Rozwiązanie systemu monitorowania i zarządzania efektywnością energetyczną

Rozwój gospodarki chińskiej weszedł w „nową normę”, charakteryzowaną znacząco przyspieszoną restrukturyzacją przemysłową, spowolnieniem wzrostu zużycia energii oraz stopniowym upadkiem przemysłów intensywnie zużywających zasoby, o wysokim zużyciu energii i wysokim emisji. Jednak wraz z przyspieszeniem industrializacji i urbanizacji oraz ewolucją wzorców konsumpcji, problemy energii i środowiska stały się wąskim gardłem dla wzrostu gospodarczego, co czyni zadania oszczędzania energii i redukcji emisji szczególnie trudnymi. W związku z tym rząd odgrywa rolę lidera – wykorzystując środki administracyjne – aby przyspieszyć wdrożenie systemów online monitorowania zużycia energii dla podmiotów zużywających energię oraz poprawić struktury pomiaru energii. Napędzany popytem społecznym i silnym poparciem rządowym, sektory systemów zarządzania energią elektryczną i szerszych systemów zarządzania energią rozrosły się szybko. Te systemy podlegają ciągłej innowacji technologicznej, poszerzają swój zakres zastosowań i włączają coraz bardziej kompleksowe funkcje inteligentne.

 

Większość systemów energii w złożonych budynkach obecnie osiąga monitorowanie w czasie rzeczywistym różnych źródeł energii, w tym wody, elektryczności, gazu i energii cieplnej. Jednak systemy zaopatrzenia, zużycia i magazynowania w tych budynkach działają niezależnie od siebie; ta brak koordynacji tworzy „wyspy informacji”. Ponadto integracja z różnymi systemami sterowania automatycznego jest utrudniona przez niekompatybilne protokoły komunikacyjne, co uniemożliwia płynne łączenie i utrudnia koordynowane sterowanie i zarządzanie. Obecne zarządzanie energią w złożonych budynkach staje się przed następującymi problemami:

 

(1) Sprzęt zużywający energię nie ma skutecznego monitorowania procesu, co uniemożliwia preemptywne identyfikowanie lub eliminowanie zagrożeń bezpieczeństwa oraz odpowiednie radzenie sobie z błędami i anomaliami systemu. Zarządzanie operacyjne brakuje systematycznej pomocy w utrzymaniu i środków diagnostycznych; strategie optymalizacji energii brakują podstawy naukowej i wykonalności, co prowadzi do nieoptymalnych wyników wdrażania.

 

(2) Funkcjonalność istniejących systemów zarządzania energią w złożonych budynkach jest w dużej mierze ograniczona do „monitorowania zużycia energii”. Te systemy zbierają dane o zużyciu, ale nie przechwytują innych czynników wpływających – takich jak temperatury wewnętrzne i zewnętrzne, poziomy oświetlenia oraz parametry pracy HVAC. Ogranicza to ogólną zdolność analizy systemu, utrudnia szybkie wskazanie nieefektywności energii lub przeprowadzenie skutecznej oceny efektywności energii, co uniemożliwia systemowi pełnienie swojej funkcji „zarządzania”.

 

(3) Niski poziom zarządzania energią w złożonych budynkach skutkuje słabą efektywnością energii. Co do praktycznego użycia kompleksowych systemów zarządzania energią budynków, ograniczona znajomość personelu operacyjnego – który często jest zdolny do wykonywania tylko podstawowych operacji start/stop i rutynowego utrzymania – prowadzi do sytuacji, w której instalowany jest sprzęt o wysokiej efektywności, ale obsługiwany za pomocą strategii niskiego poziomu, co ostatecznie skutkuje słabą ogólną efektywnością energii.

(4) Niezdolność do interakcji z główną siatką elektroenergetyczną. Żaden z kompleksowych systemów zarządzania energią budynków nie uwzględnia interakcji z główną siatką; z wyjątkiem kilku pojedynczych urządzeń lub modułów obsługujących standardy automatycznej odpowiedzi na zapotrzebowanie, ani domowe, ani importowane systemy sterowania energią dla takich budynków nie posiadają podobnych możliwości interakcji.

 

Główne Systemy i Sprzęt Zużywający Energii w Kompleksowych Budynkach

(1) System zaopatrzenia w energię elektryczną: Dostarczany przez zewnętrzne linie dystrybucyjne lub miejscowe tablice fotowoltaiczne na dachu. Zewnętrzna energia wysokiego napięcia wymaga obniżenia napięcia dla użycia. Oprócz samego sprzętu wysokiego napięcia, główne systemy i urządzenia zużywające energię obejmują systemy HVAC, oświetlenie, windy, wentylatory, pompy zasilające w wodę, gniazdka elektryczne biurowe i instalacje ładowania pojazdów elektrycznych.

 

(2) System zaopatrzenia w wodę: Dostarczany przez miejską sieć wodną; wewnętrznie jest podzielony na systemy dla wody użytkowej, wody pożarnej, wody uzupełniającej HVAC i wody krajobrazowej.

 

(3) System zaopatrzenia w gaz: Dostarczany przez zewnętrzną sieć gazową. Koszty gazu stanowią około 10% całkowitych wydatków na energię kompleksowego budynku; głównym sprzętem zużywającym gaz w budynku są kotły gazowe i urządzenia kuchenne do gotowania.

 

(4) System ogrzewania: Jiangsu nie znajduje się w regionie objętym obowiązkowym ogrzewaniem państwowym; dlatego ogrzewanie zimowe dla kompleksowych budynków jest zazwyczaj dostarczane przez miejscowe kotłownie lub jednostki HVAC oparte na pompach ciepła.

 

(5) System HVAC: Ten system stanowi około 50% całkowitego zużycia energii budynku. Przekształca źródła energii – takie jak elektryczność, gaz ziemny i para – w źródła chłodzenia i ogrzewania do kontroli klimatu, przy czym dominują systemy zasilane elektrycznie. Systemy HVAC są kategoryzowane na centralne klimatyzacje chłodzone wodą, systemy wielosplitowe i jednostki split-system. Sprzęt centralnej klimatyzacji chłodzonej wodą obejmuje główną jednostkę chłodniczą, pompy wody chłodzącej, wieże chłodnicze, kotły i jednostki końcowe.

 

(6) System oświetlenia: Oświetlenie stanowi około 15% całkowitego zużycia energii budynku. Sprzęt systemu oświetlenia obejmuje głównie lampy bez elektrod, żarówki incandescentne, lampy halogenowe, lampy fluorescentne, lampy metalohalogenowe, lampy sodowe o wysokim ciśnieniu, lampy LED i lampy ksenonowe, a także sprzęt dolny podłączony do gniazd.

 

 

Diagram przepływu energii dla kompleksowego budynku jest pokazany na poniższym rysunku.