公共机构节能案例分析

孟昭利

我国公共机构节能案例分析第一节 我国公共机构节能概况

1 、我国公共机构节能 《节能法》和《政府采购法》规定公共机构节能与政府机构相近，它代表公共管理部门，即代表公共利益管理公共事物，并提供公共服务（包括公共设施、城市交通、道路照明等）单位。 如：国防部门、政府机关、事业单位、社会团体和公共服务单位，同时也包括教育，文艺和广播电视，卫生体育、社会福利和科研单位。 2012 年我国公共机构共有 190 万个（见表 1 ）

部门 政府 教育 卫生 社团 科技 文化 体育 其他 总计

数量 (万个 )

44.62 67.60 28.14 21.99 18.95 1.92 0.62 6.6 190.44

比重（%）

23.43 35.50 14.78 11.55 9.95 1.00 0.33 3.5 100

表 1 ： 2012 年我国公共机构统计表

2 、我国公共机构能源消费量表 2 ：我国公共机构能源消费量与年增长率

表 3 ： 2010 年我国公共机构能源消费结构表

年份 2005

2006

2007

2008

2009

2010

能源消费总量（ E ） /108tce

1.67

1.74

1.80 1.85

1.89

1.92

年增长率（ α ） /%

—

4.20 3.40 2.80 2.20 1.60

能源 煤炭 电力 汽油 柴油、煤油

天然气、石油气 热力 合

计比重

（%） 48.02 34.30

8.54 1.09 2.955.10

100

2010 年我国公共机构能源消费量达到 1.92 亿 tce ，占全国能源消费总量 6.19% ，用水量达到 132.54 亿 t 。

3 、公共机构常用能源及用能设备

表 4 ：公共机构常用能源及用能设备项目 用能部门（项目） 能源 设备与装置

1 空调（通风） . 制冷 电力 风机、制冷器、空调、冷却塔

2 采暖、供热（洗洁、饮事） 煤炭、天然气， 液化石油气、电力

锅炉、换热器、水泵、电热器、热水器

3 照明 电力 光源、照明器具

4 交通、运输 石油制品、电力 车辆、船舶

5 办公（会议） 电力 办公用品（设备）

6 输配电 电力 变电站（变压器）

7 发电 煤炭、天然气、石油制品、再生资源

锅炉、汽轮机、水泵、柴油机、发电机、风机，燃气轮机

8 供水 电力 水泵、管道、水池（水箱）

第二节 公共机构节能参量计算方法

1 、能耗计算（ 1 ）综合能耗

Ez = Ei × Ki （ i=1,2…n）

式中：Ez—— 公共机构综合能耗，单位为千克标准煤（ kgce）Ei——i 类能源实物量，实物单位Ki——i 类能源折算标准煤系数i —— 能源种类

（ 2 ）单位建筑面积综合能耗Ezd = Ez/M

式中：Ezd—— 公共机构单位建筑面积综合能耗，单位为千克标准煤每平方米（ kgce /m2 ）Ez—— 公共机构综合能耗，单位为千克标准煤（ kgce ）M—— 公共机构总建筑面积，单位为平方米（ m2 ）

（ 3 ）单位面积综合电耗Edd = Ed/M

式中：Edd—— 公共机构单位综合电耗，单位为千瓦时每平方米（ kwh/ m2 ）Ed—— 公共机构用电量，单位为千瓦时（ kwh ）M—— 公共机构总建筑面积，单位为平方米（ m2 ）

（ 4 ）人均综合能耗

Erz = Ez/R

式中：Erz—— 公共机构人均综合能耗，单位为千克标准煤每人（ kgce/人）Ez —— 公共机构综合能耗R —— 公共机构总人数

（ 5 ）人均综合电耗

Erd = Ed/R式中：Erd—— 公共机构人均综合电耗，单位为千瓦 · 时每人（ kwh/ 人）Ed—— 公共机构用电量，单位为千瓦时（ kwh ）R —— 公共机构总人数

（ 6 ）公务车百公里综合油耗

Eby = Ey/S

式中：Eby—— 公共机构公务车百公里综合能耗，单位为升每百公里（ L/100km ）Ey—— 公共机构公务车总耗油量，单位为升（ L ）S—— 公共机构公务车行驶总里程，单位为百公里（ 100km ）

2 、公共机构能耗限额指标

（ 1 ）公共机构单位综合能耗、电耗、油耗限额限定值表 5 ：公共机构单位综合能耗、电耗、油耗限额限定值

单位建筑面积综合能耗 Ezd

（ kgce /m2·a ）

单位建筑面积电耗 Edd

（ kwh/ m2·a ）

人均综合能耗 Erz

（ kgce/ 人·a ）

人均综合电耗 Erd（ kwh/ 人 ·a ）

百公里油耗Eby

（ L/100km ）

≦ 20 ≦ 58 ≦ 430 ≦ 2450 ≦ 15

2013 年 4 月 15 日《深圳节能》报道《深圳市公共建筑能耗限额标准》规定政府办公建筑人均年电耗限额为 2000kwh/ 人 · 年，单位建筑面积年电耗限额为 90kwh/ m2·a 。

（ 2 ）采暖度日数（ Heating Degree Days ）

是一个反应反映某地气候寒冷程度的建筑采暖参数。假定某地每天室外温度可以选取一个平均值 T℃ ，一年 365 天就会有365 个数据。同时我们选择一个供暖的室内温度 T0℃ ，比如是 T0 =18 ℃ ，于是我们便有一个每年 18℃ 采暖度日数 HDD18 （℃ ×d/a ）。

HDD18 = （ 18 ℃ － T℃ ） i *1d/a其中（ 18 ℃ － T℃ ） i ≤ 0 时，取为零。

同理，如果选择 20℃ 为室内取暖温度时，每年 20℃ 采暖度日数 HDD20 （℃ ×d/a ）。

HDD20 = （ 20 ℃ － T℃ ） i *1d/a其中（ 20 ℃ － T℃ ） i ≤ 0 时，取为零。

结论：某地区采暖度日数大者，表示更为寒冷。

表 6 ：我国北方城市与德国采暖能耗比较

城市 北京 哈尔滨 长春 鞍山 唐山 太原 兰州 包头 德国

纬度 39° 45° 43° 41° 39° 37° 36° 40° 52.5°

采暖度日数 HDD

2699 5032 4642 3283 2853 3160 3094 4017 3043

能耗kgce /m2

26.9 26.1 25.8 33.6 18 18.8 17.4 24 17.6

能耗kwh/ m2

219 212 209 274 147 153 147 194 145

单位度日能耗kwh /m2·HDD

0.0811 0.0421 0.0450 0.0835 0.0515 0.0484 0.0475 0.0483 0.0477

（ 3 ）采暖期

在采暖通风、建筑热工和建筑节能计算中，常把日平均温度低于或等于 5℃ 的天数称为采暖期，采暖期大于 90 天的地区为采暖地区。

（ 4 ）制冷度日数（ Cooling Degree Days ）

与采暖度日数相似的，规定一个室内温度为基准温度（例如 26℃ ）， CDD26 表示一年以 26℃ 为基准温度的制冷度日数。

CDD26 = （ T ℃ － 26 ℃ ） i × 1（ d ）并且（ T ℃ － 26 ℃ ） ≦ 0 时，取为零。（ 5 ）制冷度时数

同理，如果一年 8760 小时中每个小时选择一个平均温度来决定制冷，称为年制冷度时数 CDH 。

CDH26 = （ T ℃ － 26 ℃ ） i × 1（ h ）并且（ T ℃ － 26 ℃ ） ≦ 0 时，取（ T ℃ － 26 ℃ ） i =0 。通常还是取 CDD 进行计算，虽然 CDH 更为准确，但数据很难获取。夏日制冷随时间变化很大，实际上以制冷的度时数比度日数更为有效；比如夏天最热时刻，可以在温度≧ 30℃ 才制冷，其制冷时间就更少了。

3 、节能量、温室气体减排量计算

△E ＝ EB － E

其中：△ E—— 节能量（ tce ） EB —— 基准能源消费量（ tce ） E —— 实际能源消费量（ tce ）

（ 1 ）节能量计算

（ 2 ）节电量计算

△Q ＝ QB － Q 其中：△ Q—— 节电量（ kWh ） QB —— 基准用电量（ kWh ） Q —— 实际用电量（ kWh ）

（ 3 ）节能率（ ɑ）计算

①定比节能率EE

E

E

E

B

其中：△ E—— 节能量 EB —— 基准能源消费量， E—— 实际能源消费量。

或：

其中： eB —— 基准年单位产品能耗（ kgce/ 单位产品） e ——目标年单位产品能耗（ kgce / 单位产品）注：节电率计算相同

B

B

e

ee

②环比节能率

n

BE

nE

EnE

1

1n

， n 为统计期年数

“十一五”期间单位 GDP 能耗下降 20% ，其每年环比节能率

%365.404365.095635.018.015

表 7 ：节能率 α 数据表

图 1. 节能率 α 数据图

能源效率增量

α

•1). 国家统计局等《第一次全国污染源普查公告》 2010 年 2月 6号•β-co2减排系数

(4)温室气体减排量计算

能源 煤炭 石油 天然气 化石能源 电力 总发电量 火电

β （ kgco2/kgce)

2.71 2.13 1.65 2.55 β （ kgco2/kwh) 0.631 0.797

2).简便计算 β推荐值能源 2.5kgco2/kgce电力 0.8-1.0kgco2/kwh

表 8 二氧化碳 β 数据表

案例一：宾馆节能案例

1. 概况 建筑面积： 60000m2 制冷面积： 54000m2 560 间客房

能源 数量等价值 当量值

tce % tce %

电力 500万 kWh 1680 72.6 614.5 49.2

柴油 400t 582.8 25.2 582.5 46.6

液化石油气 30t 51.4 2.2 51.4 4.2

合计 2314.2 100 1248.4 100

能源消费量

18

2. 主要用能设备设备 功率 数量 主要工作参数

(1) 冷却水系统制冷机组 560kw 2 制冷量 800RT

540kw 1 制冷量 750RT （备用）水泵 60kw 2 560 m3/h ， 25m( 备用 )

60kw 2

水泵 60kw 2 750 m3/h ， 17.5m( 备用 )

60kw 2

冷水塔 15kw 3 700 m3/h( 两备一用 )

(2) 炉燃油锅炉 140 万

kcal2 直燃式 ( 一备一用 )

19

续前表设备 功率 数量 主要工作参数

(3) 换热器板式换热器 （新楼） 2 换热面积 7m2，并联热媒泵 6kW 2 Q ＝ 50m3/h，扬程 20m

热水泵 2.2kW 2 Q ＝ 12.6m3/h，扬程 20m

板式换热器 （旧楼） 3 换热面积 14m2一用两备热媒泵（旧楼） 1.5kW 3 Q ＝ 25m3/h，扬程 8m，一用两

备热水泵（旧楼） 1.5kW 1 Q ＝ 25m3/h，扬程 8m

循环泵（旧楼） 1.5kW 1 Q ＝ 25m3/h，扬程 8m

板式换热器（采暖） 2 F ＝ 24m3，并联热媒泵（采暖） 8kW 2 Q ＝ 84m3/h，扬程 21m

采暖二次循环泵 30kW 2 Q ＝ 160m3/h，扬程 32m

采暖二次循环泵 30kW 1 Q ＝ 200m3/h，扬程 32m

(4) 风机新楼大堂风柜 3×4kW 2 风量 Q ＝ 36000m3/h

西餐厅风柜 4×4kW 1 风量 Q ＝ 48000m3/h

新楼三楼风机组 0.75kW 2 风量 Q ＝ 4000m3/h

新楼五一九楼风机组 3.6kW 5 风量 Q ＝ 8000m3/h

旧楼大堂风柜 4×4kW 1 风量 Q ＝ 42000m3/h

旧楼二～七楼风机 4.4kW 6

4#楼三～四楼风机组 4.4kW 4

案例二：医院节能改造案例 摘自 :田伟等，《建筑科学》， 2011 年 4期医院建筑物比其他公共建筑物如宾馆、写字楼、学校等复杂，耗能较多，是一般公共建筑的 1.6-2.0倍，主要用能方式有热水、空调、照明。

影响能耗的因素有：1 、地域差异2 、建筑物新旧3 、医院规模4 、后勤管理

2009 年上海卫生局能耗指标考核计算公式

床日耗能量

医院 上海市精神卫生中心 上海市曙光医院（东部）

上海市公共卫生临床中心

年份 2007 2009 2007 2009 2008 2009

年床日数 341640 337623 207757 217420 107902 112431

年门诊量（人数）

370475 480705 430363 752750 154298 186473

当量年床日数 * 465132 497860 351211 648337 159335 174589

年耗电量 /kwh 4564020 3632997 8038022 8213498 8453481 8962762

/tce 1492.4 1188 2628.4 2685.8 2764.3 2930.8

床日耗电量/kwh/床日

9.812 7.297 22.9 17.5 53.1 51.3

年耗柴油量 /t 388.3 360 —— —— —— ——

/tce 566.5 524.6 —— —— —— ——

医院 上海市精神卫生中心 上海市曙光医院（东部）

上海市公共卫生临床中心

年份 2007 2009 2007 2009 2008 2009

年耗能总量 /tce 2059.0 1712.5 3829.9 4032.3 4769.6 4923.4

当量床日耗标准煤量 /kgce/床日

4.43 3.44 10.9 8.6 29.9 28.2

床日耗柴油量/kg/床日

0.84 0.72 —— —— —— ——

年耗燃气量m³/床日

—— —— 989483 1108893 1651414 1640954

年节电率（ % ） 25.6 23.4 3.2

年节能率（ % ） 22.3 21.1 5.7

注：当量（年）床日数 * = （年）床日数 + （年）门诊量 / （人数） /3

案例三：高校照明节电 摘自 :东北大学，薛必春，刘东生

高校照明用电量约占全校用电总量 40-50% 。

1 、提高节电意识2 、加强照明用电管理3 、科学选择光源与灯具4 、合理选择照度与照明方式（ 1 ）满足照明功能的效果要求（ 2 ）满足照度要求条件下，选择一般、局部的混合照明（ 3 ）充分利用自然光

5 、正确选择照明控制系统的节电技术 ( 随手关灯 )（ 1 ）路灯控制器要选择专用自动控制仪作为主控制设备，使路灯的开闭随路面光的照度而自动调整开闭时间，并可选择单路或双路控制。（ 2 ）在教室选用智能开关控制器。自动开灯，自动关灯。（ 3 ）推广使用高科技节电产品。现行的节电器可以有效过滤电网电路中的瞬变浪涌，提高设备运行效率，延长使用寿命。

6 、对电路进行无功补偿，提高功率因数 可采用单灯补偿和集中补偿。单灯补偿就是在每盏灯上并联一个适量的电容器进行补偿。集中补偿是将电容器集中装在配电装置中，其优点是安装简单、运行可靠、利用率高、维修保养方便。（ 1 ）提高功率因数可减少功率损耗。如果线路导电电阻为 R ，线电压为 U ，功率因数为 cosφ ，则其功率损耗为：

在有功功率一定的情况下， cosφ越低，功率损耗越大，设法将功率因数提高，可使 ΔP减小。（ 2 ）提高功率因数可减小电力线路的电压损失。（ 3 ）提高功率因数可提高设备利用率。（ 4 ）提高功率因数可减小电流，有可能使变电设备和配电线路降低容量等级。

7 、保证三相照明负荷平衡，提高供电效率

• (1).三相电流平衡• 中性点电压为零 , 零线的电流为零 , 设相电流为 I,导电电阻为 R,则功率耗损为

• △P1=3I2R ×10-3(kw)• (2).三相电流不平衡• 电流分别为 1.0I 1.5I 0.5I 则功率损耗为• △P2=[(1I)2R+(1.5I)2R+(o.5I)2R]=3.5I2R×10-3

8 、选择合理导线和供电方式（ 1 ）影响照明线路损耗的主要因素之一是供电方式。照明网络有三相四线、二相三线、单项二线制接线方式。不同的供电方式其线损也不一样，三相四线式供电比其他供电方式线损小得多，照明系统应尽可能采用三相四线制供电。表 1列出了供电距离、导线导体总重量相等时， 3 种方式的线损比较结果（设单向二线损耗为 100% ）。 表 1 ：不同供电方式的线损

供电方式 损耗 /%

单相二线两相三线三相四线

1005628

8 、选择合理导线和供电方式（ 2 ）优化照明线路的走向及对旧线路进行改造，减少线路上的电能损耗。在负荷不变的情况下，优化线路的供电路径和换粗导线截面，减少线路电阻可以到达降损节能效果。假定换线前、后的导线电阻分别为 R1 、 R2 ， 则换线前的功率损耗为 ΔP1= 3I2R1×10-3

换线后的功率损耗为 ΔP2= 3I2R2×10-3

换线后功率降低损耗百分比率为

。表 2 ：导线更换前后的电阻及降损率导线换粗前 导线换粗后 降低损耗型号 电阻 /Ω·km-1 型号 电阻 /Ω·km-1 /%

LGJ—25 1.38 LGJ—35 0.85 38.4

LGJ—35 0.85 LGJ—50 0.65 23.5

LGJ—50 0.65 LGJ—70 0.45 29.2

LGJ—120 0.27 LGJ—150 0.21 22.2

9 、随手关灯的节电效益设 m—— 一天需要开灯时数 n—— 一天需要关灯时数 α——按时关灯与永不关灯情景的节电率则 m+n = 24 （小时）

表 3 随手关灯的节电率 α （ % ）

需开灯时数m （小时）

需关灯时数n （小时）

节电率α （ % ）

情景

24 0 0 地下建筑

18 6 25.0

15 9 37.5

12 12 50.0

9 15 62.5 路灯、办公室6 18 75.0 居家0 24 100.0

10 、 ( 表 4) 照明主要光源技术参数表种类 光效

（ 1m/w ）

显色指数（ Ra ）

色温（ K ）

寿命（ 100 小时）

1 白炽灯 10-13 100 2800 1-1.5

2 卤钨灯 25 100 3000 2-6

3 普通荧光灯 70 70 全系列 10

4 三基色荧光灯 93 80-100 全系列 11

5 紧凑型荧光灯 60 85 全系列 6

6 高压汞灯 50 45 3300-4300 6-20

7 金属卤物灯 75-95 65-92 3000-5600 6-24

8 高压钠灯 100-120 23-60-85 1950-2500 4-8

9 高频无极灯 55-70 85 3000-4000 4-8

10 低压钠灯 200 1750 2.8

11 LED灯 60-120 60-80 3000-6000 10-20

案例四：变压器经路运行 摘自 : 上海电机技术高等专科学校 周芝峰 /张星文献

表 1 ：负荷计算表设备（ i ）

装机容量Pi PIw ）

需要系数 αI

cosφ tgφ Pjsi（ kw ）

Qjsi kvar

SjsikvA

（ 1 ） （ 2 ） （ 3 ） （ 4 ） （ 5 ） （ 6 ） = （ 2 ） ×（ 3 ）

（ 7 ） = （ 6 ） × （5 ）

（ 8 ）

1 、车（铣）床 1270 0.17 0.68 1.33 216 287

2 、办公室照明 238 0.8 0.8 0.75 102 89

3 、教学楼照明 350 0.7 0.8 0.75 245 183

4 、宿舍照明 85 0.7 0.8 0.75 60 45

5 、阅览室照明 145 0.9 0.8 0.75 131 98

6 、食堂 168 0.5 0.7 1.00 84 84

合计 2256 838 786 1148

1 、负荷计算公式

有功功率 Pjs = Pi × αi = 838kw

无功功率 Qjs = Pjsi · tgφi =786kvar

视在功率 Sjs = Sjs · i=1148kvA

总功率因数 cooφ1 =0.73 ， tgφ1 =0.79

2 、零功功率补偿

系统的总功率因数 cooɕ=0.73 ，要补偿到 0.9 取 cooɕ2 =0.9 ，则 tgɕ2 =0.484 即可确定无功功率的补偿量为： Qjs － Pjs ×tgɕ2 =786 － 838 ×0.484 = 398kvar 实际取无功补偿的容量为 400kvar ，则补偿后的计算负荷为

如果再取同时系数为 0.8 的话，则实际计算负荷为 922 ×0.8 = 737 kVA 。 这个数值可以作为选择变压器的依据。

3 、变压器容量计算

（ 1 ）变压器的负荷率 根据效率（ η ）的定义

假设变压器的容量为 S ；功率因数为 cooɕ ；负荷率为 m ；铁损为Wi ；额定负荷下的铜损为 Wc 。则（ 1 ）式可变为

变压器的效率是随着负荷率的变化而变化的。当 时，效率 η呈最大值。通常负荷率在 50%-60%之间效率最高。实际选用变压器时，要考虑初投资等多种因素，一般新建变压器的负荷率不能高于 70%-75% 。

WcWim /

（ 2 ）变压器容量选择

该校变压器的总容量应在 800kVA左右即可满足要求，但是，并不能做到经济运行。那么选多大容量合适呢？假设变压器的负荷率为 60% ，根据负荷率的公式有：

则： =1228kVA ，

根据国家标准，变压器的容量应选用 1250kVA 。所以，变压器的实际负荷率为：

满足经济运行的变压器容量应选用 1250kVA 。

4 、供电方案

变压器的容量确定后，还要讨论使用几台变压器 ? 1.安装一台 1250kVA 的变压器。 优点：现有变压器室可以满足要求，不必增加建筑施工 . 缺点：低压线路较长。 2.安装两台 630kVA 的变压器。 优点 : 可以使变压器靠近负荷中心，低压线路损耗小；两台变压器相互联络，互为备用，可以灵活调度，更为安全、可靠。 缺点 :需要再建发电室。 采用两个变压器可以优化运行 , 节电效果更好。

5 、变压器能耗

变压器的损耗包括铁损Wi 和铜损Wc 两部分。其铁损只取决于变压器的材料和制作工艺，与负荷无关，即： Wi =constant 。而铜损却和负荷率 m 的平方成正比。 （ 1 ）采用一台 1250kVA 变压器时的能耗 如果采用一台变压器，只要有一处用电，变压器就要运行，其工作时间是每年 365 天。 1250kVA 变压器的损失额定值为： Wi =2kW WC =11.8 Kw 所以， W= Wi + Wc × ㎡ = 2+11.8 × （ 59% ） 2 =6.10kVA 一年 365 天中所耗电能为： N = 6.10 ×365 ×24 =53436kWh （ 2 ）采用两台 630kVA 变压器时的能耗 当变压器满载时，主要是铜损，而在轻载或空载时，铁损是不变的，所占比重就要上升。

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