节能建筑能源设备多目标综合优化策略

丘应伟

广州市天健兴业房地产开发有限公司

摘要：建筑节能涉及规划、建筑、结构、暖通、水电、景观等各专业领域，各领域依据自身特点和技术措施使节能效果得以实现。本文通过阐述材料设备设施节能检测验收普遍存在的问题，提出通过做好材料设备选型、提高总的能源利用效率和用能效率，采取错峰用电、蓄冷储能等方法以实现真正节能，同时提出采用创新技术作为常规配置和普及应用的可行性优化策略。

关键词：节能建筑；错峰用电；蓄冷技术；能耗比

1．建筑设备节能主要设施检测

1.1外墙屋面围护结构：性能检测主要包括：墙体屋面材料的导热系数、密度、抗压强度/压缩强度；墙体传热系数；外饰面砖太阳辐射吸收系数；门窗幕墙气密性、水密性、抗风压性、传热系数；门窗玻璃遮阳系数、可开启面积比例、可见光透射比；这些组成部件的设计对建筑节能检测能耗、环境性能起到了重要影响。

1.2供配电与照明、通风与空调：一是对供电质量检测：电源电压偏差、谐波电压电流，二是平均照度，照明功率密度测试节能符合情况；三是风机与水泵能耗与功率，风机主要是单位风量耗功率，比如普通通风系统送、排风系统标准规定值小于0.32W/（m3/h），生活水泵采用变频控制系统来节能。其他还有能效比、耗损率如：换热器效率，冷、热管网输送效率或损耗，循环水泵的单位输冷、热耗电量，冷水机组的能效比等项目。

1.3能源的转换和利用装置：设置太阳能、风能、地能等可再生能源利用装置，应用蓄冷技术，包括雨水回收系统，太阳光源利用系统配置等。还有通过对环境指标的调整，比如绿化率，硬化路面分布及路面遮阳技术等，减小热岛效应，降低既有建筑环境问题带来的能耗损失。

2节能建筑检测常见问题

2.1照明功率密度不理想

通常建筑设计图纸均能依据《公共建筑节能检测标准》JGJ/T177-2009，《居住建筑节能检测标准》JGJ/T132-2009，《建筑照明设计标准》进行设计，在实施过程中，塔楼部分普遍采用LED筒灯和吸顶灯，都属于低功率高照度产品，能达到节能指标，往往出现矛盾的通常是地下室车库部分，采用LED灯和采用三基色荧光灯的选择问题，现阶段，灯具采用三基色荧光灯，仍然能达到照明指标参数，但实际使用时，灯具不节能，比采用LED灯的耗电量要大得多，市场上也出现了很多车库照明改造的例子，经济节能效益可想而知。

2.2风机功率大风量不达标

风机能耗比低，市场上较多风机产品，采用了大功率电动机，风机的叶轮、轴承和皮带传动效率不理想，本身风机风量和功率存在差异，等效等级为3级的平均水平，属大功率低风量的低效能风机产品，建筑设计即使充分预留了余量，但实际施工方采用了能效比低甚至是伪劣假冒产品，风管安装的严密性又不理想，在检测过程中单位风量耗功率无法达到标准值，出现不合格整改了再整改的现象，即使合格都处于临界合格的边缘。

2.3峰谷平用电量差距大

后期使用功能变化与原设计用途偏差较大，首先是三相不平衡，其次是峰谷平用电量差距大，峰值用电量大，谷值用电量小，产生用电总价偏高，同样体现不节能。

3节能工程中的主要解决措施

绿色建筑总体技术措施有：节地与室外环境技术措施、节能与能源利用技术措施、节水与水资源利用技术措施、节材与材料资源利用技术措施、室内环境质量技术措施、提高与创新技术措施。各措施内容又包括各专业对应的技术措施，建筑电气给排水等技术措施。

3.1.提高围护结构各组成部件的热工性能；

选择围护结构组合优化设计方法、技术可行、经济合理的围护结构。在夏季减少室外热量传入室内，在冬季减少室内热量的流失，从而减少建筑冷、热消耗。尽量减少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率。

3.2提高终端用能效率和总能源利用效率；

3.2.1选用高能效的暖通空调设备系统，不采用电直接加热设备作为供暖空调系统的供暖热源和空气加湿热源，风机水泵能耗等级为1级2级内的产品为佳，建立品牌库，坚决使用优质能耗产品。

3.2.2采用LED灯作为主要照明，LED技术发光效率有了很大的突破，白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4，而且现阶段成本也有了较大幅度的下降，同时质量和寿命都非常有优势，加智能光控，满足精准控制的同时照明能耗显著节约。

3.2.3错峰用电用能，比如汽车充电桩的充电使用时间，快充和慢充的设计思路，在谷阶段用电投入充电，在峰阶段减少使用。

3.2.4提高总能源利用效率，从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中，能源损失很大。学术界提出了区域综合能源系统（integratedlocalareaenergysystem，ILAES）的概念，通过电/气/热等多种能源系统的统一规划和协调运行，一方面可促进新能源的充分利用，提高可再生能源的渗透率，另一方面可实现不同能源之间的优势互补，提高能源的利用效率，最大限度地提高能源利用效率，如热电联产（CHP）、冷热电联产（CCHP）。

3.3利用新能源

在节约能源、保护环境方面，新能源的利用起至关重要的作用，包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等。利用太阳能，可以建成光伏电站和“太阳屋顶发电”，还有技术比较成熟的太阳热水器；太阳能吸收式制冷技术出现较早，目前已应用在大型空调领域；农村地区采用生物质发电，禾杆发电等技术。

4建筑内部设备采用创新技术作为配置策略

现阶段建筑项目，新能源虽然有规定要配置，节能设计和验收要求都有这些如太阳能，雨水回收系统等，但实际过程中，设计不完善，建设过程流于形式，因此并没有在建筑中得到普及使用，实际使用无论从效率和运营上都远达不到预期，很多设备设施处于闲置状态。主要原因：一是建设使用者制造和运营意识薄弱，消极运营效果不良；二是创新技术有待加强用之于民，不断研究不断进步提升自身技术，降低成本；三是专业维护专业人员欠缺。归根到底还是没有列入建设常规配置的产物，原因多方面的，如下列举几块，应重点研发作为常规配置，让真正的节能建筑普及大众。

4.1照明光源策略：照明系统使用太阳光源利用率作一定比例的规定，利用太阳光折射原理，通过聚光和散光的镜面折射，通过屋面外墙接光设备，让外面的光源汇集到光孔管中，集中光源通过光孔管道传输至楼层需要的位置，设置散光口，形成自然光源照明装置，让建筑物公共场所公共空间在白天做到基本不需要电力照明，电力光源与自然光源双通道，光照纳入照明验收指标当中，设计真正的光明建筑。

4.2室外设备策略：园林绿化照明、泛光夜间照明，采用市电和太阳能、风能双电源供给模式，优先使用太阳能风能发电蓄电。

4.3太阳能技术：综合建筑有规模的使用太阳能，比如外墙外窗采用太阳能技术，实现太阳能空调的效果，二是使用太阳能发电和市电作双电源供给，对局部照明区域的LED灯，疏散指示标志除市电和电池组供电外，再加太阳能发电为储存电能，应在建筑标准设计中纳入设计规范的范畴。

4.4错峰用电与蓄冷技术：采用谷时用电储存，补充峰值用电的措施，目前比较成熟的是冰蓄冷技术，在发达国家，60%以上的建筑物都已使用冰蓄冷技术。目前我国推广应用市场巨大，节约费用价值巨大。目前，我国大多数城市大工业用电实施峰谷平不同时段不同电价的政策，下面以广州市10KV大工业用电300KW功率冰蓄冷机组和中央空调机组为例说进行分析。

通过上表数据，设定上班时段建筑项目300KW功率中央空调满负荷运行，上班时段计为上午8时至下午18时，按上表，平时负荷使用了8个小时，峰时负荷使用了3个小时，总用电费为：（310.44元*3）+（191.79*8）=2465.64元；采用300KW冰蓄冷机组夜间补充谷时8个小时的制冷工况，理想状态下可代替建筑上班时段平时负荷8小时的制冷工况，这里说的理想状态是指冰蓄冷量不损失，则理想状态总节省费用为：（191.79元-100.53元）*8=730.08元，节省率占比30%。假定夜间保温状况差，冷量损失30%，则计算谷时8小时实际利用率30%计算，有效运行时段为8*（1-30%）=5.6小时，损失状态总节省费用为：（191.79元-100.53元）*5.6=511.06元，节省率占比20.7%。总体来说，采用冰蓄冷机组补峰能节费20%到30%之间，按此功率的建筑，每月使用30天空调系统计算，该建筑每月可节省2万元，利用峰谷电价，移峰填谷作用显著，是电力需求侧管理的重要措施。

冰蓄冷技术在夜间电网低谷时间，利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来，而在白天空调高峰负荷时，将所蓄冰冷量释放出来满足空调高峰负荷的需要，实现电力移峰填谷，既转移电力高峰负荷，也缩减了能源费用支出。在配置策略方面，以设计循环周期（如设计日或周等）的负荷及其特点为基础，按电费结构等条件对系统以蓄冷容量、释冷供冷或以释冷连同制冷机组共同供冷作出最优的运行安排考虑。现阶段，可小规模的采用此方面技术，以点带面的进行实施，作为建筑的标配的内容，虽然布置该技术初期需要一定的投资，但其在运营费用及能源上的显著节约，建议列入常规配置。

结束语：

现阶段能源供需关系的日益紧张，建筑节能规定也已全面推行，但整体水平还处于较低的阶段，此文意为节约能源贡献自己的一份力量，提倡要切实推行创新技术落实于节能建设中，真正利用太阳能、风能，做好错峰用电、蓄冷储能完善电力需求侧管理，节能课题，任重道远。

参考文献：

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［2］吴德骏．广州电子技校教材部《楼宇设备自动控制》广东高等教育出版社，2006年

［3］林威，靳小龙，穆云飞，等.区域综合能源系统多目标最优混合潮流算法[J].中国电机工程学报，2017，37（20）：5829-5839