PAGEPAGE1建筑節能問題從實測結果分析辦公摘要：根據機構辦公建筑的節能診斷結果，歸納出當前機構辦公建筑在建筑節能中存在的共性問題，包含設計問題、施工及初調節問題、運行調節問題、管理問題及個別高能耗的不合理環節等。本文關鍵詞語：辦公建筑節能設計運行管理背景機構辦公建筑能耗特點和一般寫字樓類似。從終端用能角度看，機構除采暖之外的建筑能耗重要是空調系統、照明、辦公等三個方面的耗電，重要節能潛力在空調系統、照明兩方面。2005年暑期，通過對六座在京國家機關的辦公建筑開展了節能診斷，對診斷經過中發現的問題進行分析，發現造成機構能耗水平高的關鍵技術環節重要有下面幾個方面：設計導致的問題、施工及初調節導致的問題、運行調節問題、管理問題及個別高能耗的不合理環節等。1.設計導致的問題設計是決定建筑能耗最關鍵的因素。實測發現，機構辦公建筑暖通空調系統設計中，對能源利用的科學性和高效性考慮不足。突出具體表現出在下面幾個方面：設備選型偏大，系統構造不合理，盲目提升設計標準。1.1.設備選型偏大設備選型偏大的原因重要是在計算負荷時選擇或設備選型時反復乘以安全系數，或者根據以往經歷體驗未經細心計算就選定負荷面積指標。除此之外，與設備選型以單點設計為主、缺乏全工況設計等因素也有親密關系。調查發現，各機構公共建筑中冷機、水泵普遍選型過大，長期在低效率工況點運行，造成初投資和運行能耗浪費。〔1〕冷機以某機關辦公樓為例，2001年改造時安裝空調系統，設計安裝三臺制冷量均為1758kw的大型離心式冷水機組。但幾年來，每年夏天僅需開啟一臺冷機即可知足需要，不存在兩臺冷機同時運行的情況；而且在一臺冷機運行時，80%時間只能在冷機額定負荷的70%下面運行，如以下圖所示。圖1.1某辦公樓實測年負載率分布離心式冷機的COP隨冷機負荷的減小而迅速下降〔如此圖1.2所示〕。以2005年夏季為例，該辦公樓冷機運行電耗達18.1萬度，平均COP在4.2左右。若冷機能在大多數情況下堅持COP＝5運行，則可節電2.7萬度，節能潛力約15%。圖1.2某辦公樓實測冷機COP隨負荷變化規律其他被測建筑中也都存在類似的冷機設計選型過大問題。這不僅造成初投資的浪費，更主要的是，還造成相關配套設備如冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、變壓器都選型過大，給運行調節帶來一系列的問題，同時帶來額外的能耗。〔2〕循環水泵冷凍水/冷卻水循環泵是空調系統中另一重要耗能設備。調查中發現，其額定揚程和流量通常也遠大于實際所需，造成水泵性能與管路實際阻力狀態不匹配，導致水泵長期在低效率點工作，電流和能耗超標，以至有燒毀電機的危險。下表給出了實測的六座機構辦公建筑空調系統的36臺冷凍泵、冷卻泵的效率，其中效率最高的為65％，效率最低的僅為36％。表1.1實測六座機構辦公建筑空調系統中36臺循環水泵的效率ABCDEF實測水泵臺數1046484最低效率0.420.580.620.510.360.48最高效率0.650.610.650.520.460.52據測算，這些水泵每年夏天耗電139.7萬度。若所有泵設計選型合理，其效率可到達國家建筑節能標準規定的能效限值，即可節電39.4萬度，節能潛力近28%。1.2.系統構造不合理除設備選型偏大以外，系統構造不合理也是導致能耗偏高的主要原因。〔1〕冷機與泵的連接方式診斷中發現，多臺冷機并聯而部分運行時，一些應關閉的閥門常處于開啟狀況，使不工作的冷機也有水旁通，如此圖1.3所示。在這種情況下，通過工作冷機的流量只要額定流量的50%左右，冷機工作狀態惡化，效率下降。為保證工作冷機的流量不至于太低，開啟不應開的冷凍水泵和冷卻水泵，雖能保證冷機正常工作，卻又使得水泵電耗增長一倍。圖1.3冷機旁通冷凍水示意圖圖1.4泵與冷機連接方式示意圖假如在設計中采取如此圖1.4的方式連接，則既能實現泵的互為備用，又能從源頭上避免冷機旁通的問題。〔2〕新風風道設計對采取新風+風機盤管末端的系統來說，新風的輸送采取傳統的定風量系統即可。在某辦公樓中實測發現，其新風道上設計安裝了大量壓力無關型定風量末端，風機上也加裝了變頻器。其本意是為了保證新風總量，同時調節新風分配。在實際運行經過中通常新風機工作頻率基本上不改變，各定風量末端也都工作在新風閥開度最大的工況下。這種設計不僅造成初投資浪費，而且憑空增長風道阻力部件，增長了風機設計壓頭和運行電耗。〔3〕照明線路設計當前，節能燈具已經較為廣泛的應用到了機構的照明系統中，對降低照明能耗做出了很大的奉獻。但在照明電路設計中，經常出現燈管的控制方式不合理的情況，如不按內外區劃分控制區域，無法調節同一區域的照明密度，以至出現了一個房間的燈只能全部開啟或者全部關閉的現象。這就導致即便工作人員有節能的意識也無法很好的去實現。1.3.盲目提升設計標準空調系統設計中盲目提升設計標準，如提升新風量、提升某些次要功能房間環境控制標準等，也造成較大的能量浪費。例如，某辦公樓中重要辦公區域人均新風量都高于設計規范要求的30m3/h，許多區域跨越100m3/h，健身房以至到達218m3/h，而且在工作時間不間斷運行。這不僅造成風機電耗增長，更使得新風降溫除濕負荷大幅度增長，增長總的耗冷量。除此之外，在一些機構辦公建筑中還發現，對于冷凍機房、空調機房、泵房、以至地下車庫等公共建筑中的次要功能空間，原來采取通風即可知足要求，但是一味尋求高質量而采取了全空調方式，導致大量的風機、水泵和冷機電力消耗。2.施工及初調節問題當前建筑施工經過中，沒有專門的節能監督管理人員對設備的安裝情況、初調節狀態等進行監督和管理，這就使得有些設備誤安裝，或者設計中的節能意圖由于施工的隨意改動而不能得到實現，進而導致系統不能正常運行，白白浪費能量。〔1〕風道施工某建筑整個風系統在交付使用之前沒有進行初調節，一些管路閥門沒有翻開或者根本無法打開，導致風道阻力過大，風機實際送風量遠小于設計風量。診斷中還發現，有1/3的風口與風管沒連接好或者根本沒有連接上，導致大量處理后的新風或空調送風漏在吊頂中，真正進入房間的風量遠遠小于設計風量，這樣不僅消耗大量電能，還可能導致房間內新風量無法知足衛生要求。〔2〕全熱回收設備初調節系統中某些高效、節能的設備，若未經過初調節就直接運行，其功能就無法發揮。某辦公樓辦公區的每個新風機組都設有新排風轉輪全熱回收裝配。其構造如此圖2.1所示。在實際使用經過中，由于出口靜壓傳感器有誤，初調節時又沒能診斷出，導致轉輪下的閥門〔圖中圈出〕一直處于開啟狀況，造成新風旁通，全熱回收效率僅為22.8％。圖2.1某機構辦公樓新排風全熱回收機組工作原理示意圖3.運行調節問題〔1〕運行時間過長某辦公樓空調系統年電耗在60kWh/m2以上，遠跨越一般同類建筑的水平。調查發現，該建筑空調系統在夏季24小時運行，晚上無人時也有一臺冷機開啟并運行。工作人員聲稱是為了知足值班的公務員的要求。但實際是到了夜間樓里基本上沒有人員工作。這時仍開啟冷機、水泵、風機等空調系統設備純屬浪費的行為。〔2〕冷機旁通冷機旁通是系統常見的問題之一，在設計問題中已有提及。但造成這種現象最重要的原因還是運行調節欠妥。停止運行的冷機前后閥門沒有關閉，會導致冷機旁通的現象發生。〔3〕冷機待機電耗以下圖是某建筑冷機耗電量實測結果。從中可看出，非供冷季的10月到4月，冷機每月消耗約2400度電，這是由于在非供冷季，為了使潤滑油堅持一定溫度，冷機停機不斷電，控制柜及潤滑油加熱器帶電造成待機電耗較大。經咨詢冷機廠家的技術效勞人員，確定冷機只需在開機前提早24小時內預熱即可，因而可在非供冷季冷機拉閘斷電，能夠節省這部分待機電耗，每年約1.7萬度電，按每度電0.6元計算，折合約1萬元/年。在供冷季運行時，當前采取三臺輪流工作一天的運行方式，由于冷機待機電耗可觀，若改為每臺冷機工作兩周或一個月，其他兩天冷機拉閘斷電的運行方式，即可進一步降低供冷季時冷機的待機電耗。圖1.6某冷機典型年全年逐月耗電量統計〔4〕自動控制系統調查的機構大樓基本都花費大量經費裝有自控系統，但普遍問題是：自控系統并沒有自動控制，只是起眼睛和耳朵的監視作用，而運行調節等腦子和手臂的作用仍要由人工手段完成。這樣就使得自控系統失去了本來的使意圖義，時間久長，隨著各種傳感器、變送器逐步壞損，整個自控系統也就形同虛設了。這是由于現有樓宇自控行業的一些固有問題造成的，所謂自控應該是在沒有人為作用的情況下，整個系統能夠由測得的一些參數，在各種反應作用下自動調節，使樓宇內的設備系統處于正常工作的狀況。而當前這些自控系統都不能根據節能的需求控制系統運行。4.管理問題〔1〕分項計量當前的供電系統基本上都沒有設計分項計量。分項計量的好處是能夠明確能耗在用能終端的分配情況，進而有利于加強管理，發現節能潛力所在，檢驗各項節能辦法的效果等。對于節能策略的制訂、施行和檢驗，具有主要的意義。它從一個方面具體表現出了建筑節能管理水平的高低。在機構建筑節能事業中，分項計量的改造是應該先行的。〔2〕開窗空調季開窗會造成大量的能源浪費。由于開窗帶來的無組織新風造成的冷負荷能夠到達建筑總冷負荷的一半以上。解決這個問題的關鍵還是在于加強宣傳和管理，提升工作人員的節能意識，避免開空調時開窗的情況出現。〔3〕照明辦公建筑多為板式建筑，自己沒有較多的內區，絕大多數辦公室都有外窗，一般情況下工作時間靠天然采光就能知足基本照度的要求。通常只要在晚上加班或者陰天的時候才需要開燈。但有些工作人員習慣于上班時開燈，導致日間照明能耗較高。某辦公樓在工作日日間照明功率約75kW；若其中50％的燈日間不開，則一年〔250工作日〕可節約用電9.4萬度，按一度電0.6元計算，可節省5.6萬元。5.個別不合理的高能耗環節5.1.信息中心空調能耗偏高隨著辦公建筑信息化發展，越來越多的大型辦公建筑中設有信息中心等特殊功能區。這類區域耗電密度大，測試中部分機構信息中心的電耗以至占大樓總電耗的1/5。這類房間空調用電量高的原因重要有三點：一是功能設備全年24小時運行；二是制冷設備全年開啟；三是為知足機房的恒溫恒濕要求，有時在開啟制冷機的同時，還要用電加熱器補充加熱控溫，用電加濕器加濕，導致冷熱抵消。這就導致其空調電耗遠高于其它辦公區域。但實際上這一類區域的空調有很大的節能潛力。北京地區全年有一半時間不需要機械制冷，而通過有效的引入室外冷量，即可實現排除顯熱和控制溫度的要求。通過改善控制和區域內的氣流組織，避免冷熱抵消，也能使空調能耗大幅度降低。5.2.檔案室、資料室、圖書館除濕機組能耗高機構公共建筑中另一類特殊功能房間是檔案室、資料室和圖書館等，由于檔案資料需要妥善保存，因而需要嚴格控制室內濕度。這類區域人員密度較低，熱濕負荷均較小，但在調查中發現由于設計欠妥，導致空調用電量高，但室內環境控制效果較差。因而需要進一步組織開展研究，給出合理的設計方式和控制策略。5.3.飲用水耗電調查中發現，部分辦公樓內電熱開水器耗電嚴重，以至接近照明系統耗電量。機構辦公樓每層普遍安裝有飲用熱水器。由于安裝臺數太多，開水器有效利用率低，某些熱水器連續24小時運行等問題，導致用電量很大。為此，需要開展專題研究，深切進入分析當前的幾種供給飲用水的方式，并比較各種可能的供水方式的能耗與方便性，最后給出解決辦公室飲用水供給的節能方案。5.4.廚房此次調查中發現，機構公共建筑的廚房能耗普遍較高。這重要與廚房空調、排風和補風等系統有關。根據設計規范要求，廚房需要較大的通風換氣次數要求〔通常為40～50次〕。常見的兩個問題是，一是用完全利用經過降溫除濕處理過的新風來知足此要求；二是廚房有較大的排風量，但沒有設置相應的補風或者補風量不足，導致廚房從樓里其它區域大量抽風，同樣會造成浪費。為保證廚房和餐廳的氣味不過逸到辦公區，廚房需要維持一定的負壓，因而廚房的補風量通常為排風量的85%～90％。實測發現，某辦公樓的廚房位于地下一層，排風機的排風量較大，而廚房新風機從未開啟、又無補風機，造成辦公區大量空氣流入廚房，到達3.48萬m3/h，這部分空氣由辦公區開窗滲入的無組織新風進行補充，相當于增長了新風降溫除濕負荷約182kW，約占冷機制冷量的12%。廚房里分成工作區域和爐灶區域，前者需要供給一定量的處理過的新風以知足工作人員勞動環境的要求