жилищни

Международният опит показва, че енергийният мониторинг може да постигне икономия на енергия и вода между 5 и 15% от потреблението на енергия. Обичайната практика при енергоспестяващи проекти показва, че енергийната консумация на сграда може да бъде значително намалена чрез технически мерки като изолация на периметърни конструкции, подмяна на прозорци и врати, инсталиране на автоматично регулиране и управление и др.

Нивото на консумация на енергия след намаляване може да бъде постоянно за известно време. Практическият опит обаче показва, че консумацията на енергия може да се увеличи само след няколко години и дори да се върне на същото ниво като преди мерките за спестяване на енергия [1], само след 3 до 5 години. Основната причина, поради която нивото на консумация на енергия не остава постоянно постоянно след намаляването, е липсата на система за мониторинг на енергопотреблението на сградата. Мониторингът на енергията е инструмент за наблюдение и поддържане на потреблението на енергия на желаното ниско ниво. Той се основава на периодичния (редовен) запис на потреблението на енергия и съответните влияещи параметри (напр. Средна външна температура).

В допълнение към откриването на повишен разход на енергия или вода и последващо възстановяване, мониторингът на енергията позволява:

  • правилна функция на техническото оборудване,
  • документация на резултатите от енергоспестяващи мерки,
  • идентифициране на сгради с най-голям потенциал за икономия на енергия,
  • бърза обратна връзка при смяна на режимите на работа,
  • по-добро познаване на възможностите за спестяване,
  • по-добър баланс на разходите за потребление на енергия и вода.

Международният опит в мониторинга на енергията като самостоятелна мярка за спестяване на енергия показва, че постигнатите икономии на енергия и вода са между 5 и 15% от потреблението на енергия [1].

Методи за енергиен мониторинг на сгради

Източникът на енергиен мониторинг са данни от енергийни измервателни уреди за всички енергийни носители, използвани в сградата и измерени климатични данни. Данните могат да се четат и записват ръчно или автоматично.

Процесът на енергиен мониторинг на сграда включва три стъпки:

  1. определяне на необходимите (целеви) показатели за сградата,
  2. събиране на данни и мониторинг на енергийната консумация на сградата,
  3. анализ на резултатите от енергийния мониторинг.

Първата стъпка е да се определят цели, които са необходими за контрол на бъдещото потребление на енергия. Втората стъпка е да се следи измереното потребление и да се провери дали то не надвишава необходимото (целевото) ниво. В третия етап, в случай на открито прекомерно потребление на енергия (5 - 10% по-високо от целта), трябва да се установи причината и да се предприемат подходящи действия.

Метод на специфично потребление

Един от най-използваните методи за наблюдение на енергийното потребление на сградите е методът на специфично потребление. Този метод сравнява потреблението с нормативните стойности на потреблението на енергия, използвайки климатични данни и изчисления на топлинното инженерство. Тези стойности, дадени за различни видове сгради, също могат да бъдат намерени в законодателството. Методът се състои в това, че измерената енергийна консумация на сградата не трябва да надвишава определена нормативна стойност. Предимството на този метод е простотата, тъй като не е необходимо да се събират подробни данни за консумацията на енергия и влияещите фактори. Мониторинг и анализ на резултатите се извършва веднъж годишно.

Метод, основан на диаграма енергия-температура

Друг често използван метод за мониторинг на енергията в жилищни и обществени сгради е методът, базиран на диаграмата на енергията и температурата (ЕТ) [2 - 6]. Основният инструмент е диаграма с крива на енергия и температура, уникална за всяка сграда. Кривата ET показва нивото на консумация на енергия при различни стойности на външната температура, като се отчита правилната работа на сградата. Входните данни на диаграмата ET са специфичната консумация на енергия за единица отопляема площ на сградата на седмица (kWh/(m 2. седмица)) и средната външна температура (° C/седмица). Кривата ET може да бъде конструирана чрез изчисления на енергия с помощта на софтуер [3, 5] или чрез използване на историята на измерената консумация на енергия и външната температура.

Основното предимство на този метод за енергиен мониторинг е възможността за използването му във всички видове сгради. Методът се основава на оценка на консумацията на енергия в зависимост от промените в външната температура. Недостатъците му включват относително честото отчитане от измерватели на енергия и температура, изчисляването на седмичните стойности на потреблението на енергия, както и изчисляването на целевите стойности на потреблението. При използване на метода също се приема, че вътрешната температура винаги отговаря на нормативните изисквания, тъй като анализът не взема предвид.

Метод, отчитащ режима на работа на сградата

При мониторинга на енергията - особено на обществени сгради - е важно да се вземе предвид начинът на експлоатация на сградата и в същото време да се оцени потреблението на енергия по време на експлоатация през работно време, извън и през почивните дни и празниците [7]. Когато се използва този метод, като входни данни се използват данните за ежедневното потребление на енергия в сградата. Данните се отчитат два пъти на ден, в началото и в края на работното и неработно време. В зависимост от времето за обратно броене и стойностите на потреблението се изчисляват средните стойности на почасовата консумация на енергия за работно и неработно време и след това нейните целеви стойности. Целевото потребление за почивни и празнични дни може да се определи, като се използва коефициент на намаляване на потреблението (0,8 × потребление през работния ден) или като се използват изчисления с исторически данни за почивните дни и празниците.

Целевите стойности могат да се актуализират в зависимост от новите данни, което означава, че те също се получават по време на мониторинга, не само от исторически или средни стойности. Предимството на този метод е неговата простота и по-бързо откриване на отклонението на потреблението на енергия. В същото време дава възможност да се следи по-внимателно изпълнението на графика на работа на оборудването в сградата. Недостатъкът е честото четене на данните за потреблението на енергия (два пъти на ден). Този метод също така не позволява да се вземат предвид фактори като вътрешна и външна температура.

Метод "Инспекции и стандартизация"

Най-ефективният метод за енергиен мониторинг в сградите е методът "Инспекция и стандартизация (KaN)" [8]. Методът KaN е анализ на историята на енергопотреблението на сграда с определяне на основни и целеви стойности на потреблението на енергия, с които се сравняват измерените стойности на потреблението. Фактори, които влияят върху консумацията на енергия, са външната температура или дневната температура, тъй като отоплението на сградата зависи както от външната, така и от желаната вътрешна температура. Стойността на дневните етапи (за всеки ден) представлява разликата между средната дневна температура на въздуха в отопляемата сграда и средната дневна външна температура.

където: ni е стойността на дневната степен на i-тия ден,
Tin, i - средна температура на въздуха в помещенията,
Tout, i - средна температура на външния въздух,
i - брой дни.

Първата стъпка от метода KaN е анализът на историята, който определя основните и целевите нива на потребление на енергия. За тази цел се използва модел на линейна регресия във формата

където: Y е консумацията на енергия през деня,
X - стойност на влияещия фактор (брой дневни градуси или средна външна температура през деня),
и - променлив компонент на потреблението на енергия в зависимост от влиянието на фактора,
b - компонент с постоянно потребление.

Необходимо е основно ниво на потребление, за да се контролират бъдещите стойности на потреблението на енергия, за да се покрият текущите енергийни характеристики на сградата. Въпреки това, за да се използва пълноценно този метод, трябва да се определи реалистично целево ниво. Един метод за определяне на целевото потребление е да се създаде модел на линейна регресия (2), като се използват тези стойности, които са под нивото на базовото потребление. С наличието на исторически данни за работно и неработно време, този метод може да се използва отделно и за двата вида режим. Предимствата на този метод включват възможността за използването му във всички видове сгради (жилищни и обществени). Този метод също отчита променящата се външна и вътрешна температура - чрез стойността на дневните градуси. В процеса на мониторинг се използват ежедневни данни, което позволява по-бързо откриване на отклонения в консумацията на енергия и последваща корекция. Основният недостатък на този метод е относително честото отчитане на стойностите (два пъти на ден) на консумацията на енергия, а също и на температурата.

Информационна система "Енергиен мониторинг на сгради"

За да може да се приложат споменатите методи за мониторинг и анализ на енергийното потребление на сградите, в Excel беше предложен инструментът „Енергиен мониторинг на сградите“ [9].

Поради своите функционални свойства, инструментът се състои от четири части:

  • входни данни,
  • аналитична обработка (методи за мониторинг и анализ),
  • Новини,
  • изходи.

В допълнение към мониторинга на потреблението на енергия, този инструмент позволява сравнителен анализ на потреблението на енергия (действително потребление и показатели по години и месеци), оценка на емисиите на CO2 и месечни финансови разходи за енергия.

Използване на инструмента за енергиен мониторинг

Освен това в статията ще се съсредоточим върху демонстрация на специфичното използване на инструмента за енергиен мониторинг, в училищната сграда в периода от 27 януари до 26 февруари 2014 г. Сградата се използва от 8.00 до 17.00 часа. всеки ден, от понеделник до събота. Не работи в неделя. Мониторингът наблюдаваше потреблението на електричество и природен газ, както и температурата вътре и извън сградата в продължение на 31 дни, особено по време на работно и неработно време. Общото потребление на електроенергия е 329 кВтч и природен газ 4844 м 3. Това означава, че дневната консумация варира от 3 до 23 kWh на електроенергия, в случай на природен газ между 75 и 245 m 3. Външната температура беше между 4.7 и 19.3 ° C. Вътрешната температура отговаряше на нормативните изисквания. Консумацията на електроенергия се следи по метод, който отчита режима на работа на сградата. Потреблението на природен газ се наблюдава по метода „Инспекция и стандартизация“, като се отчита работното и неработното време.

Фиг. 1 Определяне на целевото потребление на електроенергия

Мониторинг на потреблението на електроенергия

Въз основа на данните за потреблението на електроенергия от 27 януари до 9 февруари бяха определени целеви стойности (фиг. 1), които бяха използвани за контрол на бъдещите стойности на потреблението на енергия. На фиг. 2, за да видите резултатите тази седмица на мониторинг. Уикендът падна на 16 февруари - целевото потребление за този ден се определя на база фактор 0,8 от работния ден. Следващият анализ показва дни с установено потребление на енергия по-високо от целевото, по време на работно, неработно време. Както се вижда от резултатите, общото отклонение на потреблението на електроенергия е 23 kWh, като значителна част от потреблението през работното време. Интересен е разходът на енергия от 13 и 16 февруари, където отклонението е по-голямо от позволеното (> 10%).

Фиг. 2 Резултати от мониторинга на електричеството от 10 февруари 2014 г. до 16 февруари 2014 г.

В този случай трябва да се установи причината за внезапното нарастване на потреблението на енергия и да се предприемат мерки за избягване на такова отклонение в бъдеще. Както показват резултатите от мониторинга от 17 до 23 февруари (фиг. 3), не са предприети необходимите мерки за премахване на отклонението в потреблението, което е довело до увеличаване на потреблението на електроенергия до 72 kWh. Дори ако целевото ниво на потребление на електроенергия не е достигнато, анализът за други стойности няма да се промени. На фиг. 4 вижте резултатите от мониторинга от 24 до 26 февруари. Ясно е, че толерансът е превишен на 24 и 26 февруари по време на работното време. Отклонението на потреблението на електроенергия през тези три дни беше 7 kWh.

Фиг. 3 Резултати от мониторинга на електричеството от 17 февруари 2014 г. до 23 февруари 2014 г.

Фиг. 4 Резултати от мониторинга на електричеството от 24 февруари 2014 г. до 26 февруари 2014 г.

Мониторинг на потреблението на природен газ

Въз основа на данни за потреблението на природен газ от 27 януари до 9 февруари бяха определени основните и целевите нива на потребление за работно и неработно време (фиг. 5). Както при електричеството, консумацията на газ може да се следи ежедневно или на по-дълги интервали. Резултатите от мониторинга на потреблението на природен газ през следващите седем дни са показани на фиг. 6. Допълнителен анализ е показан на фиг. 7. В този случай данните са проверени спрямо базовото ниво на потребление. Както показват резултатите, отклонението се наблюдава на 14 февруари извън работното време, но в противен случай базовото ниво на потребление е било изпълнено. Измереното потребление между 17 и 23 февруари беше на нивото на основното (фиг. 8), а също и целевото потребление (фиг. 9).

Фиг. 5 Определяне на основния и целевия разход на газ

Фиг. 6 Резултати от мониторинга на потреблението на природен газ от 10 февруари 2014 г. до 16 февруари 2014 г.

Фиг. 7 Доклад за мониторинга на потреблението на природен газ от 10 февруари 2014 г. до 16 февруари 2014 г.

Общият разход на газ през този период е 1067 m 3. Повишен разход на газ в сравнение с базовия разход е регистриран едва на 22 февруари по време на работното време. Тук беше необходимо да се открие причината за отклонението от 41 m 3 (приблизително 4% от общото потребление). В сравнение с целевото потребление, по-високи консумации са регистрирани през работното време на 17, 19, 20 и 22 февруари. Консумацията на 22 февруари е особено интересна. Общото отклонение за периода е 93 m 3, което представлява 8% от общото потребление за периода.

Фиг. 9 Мониторинг на потреблението на природен газ от 17 февруари 2014 г. до 23 февруари 2014 г. (в сравнение с целевото потребление)

Обобщение

Мониторингът на енергията е много полезен инструмент за подобряване на енергийната ефективност през целия живот на сградата. Непрекъснатият мониторинг дава възможност за идентифициране и елиминиране на прекомерното потребление на енергия, за правилното използване на техническото оборудване на сградите и също така за предоставяне на възможност за оптимизиране на енергийните разходи. Методът, базиран на диаграмата ET и методът KaN, са много ефективни при мониторинг на потреблението на енергия през отоплителния сезон, а също и през топлите летни месеци, като се отчита влиянието на факторите на външната температура или дневните градуси. Методът, който отчита начина на експлоатация на сградата, е подходящ за наблюдение на консумацията на електроенергия и консумацията на топла и студена вода, без да е необходимо да се вземат предвид температурата и дневните градуси. За мониторинг на потреблението на енергия е целесъобразно да се използва подходящ информационен инструмент, като системата „Мониторинг на енергията на сградите“.

Литература
1. Мониторинг на енергията. Въведение. ENSI, 2009, www.ensi.no.
2. Кутия с инструменти за активно обучение/Мониторинг на енергията/Мониторинг на потреблението на енергия в училище.
3. Енергиен одит на сграден софтуер (EAB Software).
4. Общи съвети към енергийните мениджъри/Ежедневно енергийно управление на сградата. http://www.display-campaign.org.
5. Относно Energinet ISO 50001 Софтуер за управление на енергията. http://www.cebyc.no.
6. ОКОНЧАТЕЛЕН НАРАТИВЕН ДОКЛАД Договор ENPI 2011 281-292. Описание на системата за мониторинг на енергията. www.energycluster.com.ua.
7. Худаяров, М. Б.: Методи и инструменти за енергийно управление на сгради, Материали 1 руска научно-практическа конференция „Енергийна ефективност и съхранение: теория и практика“, Кемерово, 2014 г.
8. Николаенко, А., Тарновски, М.: Презентация на тема „Мониторинг на потреблението на енергия и енергийна ефективност“, 2010 г., www.optimenergo.com.
9. Салихов, Т. П., Худаяров, М. Б.: Информационна система за наблюдение на енергопотреблението на сградата, Удостоверение за официална регистрация на компютърна програма, DGU 02933 18.12.2014, Ташкент, Агенцията за интелектуална собственост на RUz.

Текст: М. Б. Худаяров
Снимки: автор/thinkstock.com
Авторът работи в Института по енергетика и автоматизация на Академията на науките на Република Узбекистан в Ташкент.

Статията е публикувана в списание TZB HAUSTECHNIK.