(shè)備系統(tǒng)與配電支路的連接關(guān)系及設(shè)備系統(tǒng)分項(xiàng)模型等關(guān)鍵信息，原始支路能耗數(shù)據(jù)與特定的設(shè)備系統(tǒng)之間建立了有機(jī)聯(lián)系，可以直觀地反映某一相同特性用能集合的運(yùn)行狀態(tài)及變化趨勢(shì)。分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)是指導(dǎo)運(yùn)行管理節(jié)能和節(jié)能改造的重要基礎(chǔ)。

（3）節(jié)能診斷數(shù)據(jù)：上文提到的兩種能耗數(shù)據(jù)都是反映客觀物理現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)信息，而節(jié)能診斷數(shù)據(jù)在原有客觀現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上加入了專家經(jīng)驗(yàn)。其計(jì)算處理的思路往往是為了發(fā)現(xiàn)或凸顯某個(gè)能耗問(wèn)題，將分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)代入一定的算法，計(jì)算獲得反映相對(duì)量的統(tǒng)計(jì)類數(shù)據(jù)或者反映效率的無(wú)量綱數(shù)據(jù)，如通過(guò)同比/環(huán)比計(jì)算、系統(tǒng)效率計(jì)算等方式獲得的數(shù)據(jù)都是節(jié)能診斷數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)的獲取基于專家經(jīng)驗(yàn)，其數(shù)據(jù)本身即為某些能耗問(wèn)題的診斷結(jié)果。管理者通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)信息可得知能耗問(wèn)題是否存在以及問(wèn)題的嚴(yán)重程度。

（4）宏觀指標(biāo)數(shù)據(jù)：是指在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按照管理要求，進(jìn)行提煉、統(tǒng)計(jì)或整合得到的反映宏觀問(wèn)題或不同建筑某些相同問(wèn)題的數(shù)據(jù)信息。如業(yè)內(nèi)常見的能耗定額管理（Norm Management）或?qū)?biāo)管理（Benchmarking），即一種通過(guò)宏觀指標(biāo)型數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的方法，能夠幫助管理人員快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找到工作目標(biāo)，了解各種問(wèn)題的嚴(yán)重程度，有條不紊地開展工作。

綜上所述，能耗數(shù)據(jù)對(duì)建筑節(jié)能管理起著至關(guān)重要的作用，而能耗數(shù)據(jù)因使用要求和加工方法的不同又分為多個(gè)層次，單純依靠一線操作人員手工作業(yè)很難滿足要求，開發(fā)一種先進(jìn)的集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析輔助于一體，并且內(nèi)置或外聯(lián)專家系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)勢(shì)在必行。于是，分項(xiàng)計(jì)量與建筑節(jié)能管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它能夠通過(guò)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和節(jié)能診斷數(shù)據(jù)幫助建筑的一線運(yùn)行管理人員加強(qiáng)日常運(yùn)行節(jié)能管理。

2 開啟“節(jié)能模式”的日常運(yùn)行管理

日常運(yùn)行管理調(diào)節(jié)也就是我們常說(shuō)的“管理節(jié)能”，是一種主要通過(guò)尋找并消除能耗漏洞或管理漏洞、調(diào)整或改變運(yùn)行參數(shù)、關(guān)閉或減小無(wú)關(guān)用能單元，在不增加投資的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能的管理手段。與節(jié)能改造相比，管理節(jié)能的作用周期較短，單次工作節(jié)能效果不明顯，需要通過(guò)持續(xù)的關(guān)注、調(diào)節(jié)來(lái)獲取顯著收益。而在這一過(guò)程中，充分利用能耗數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)和精細(xì)管理，可以降低一線運(yùn)行人員的工作難度，提高其積極性，獲得更大的節(jié)能收益。分項(xiàng)計(jì)量與建筑節(jié)能管理系統(tǒng)在日常運(yùn)行管理調(diào)節(jié)中可以起到至關(guān)重要的作用。

2.1 關(guān)注無(wú)關(guān)用能單元和能耗漏洞

商業(yè)建筑中常配置多套參數(shù)不同但功能相同的設(shè)備系統(tǒng)以滿足各種業(yè)態(tài)及不同工況的需求。有些系統(tǒng)單元是全年全天候長(zhǎng)期運(yùn)行，有些則只適用于某些特殊情況。而當(dāng)這些備用設(shè)備或者特殊工況設(shè)備在正常時(shí)段出現(xiàn)較大能耗時(shí)，我們將其稱為無(wú)關(guān)用能單元或者“能耗漏洞”，通過(guò)分析其對(duì)應(yīng)分項(xiàng)的能耗數(shù)據(jù)變化，我們可以輕松地發(fā)現(xiàn)這些“能耗漏洞”，減少或關(guān)閉這些無(wú)關(guān)用能單元，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

圖2是北京某廣場(chǎng)2011年1月第1周和第3周送排風(fēng)機(jī)耗電曲線的對(duì)比曲線圖。從圖2中我們可以看出黃線（第三周）與紅線（第一周）每日的作息基本相同，作息間的波動(dòng)也幾乎一致，只是似乎在正常工作的同時(shí)，疊加了一個(gè)恒功率設(shè)備。這種情況很有可能是一個(gè)無(wú)關(guān)的用能單元被意外開啟，而且沒(méi)有得到充分的關(guān)注和有效的管理，一直處于運(yùn)行狀態(tài)。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，2011年1月11日該廣場(chǎng)進(jìn)行了一次消防演習(xí)，所有消防風(fēng)機(jī)被開啟，演習(xí)后有兩個(gè)分區(qū)的消防風(fēng)機(jī)忘記關(guān)閉，造成如圖3所示的能耗漏洞。分項(xiàng)計(jì)量與建筑節(jié)能管理系統(tǒng)于2011年1月26日因該分項(xiàng)能耗突增報(bào)警，管理人員經(jīng)排查關(guān)閉了這兩臺(tái)消防風(fēng)機(jī)，避免了更大的能源浪費(fèi)。我們可以看出送排風(fēng)機(jī)運(yùn)行操作的全過(guò)程，從1月11日大量開啟（能耗突增），1月12日-1月26日始終保持在較高運(yùn)行水平，1月26日之后能耗恢復(fù)正常水平。

2.2 善變的作息和不變的管理漏洞

商業(yè)建筑大部分的設(shè)備系統(tǒng)都是按照某些特定的作息規(guī)律運(yùn)行操作的，如室外照明每天晚上6點(diǎn)開啟，早上8點(diǎn)關(guān)閉；室內(nèi)照明夏季每日早上開啟1/3，下午4點(diǎn)后開啟2/3，晚上7點(diǎn)后全部開啟等。這些作息大多是物業(yè)管理人員結(jié)合商業(yè)用戶的實(shí)際需求和能源合理利用的綜合考慮，制定出的較為合理的操作規(guī)范。操作日程制定得越細(xì)致，通常說(shuō)明調(diào)節(jié)的頻次越高，對(duì)需求的跟蹤也越密切，運(yùn)行能耗也就越低；與此同時(shí)，由于商業(yè)建筑中的設(shè)備系統(tǒng)繁多且復(fù)雜，特別是對(duì)于BA（樓宇自控）系統(tǒng)未涉及到的設(shè)備系統(tǒng)，對(duì)它們的運(yùn)行調(diào)節(jié)得越頻繁，一線管理人員的工作量就越大，管理者對(duì)一線人員是否嚴(yán)格按照規(guī)范操作的監(jiān)管也就越困難；而未安裝BA 系統(tǒng)的設(shè)備往往是單體能耗較小、數(shù)量繁多、散布在建筑各個(gè)角落的設(shè)備。這給管理帶來(lái)了很大的困難，出現(xiàn)管理漏洞在所難免。分項(xiàng)計(jì)量與建筑節(jié)能管理系統(tǒng)恰恰是解決這方面問(wèn)題的好工具，因?yàn)楸旧砀采w了商業(yè)建筑中全部的用能單元，所以對(duì)這些未接入BA系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行管理基本不用增加成本，同時(shí)，通過(guò)分析各分項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行能耗與操作日程間的關(guān)系可以快速發(fā)現(xiàn)各種管理漏洞。

圖4為南京某廣場(chǎng)2010年12月-2011年1月各周電梯運(yùn)行能耗對(duì)比曲線。

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，雖然其運(yùn)行主要有非營(yíng)業(yè)運(yùn)行（僅有待機(jī)電耗）、1/2運(yùn)行（大約1/2功率）、全負(fù)載運(yùn)行（滿負(fù)荷運(yùn)行）三種作息，但是每周各作息之間的切換較為無(wú)序，非營(yíng)業(yè)時(shí)間未正常關(guān)閉或關(guān)閉時(shí)間推遲的現(xiàn)象較為明顯，1/2運(yùn)行與全負(fù)荷運(yùn)行之間的切換也沒(méi)有明顯的規(guī)律。當(dāng)發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題時(shí)，我們的管理人員曾懷疑，電梯出現(xiàn)這樣的運(yùn)行特征主要是由于客流量變化引起的，屬于匹配需求的正?，F(xiàn)象。于是我們又查詢了同時(shí)段商戶用電的變化情況，如圖5所示。

由圖5可見，間接反映客流量情況的商戶用電變化較為規(guī)律，沒(méi)有出現(xiàn)不同周期較大幅度的變化，說(shuō)明電梯的運(yùn)行管理中存在一定程度的漏洞。

通過(guò)加強(qiáng)管理，我們可以發(fā)現(xiàn)如電梯的運(yùn)行能耗變得較為規(guī)律，對(duì)應(yīng)能耗也從2010年12月份周平均耗電3839kWh下降至2011年12月份的 3049kWh，節(jié)能率達(dá)21%。如圖6所示。

2.3 看不見的設(shè)備隱患與看得見的能耗突變

商業(yè)建筑中某些設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)并不會(huì)立刻在工況變化上有所體現(xiàn)，有時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)異常、發(fā)熱等單純通過(guò)巡檢即能發(fā)現(xiàn)的異常現(xiàn)象；可能僅表現(xiàn)為效率降低、能耗升高、控制系統(tǒng)故障或造成運(yùn)行工作點(diǎn)紊亂。另一方面，這些設(shè)備系統(tǒng)故障隱患，常常會(huì)表現(xiàn)為能耗突變，通過(guò)分項(xiàng)計(jì)量與建筑節(jié)能管理系統(tǒng)，我們可以快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)采取措施進(jìn)行維修或整改，減少能源浪費(fèi)的同時(shí)避免設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)一步被損壞。

圖7為北京某廣場(chǎng)中水循環(huán)泵2010年1月- 3月各周能耗曲線對(duì)比分析圖。

我們可以發(fā)現(xiàn)各周運(yùn)行狀況極為紊亂，基本無(wú)任何規(guī)律可循。而從理論上講，該泵主要為廣場(chǎng)內(nèi)中水系統(tǒng)提供動(dòng)力，其能耗應(yīng)隨著客流量的增加而增加，當(dāng)營(yíng)業(yè)結(jié)束后應(yīng)該下降至較低水平。據(jù)此，我們分析認(rèn)為可能是控制中水泵開啟和關(guān)閉的壓力傳感器出現(xiàn)了故障，造成水泵的啟停不能準(zhǔn)確反映需求變化。

圖8為更換過(guò)壓差傳感器后的中水系統(tǒng)運(yùn)行能耗曲線，分析可見，其運(yùn)行明顯有了周期性變化，周一客流較少時(shí)運(yùn)行能耗相對(duì)周內(nèi)其余各天有所下降，非營(yíng)業(yè)時(shí)間運(yùn)行功率也基本可以降至5kW以下，除周末以外的時(shí)段運(yùn)行峰值功率從原有的25kW降至現(xiàn)在的20kW左右。3個(gè)月的運(yùn)行能耗由此前的37.9MWh降至更換后的24.7MWh，降幅達(dá)34.8%。可見，壓差傳感器損壞是造成該設(shè)備運(yùn)行能耗偏高的主要原因。

2.4 供需矛盾與統(tǒng)一

供需匹配一直是商業(yè)地產(chǎn)節(jié)能工作的主要目標(biāo)，在不降低舒適度的基礎(chǔ)上節(jié)約能源，即是指緊盯需求側(cè)的變化，減少超出需求部分的能源浪費(fèi)。針對(duì)該需求，許多自控廠商提供了大量的解決方案以實(shí)現(xiàn)各種閉環(huán)獨(dú)立系統(tǒng)的供需匹配。如冷凍水系統(tǒng)恒溫差/恒壓差控制、冷凍機(jī)組群控等都是供需匹配控制的案例。而分項(xiàng)計(jì)量與建筑節(jié)能管理系統(tǒng)，因其全面覆蓋設(shè)備系統(tǒng)、從能源數(shù)據(jù)角度分析計(jì)算等特點(diǎn)，在對(duì)大系統(tǒng)或于較長(zhǎng)時(shí)間維度內(nèi)進(jìn)行供需匹配策略分析等方面有其獨(dú)到之處。

圖9為北京某廣場(chǎng)冷凍站2010年4月-10月與2011年4月- 10月冷凍站能耗對(duì)比曲線，從圖9中我們可以發(fā)現(xiàn)在過(guò)渡季（部分供冷季）能耗上2011年能耗明顯小于2010年能耗。這是由于經(jīng)過(guò)分項(xiàng)計(jì)量與建筑節(jié)能管理系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)2010年過(guò)渡季的熱負(fù)荷主要來(lái)自于廣場(chǎng)內(nèi)部，因此建議采用加大新風(fēng)的方式代替中央空調(diào)制冷的方式實(shí)現(xiàn)廣場(chǎng)內(nèi)部的降溫。這項(xiàng)舉措使該廣場(chǎng)冷凍站2011年節(jié)能21萬(wàn)度電，同比減少8.77%。

由圖10可見雖然通過(guò)加強(qiáng)非工作時(shí)段關(guān)閉管理和調(diào)整開機(jī)臺(tái)數(shù)的策略，使空調(diào)箱耗電量在2011年主要供冷季（3號(hào)區(qū)域）與2010年同期相比有一定幅度的下降（約為22.65MWh），但是在過(guò)渡季（1、2區(qū)域）卻有一定幅度的增長(zhǎng)。

通過(guò)比較2010年、2011年過(guò)渡季典型周的耗電量可見，如圖11所示，2011年空調(diào)箱典型周（紫色曲線）與2010年（紅色曲線）相比工作功率明顯增加，由100kW增加到180KW，但是制冷主機(jī)的耗電量卻在這兩個(gè)相同時(shí)段明顯出現(xiàn)相反的變化。其工作功率峰值由2010年（紅色曲線）的400kW下降到2011年（紫色曲線）的230kW，同時(shí)其開機(jī)時(shí)間也有一定程度的減少。