关于香港特别行政区政府办公楼的能源管理和效率的提高过程的研究

文章来自energyandbuildings2008年（04）1关于香港特别行政区政府办公楼的能源管理和效率的提高过程的研究JojoS.M.Li香港特别行政区机电工程署，中国香港九龙摘要：对香港的19个政府办公楼进行了能源管理的研究。讨论和研究了评估政府办公建筑能源管理中政府办公楼的特点、困难和结果。通过对过去三年政府办公楼能源消费数据分析得出了基于单位面积的平均能源使用指标。许多因素会影响建筑的能源使用，如建造时间和建筑总面积。在对政府办公楼实施能源审计后，认同和提倡了能源管理。同时建议了提高能源管理的运作方式。关键词：能源审计；能源使用指标；能源管理；节能1前言在香港，目前电产生的二氧化硫、氮氧化合物和可吸入悬浮粒子分别占到了总排放量的91%、49%和48%。同时也产生了大量的温室气体。减少电的消耗量可以直接提高当地的空气质量，有助于解决全球变暖的问题。政府每年消耗21亿多千瓦时电或者19亿美元。作为一个主要的电力消费者，使其更加高效节能，并且在节能方面为社会树立一个好的榜样是非常重要的。政府一直在努力推广建筑能源效益守则（BECs），它包括总热传递值（OTTV）在建筑中的实践，以及不同建筑服务系统的能源效率的准则。新设计的政府建筑已经完全符合建筑能源效益守则。这些准则通过设定最低设计要求来满足能源效率的要求。然而，根据预测，很大比例的现有政府办公楼在接下来的20-30年里仍将被继续使用，因此，首先需要考虑的是改善现有建筑物的性能。2政府办公楼的特点这19个政府办公楼位于全香港的不同地区，代表了香港近35%的政府建筑。与其他类型的商业办公建筑相比，它们是独特的。它们通常是连用大楼，容纳了具有不用部门业务需要的不同政府部门。各个部门提供各种各样的服务，包括一般行政、数据服务中心、休闲活动和紧急任务等等。例如，其中一个连用部门是政府化验所，它为社会提供分析、法医和咨询服务。它的工作与食品科学、化学计量学、DNA检验、毒物学和药物密切相关。为了保持他们的分析服务和使得所有的测试在承诺的周转时间内完成，要求空调、某些地区的自动提取系统和制冷设备24小时供应。因此，这将导致建筑服务系统不同的工作计划和不同的能源消耗情况。在香港，政府办公楼的建筑服务工程系统的设计基本上遵循了国际标准和准则，例如，空气调节系统的设计一般遵循美国社会暖气、制冷和空气调节设计（ASHRAE）或者特许机构的建筑服务设计（CIBSE）。3能源使用的季节变化政府机关使用的能源主要是电力，而天然气和柴油的使用很少。图1显示了被检测的政文章来自energyandbuildings2008年（04）2府办公楼在2004、2005和2006年的每月平均能源消耗总量的基本情况，还有每月的平均室外气温。香港的气候属于亚热带，从五月初到十月底的近半年时间里都是趋于温和的。根据图1，所有检测的政府办公楼都显示季节性的能源使用与室外气温的季节变化规律相似。图1、2004年-2006年能源消耗和室外平均气温由于大多数被检测的政府办公楼没有为不同的建筑服务设施提供独立的计量，估计空调和通风系统使用的能源只能通过参考配电系统的设计容量来推导出来，大约为40-50%。这可以表明，空间机械制冷和除湿所消耗的能源主导了总的能源消耗。其他服务系统如电梯系统、通用电力和照明所消耗的能源在一年之中基本上是恒定的。4能源使用指标在这项研究中，各政府办公楼在2006年的能源管理以能源使用指标（EUI）的形式被估计，它是通过每年的能源消耗除以总建筑面积得到。它考虑了由于不同建筑面积而产生的能源消耗不同，并且被用于比较特征相似的建筑的能源消耗。收集近三年这19个政府办公楼的效用计费数据，并通过现场调查和测量分析加以补充。超过2000m2的装有空气调节设备的房间的能源效率等级介于220和310千瓦时/m2之间，这相当于每年的能源使用指标为792-1116MJ/m2。另一方面，基准测试工具是为香港不同类别的建筑物而设计的，用于获取有关能源消耗等级的深入的数据。50%政府办公楼的指标大约为827MJ/m2，因此，如果场地的指标低于827MJ/m2，则被认为是更加有效的，若高于827MJ/m2，则被认为是效率较低。4.1能源消耗基准比较政府办公楼的能源消耗指标各有不同，见表1。平均的EUI为871.1MJ/m2，只有6个被检测的政府办公楼超出了建议的EUI1116MJ/m2。另一方面，10个被检测的政府机关达到了文章来自energyandbuildings2008年（04）3建议的能源消耗指标792MJ/m2。同时，这19个政府机关相对公布的基准的百分分布曲线如图2所示。其中，从能源审计发展而来的百分基准与计算百分曲线是一致的。此外，从50%能源审计获得的平均基准值约为770MJ/m2，比公布的指标低约7.4%。表1、能源使用指标的统计汇总图2、政府办公楼能源消耗总百分比分布曲线4.2EUI和政府联用办公楼用户数量的对比影响政府办公楼电力使用的潜在因素应该参照相似的研究。由于政府办公楼通常是出租给不同的政府部门，很难追踪和控制联用建筑中不同租赁用户的电力消费。图3显示了EUI和建筑中联用办公用户数量之间的关系，并且这里也没有一个特殊的模式来联系这两个参数。尽管最高的EUI代表了24小时办公的部门，但是拥有4或者5个联用办公用户的政府建筑与拥有15个或者更多的联用办公用户相比，可以达到差不多的EUI值。文章来自energyandbuildings2008年（04）4图3、EUI和政府机关联用办公用户数量之间的关系4.3EUI和政府机关总建筑面积的对比这些建筑的建筑面积在4064和109000m2之间，其总建筑面积大约为797500m2。图4显示了EUI和政府办公楼建筑面积之间的关系。对于建筑面积小于37000m2的建筑，最高和最低EUI百分比之间的差值可达约300%。另一方面，对于建筑面积大于37000m2的建筑，差值仅为73%。此外，几乎所有建筑面积大于37000m2的建筑满足1116MJ/m2的能源效率等级。这是因为拥有较大建筑面积的政府办公楼通常是非常重要的，被认为是促进能源效率项目的战略场所。而在较小面积的政府办公楼之间的较大范围的EUI值，可能是由于采用了较不严格的能源效率方案。图4、EUI和政府办公楼建筑面积之间的关系文章来自energyandbuildings2008年（04）54.4EUI和政府办公楼建造时间的对比被检测的政府办公楼的建造时间在1980和1999年之间。如图5所示，没有一个显著的模型曲线来连接这19个政府办公楼的建造时间和EUI值。综上所述，很难建立EUI和预期影响建筑的能源性能的因素之间明显的相关性。这可能是由于样本大小有限，或者占有者多变的运转模式。同时，人们认为政府办公楼的能源性能更多的取决于能源管理实践，而不是固有的因素。图5、EUI和政府办公楼建造时间之间的关系5能源管理机会的认同通过对19个政府办公楼的能源审计，实现能源效率的方法和谈话被精选，来确定哪些在技术上更适合被叫做能源管理机会（EMO）。这个术语代表能源可以被明智的使用以节省资金的方式，可以根据成本和实施的复杂性来按类别进行优化。5.1用发光二极管代替现有的出口标志最近几年，发光二极管（LED）型出口标志大力发展并被广泛采用，因为与转换型荧光出口标志相比其能耗较低。发光二极管是一些很容易融入电路的微小的灯泡。光是由半导体材料中电子从一个能量级运动到另一个时所产生的。LED型出口指示牌的电路功率只有3瓦，节能超过了80%。由于出口标志一年中每天都是24小时工作，节约的能源总量将是非常可观的。此外，高品质的LED灯可以持续工作超过50000小时（或5.7年），通过采用LED灯，预防性维护可以从一年一次延长至5年多一次。5.2使用T5荧光灯代替现有的T8荧光灯参考类似的有关政府建筑的研究，表明通过使用更加有效的照明系统，可以获得大量的文章来自energyandbuildings2008年（04）6能源节约。办公照明普遍采用日光灯，T5灯是新开发的优化能源消耗的日光灯，由于其轻薄的外形，它们很容易被识别。通过电子镇流器的高频率使用，提高了能源节约。这些镇流器是新型灯管所特定使用的。根据以往改造经验，T5电子镇流器日光灯照明系统比传统的T8电子镇流器系统能源效率高约38%，同时工作平面光照由原来的500勒克斯增加至700勒克斯。T5照明在所有政府办公楼新安装系统中普遍被采用。此外，在一些审计区域，剩余的旧照明系统应该改进成T5系统，以提高能源效率和减少电费开支。5.3水制冷空调系统在香港，空调的使用占了我们总用电量的很大一部分比例。在2005年，商业部门的空调消耗了大约28%的总用电量。不断增加的人口和经济的进一步发展将继续增加对空调的需求量。水制冷空调系统比传统的空气制冷的能源效率要高14-35%，主要是因为制冷剂可以冷却到较低的温度，并在较低的压力下冷凝。在较低的冷凝压力下，压缩机可以做更少的工作，这样消耗的能源就会减少。广泛采用水制冷空调系统，特别是在政府办公楼中，是一个有效的节能措施。在调查的政府办公楼中，19所中的7所由于他们优越的地理位置，已经采用海水制冷空调系统。2000年，在机电工程署（EMSD）和其他政府部门的支持下，香港特别行政区政府发起了在非住宅建筑中更广泛的使用淡水水制冷空调系统的实验计划。因此，随着空气制冷机组的服务寿命终结，他们将被更具能源效益的水制冷机组所代替。6能源管理实践的工作要求6.1节能目标的设定作为政府经济活动的一部分，为了提高绿色管理的实践，在2003年，政策委员会已经发出通函，并决定办事处和部门领导应该尽最大努力减少能源消耗。以财政年度（FY）2002/03为基准年度，通函宣布所有办事处和部门应该达到的目标和方针是在2003/04，2004/05，2005/06和2006/07年度各自减少其能源消耗（以千瓦时计）1.5%，3%，4.5%和6%。虽然政府部门总能源消耗正在增加，主要是由于新设备，服务的新增需求和其他工作需要，在标准实施之后，政府部门的能源效率已经限制改善。6.2明确能源管理责任的管理结构在宣布能源节约目标之后，为政府办公楼使用者组织研讨会是很有必要的。机电工程署举办了一系列面向所有政府部门的研讨会，旨在全面展示政府的电力消耗、影响使用者能源消耗的参数和为政府办公楼使用者介绍一些能源效率较高的示范场所。它可以带来最新的专业领域的知识信息，并促进经验交流。此外，有人建议建筑管理应为所有的全体员工采用培训计划，以便提高他们在能源效率方面的工作和技能。建筑管理委员会会议应该按期举行，从而可以讨论有关能源监测、目标和报告的问题。它可以带来双向互动，加快问题的解决。能源审计之后，一些用户的节能措施被推荐给几乎所有被审计的地方，如关掉电灯、电脑、打印机和其他的电气设备当不使用时，在非高峰时期关掉一些升降机和电梯，减少空调开放时间等等。承诺控制电气设备的使用对能源管理实践来说非常重要。因此，作为政府办文章来自energyandbuildings2008年（04）7公楼的联合用户，每个部门被推荐委派一名绿色监察者，来加强执行这些节能措施。6.3电力消耗的监控良好的管理需要定期的和可靠的能源数据。所采取的措施之一就是在不同楼层和一些大功率的设备处分别安装测量仪。远程监控技术用于自动追踪个人消耗模式。为已经产生能源节约的部门提供专业咨询和工程支持。此外，联用办公楼的各个部门应该确定并为成本中心的能源使用负责。7、结论在香港的19个政府办公楼开展了能源管理的研究。取得了所有监测建筑物的EUI值，并且平均的EUI值在允许的范围内。此外，19个被监测的政府办公楼中，有13个已经达到了要求的EUI值。讨论了影响政府办公楼EUI值的因素，但是没有确定给出的因素之间的相关性。有人认为，能源管理很可能取决于能源管理实践。讨论了一些可以在电力能源费用中节省相当数量开支的能源管理机会。同时，必须参考责任和程序来审查能源管理实践。应该设定明确的节能目标，确认了培训和激励各级的重要性。参考文