Современные средства управления, интеллектуальные интервальные счетчики и системы интеграции делают доступным большой набор данных, которые могут быть использованы для улучшения операционной эффективности здания. Кроме того, доступно множество инструментов и методов для анализа полученных данных. У менеджеров зданий и операторов могут возникнуть проблемы из-за подобного обилия информации. Какие данные необходимы для эффективного управления энергией? Какой анализ должен быть выполнен, и с какой периодичностью?

Новый Справочник по энергетической информации: Приложения для операций, обеспечивающих энергоэффективность зданий предназначен для пользователей с небольшим опытом или без опыта анализа или мониторинга данных. Книга включает в себя 18 методов анализа энергии и данных о системе управления, а также обзоры ручного и автоматического обнаружения неисправностей и диагностики (FDD).

В этой статье дается обзор содержания руководства и множество методов анализа, применимых при работе с системами отопления и охлаждения. Речь пойдет о гистограммах нагрузки, анализе эффективности и FDD. В заключении дается обобщенная информация о дополнительных методах с обсуждением преимуществ энергосбережения.

Структура руководства. Руководство разбито на пять глав: введение, методы отчетности и отслеживания, основные методы, передовые методы, методы обнаружения неисправностей и диагностики, а также приложения.

Методы отчетности и отслеживания включают в себя подходы к измерению финансовой, энергетической и углеродной производительности. Подходы могут быть применены к конкретным системам здания, однако они наиболее часто используются на уровне сайта или портфолио. Они могут использовать информацию утилиты учета, и не могут не потребоваться интервально-метрические данные, либо временные данные датчика.

Основные методы включают специфический системный анализ и анализ целого здания, а также требуют относительно большей экспертизы пользователей, по сравнению с методами отчетности и отслеживания (рис. 1). Анализ, как правило, требует интервально-метрические данные или другие данные временного ряда, такие, как температура. Это основной набор методов анализа, которые используются для выявления вторичных энергоресурсов и возможности для оперативного повышения эффективности, он же и включает в себя несколько методов, применяемых специально для систем отопления и охлаждения.

Каждый из передовых методов требует интервально-метрические данные и (в наиболее успешно применяемых приложениях) базовую модель, что может помочь оперативно подсчитать ожидаемое или прогнозируемое количество энергии. Хотя они и являются методами наиболее сложными и насыщенными вычислениями в данном руководстве, передовые методы включают меньше операций ручной проверки, чем основные методы и, следовательно, требуют минимального опыта для интерпретации данных. Глава о FDD и приложения содержат более сложные понятия, технические данные и источники.

В справочнике представлен каждый метод анализа, начиная с краткого изложения целей, применяемых систем зданий, частоты использования, целевой аудитории, и основного технического подхода. Далее следует обзор соответствующих коммерческих инструментов и пошаговые расчеты. Остальное содержание книги посвящено толкованию сущности метода и примерам его применения.

Гистограммы нагрузки. Гистограммы нагрузки используются для оценки того, правильно ли измерено и установлено HVAC оборудование, учитывая рабочее остояние здания. Они полезны при выявлении потенциальных модифицированных решений и оптимизации управления многосекторных установок (рис. 2).

Технический подход. Сгруппируйте системно загружаемые измерения в «корзины» или диапазоны, и подсчитайте количество часов, в течении которых работает система. Постройте график, с нагрузкой, нанесенной на ось абсцисс и количеством часов каждой нагрузки, нанесенными на ось ординат (рис. 3). Затем сравните распределение часов работы при каждой нагрузке с уровнем нагрузки на производителя, а также последовательность постановки оборудования.

Интерпретация. Оборудование сконструировано в соответствии с ожидаемыми нагрузками здания и запасом прочности. Если гистограмма показывает, что частые операции при нагрузке значительно ниже номинальной мощности, то сокращение может быть целесообразно. Например, эффективность охладителя "сладкое пятно" обычно составляет от 70 до 80 % от полной нагрузки. С другой стороны котлы, обычно работают при нагрузках ниже 20 %, что представляет собой потерю энергии.

Технические характеристики. Калибровка системы по отношению к фактической нагрузке здания влияет на эффективность работы. Как правило, эффективность системы уменьшается, если нагрузка падает ниже максимальной мощности до условий частичной нагрузки. Поскольку большинство систем не работает на полную мощность длительное время, параллельные единицы часто используются для соответствия мощности и повышения эффективности работы. На рис. 4 показана гистограмма нагрузки для модифицированного анализа охладителя.

Эффективность отопления и охлаждения

Цель. Системы отопления и охлаждения составляют значительную часть коммерческого потенциала нагрузки. Эффективность таких систем обычно ухудшается в силу (1) отсутствия надлежащего технического обслуживания и (2) сложности контроля, что приводит к потери энергии. Оперативная эффективность может быть проверена в соответствии с техническими характеристиками производителя (рис. 5).

Технический подход. Используя интервальные данные, рассчитайте количество нагрева или охлаждения и энергии, необходимой для его производства. Постройте график с отметкой нагрузки на оси х и эффективности на оси y (рис. 6). Сравните показатели, указанные в спецификациях производителя, а также используйте построенный график для определения того, соответствует ли рост эффективности ожидаемому росту. Некоторые системы работают более эффективно при частичной нагрузке, некоторые при полной. Изменения или чрезмерный разброс показателей на графике может свидетельствовать о необходимости контроля поставленных задач.

Интерпретация. Коэффициент полезного действия (КПД) безразмерная мера эффективности, чем больше его значение, тем выше производительность. Киловатт (кВт) за тонну – это обратное измерение эффективности, чем меньше число, тем выше производительность. Для систем охлаждения (в том числе насосов и вентиляторов), КПД ниже 3.5 или более 1 кВт за тонну указывает на относительно низкую производительность. Эффективность работы котла как правило варьируется от 80 до 83 % для условных единиц, от 84 до 88% для эффективных единиц, и от 89 % и выше для высокопроизводительных агрегатов. Эти диапазоны также зависят от типа оборудования и их возраста, климата, условий эксплуатации, пределов системного анализа.

Технические характеристики. Нагрузка, производимая в системах отопления и охлаждения, рассчитывается исходя из измерения расхода, температуры, дельты между необходимостью и отдачей, единиц измерения. Нагрузка котла рассчитываются исходя из потока воды, в то время как нагрузка на печь рассчитывается исходя из показателей потока воздуха. Кроме того, водо-охлаждающе-замораживающие нагрузки рассчитываются исходя из показателей потока воды, в то время как нагрузки прямого расширения и замораживания рассчитываются с учетом потока воздуха.

На рис. 7 показан пример анализа эффективности охладителя.