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合同能源管理模式的节能实践与探析

国际节能环保网  来源:睿医界  作者:朱益芳  日期:2019-07-23
关键词: 合同能源管理 节能
  【摘要】上海市嘉定区南翔医院总建筑面积约为3.2万m2,总共有5栋大楼,按主要功能分区如下:门诊/急诊、住院楼、发热门诊、行政楼、体检中心。医院主要用能设备为空调冷水机组、燃气热水锅炉、照明灯具;主要能耗为电耗。我院采用合同能源管理模式进行节能改造,项目总投资额为784万元,整个项目的效益分享期为8年整,年节约费用约108.9万元,投资静态回收期为7.2年。合同期内逐年分享节能效益,按节能公司90%,院方10%的方式进行分享。节能效益分享期,由第三方节能量审核单位进行节能效果审核。通过本项目的实施,可实现年节标煤330.6吨,年减排CO2827吨。
 
  【关键词】合同能源管理 模式 节能
 
  合同能源管理模式的节能实践与探析
 
 
  图源:图虫创意
 
  1. 合同能源管理的概念介绍
 
  合同能源管理(简称EPC)是20世纪70年代中期在发达国家逐步发展起来的一种节能服务机制,它由专门的节能服务公司为客户提供耗能设备的改良、更新服务及服务所需的资金,并在合同期内从设备运行节省下来的能源费用中回收投资和获得利润[1],其实质是一种以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。
 
  2. 改造前单位能耗情况
 
  2.1 能源费用情况
 
  根据《节约型公共机构示范单位创建工作方案》中对节约型公共机构示范单位创建工作的验收评价要求,对我院综合能耗按当量值计算,审计期(2016年1月至2016年12月)。综合能耗为791.7tce(电消耗516.8万度,折标煤516.8吨,占综合能耗65.3%;水消耗53803吨;天然气消耗220028立方米,折标煤267.2吨,占综合能耗33.7%;汽油、柴油消耗2816L,折标煤7.6吨,占综合能耗1.0%),我院主要能耗为电耗。
 
  2.2 用能系统情况
 
  改造前医院主要用能设备为空调冷水机组、燃气热水锅炉、照明灯具。
 
  三台螺杆冷水机组平时一用二备,年运行时间约4个月,全天24h开启,可根据负荷自动加卸载,冷水机组单台制冷量1304kW,COP5.91,能效较高,满足《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015的相关要求。
 
  天然气热水锅炉平时一用一备,单台制热量2100kW,采暖运行时间约4个月,季全天24h开启,根据经验设置末端采暖温度45℃。非采暖季锅炉为生活热水供热,全天运行4h。锅炉热效率满足《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015的相关要求。
 
  医院各区域采用照明灯具包括支架灯、格栅灯、面板灯、筒灯、T5一体化灯具、T8三防灯等,照明系统满足《建筑照明设计标准》GB50034-2013的相关要求。门诊、走道、食堂灯具主要在工作时段开启,病房、急救中心、地下车库24小时开启,医院白天公共区域充分利用自然采光,对自然光照较好的区域减少开启灯具数量,降低灯具开启率。
 
  2.3用能系统存在的主要问题
 
  通过对医院各个主要用能系统运行现状进行分析,结合医院各个系统能耗效率情况及使用规律,各主要用能系统存在以下问题。
 
  2.3.1空调采暖、生活热水系统:采用燃气热水锅炉制取热水,通过换热器间接换热作为冬季空调采暖、生活热水热源。锅炉热水系统运行、维护成本高于热泵热水系统。
 
  2.3.2群控系统:医院空调群控系统主要实现日常主机、水泵、冷却塔等设备开启功能。空调系统不能根据需求进行合理的调配冷热源配置,并且水泵全年工频运行,主机、冷却塔、水泵无法进行自动加卸载控制,因而冷热源系统运行存在优化空间;生活热水系统无集中控制平台,暂不具备热水系统运行的调节与设置功能,存在节能运行优化潜力。
 
  2.3.3照明系统:主要采用传统格栅荧光灯、嵌入式节能筒灯和T8支架灯等,能源消耗较高。
 
  2.3.4能耗监测管理系统:医院主要用能支路未进行用能能耗实时监测,不利于管理人员实时获取医院用能现状及用能规律,较难掌握能耗使用的薄弱环节。
 
  3. 重点用能设备节能改造情况
 
  基于南翔医院的用能状况,其综合节能改造思路从提高能源的利用效率、提升系统的智能自动化程度、加强管理、进行节能宣传的方面着手,节能改造方案主要涵盖以下6个子项。
 
  3.1空调系统改造:对医院空调采暖系统进行改造,新增15台132kW风冷热泵机组作为冬季采暖热源,原有锅炉采暖系统作为备用,两个系统互相备用,保证医院采暖安全供应;新增的风冷热泵放置在门诊楼的屋顶上,采用3组一组5台风冷热泵的布置方式,屋顶热水总管通过住院楼4层的墙体进入管道井和原先锅炉系统采暖的板换侧出水相连接,采暖循环水泵采用原先热水循环泵,新增空气源热泵的配电采用配电房的备用回路。
 
  空气源热泵采暖改造中锅炉的采暖能耗为选取过渡季节的锅炉生活热水耗气量为基准,结合实际运行采暖能耗为锅炉全年耗气量减去生活热水耗气量,空气源热泵的COP选取原则为:根据近一年上海市的平均气温在热泵出水温度45℃的工况下不同月份选取的COP不同。改造后使用空气源热泵采暖代替锅炉采暖预计年节省天然气量177441.6m3,节约费用406915.5元,年节标煤114.5吨。
 
  新增机房全变频系统,实现冷冻水泵、冷却水泵定温差变频运行,最大程度节省输配能耗;新增机房群控系统,实现冷热源各设备(螺杆机、风冷热泵、水泵、冷却塔、各种阀门等)的远程控制,确保末端需求与主机供应相匹配,极大提高空调系统整体运行效率。群控机房实时监测记录运行时间,分析机房制冷/热效率,可帮助技术人员诊断并进一步提出节能优化措施。机房群控改造后可实现年节费用12.5万元,年节标煤40.3吨。
 
  3.2 生活热水改造:对医院生活热水系统进行改造,新增15台65kW循环式风冷热泵机组作为全年生活热水热源,并配置有50t生活热水水箱,原有锅炉生活热水系统作为备用。生活热水控制部分将接入机房群控系统,便于便捷化管理和进行节能运行控制。通过生活热水改造,医院可实现年节费用10.2万元,年节标煤28.9吨。
 
  3.3照明系统改造:考虑LED寿命长、节能环保等优点,我院将门诊、急诊、住院楼、发热门诊、行政楼的照明灯具全部更换为LED灯,可实现年节费用45.5万元,年节标煤146.9吨。
 
  3.4能耗监测系统:建立能耗监测系统,除了实现直接对医院各条常规电力支路的能耗监控外,还可对被改造设备(热泵主机、冷水机组、水泵、冷却塔风机等)用电支路的计量,反映设备改造前与改造后的能耗状况;同时帮助医院管理人员提高对目标设备的日常管理,依据平台提供的监测数据做出相应节能诊断,得出切实可行的节能办法,包括管理节能、技术节能和公示行为节能,降低医院的能源消耗,从而提高运行管理水平,减少运行管理费用。
 
  3.5 BIM技术应用:根据医院的特点,结合现有BIM技术发现趋势,通过采用BIM技术实现建筑用能系统现状建模,在此基础上确立BIM三维可视化施工方案,施工完成后将BIM技术与运营管理信息相结合,实现节能改造全过程BIM可视化应用。
 
  3.6节能展示系统:节能展示系统安装在医院人流量较大区域,并开发节能展示网页,可作为节能改造互动平台,通过终端展示屏、信息发布网页和节能宣传片三部分展示节能效果,达到节能宣传目的。
 
  4. 技术经济性分析
 
  4.1风冷热泵机组具有高效节能的特点,机组能效比较高,一般在3以上,而锅炉热效率一般不超过1。与燃气热水锅炉相比,热泵机组安全性好,可实现全自动控制,无需人员值守,节省人员成本。
 
  4.2 LED照明具有节能、高效、经济等特点,将医院的传统灯具或光源采用性能参数一直的LED灯具或光源替换,如LEDT8灯管、LEDT5一体化灯具、LED面板灯、LED吸顶灯、LED筒灯、LED球泡灯等。在相同性能参数下,LED照明比传统照明节电约60%,同时维护成本很低。
 
  4.3机房群控通过对整个空调系统节能优化运行,保证输配端、主机端、处理末端处于供需平衡、高效运行状态,从而实现整个系统的节能运行。机房群控系统还可通过预设的节能运行控制策略进一步实现节能。
 
  4.4能耗监测管理系统可实现对主要用能系统全天、实时计量,便于管理人员对用能系统规律、节能潜力进行进一步分析,从而优化节能运行策略;此外,能源监测管理系统也是完善能源资源管理中的能耗统计与计量的重要环节,系统虽不直接产生节能经济效益,但无论对于用能管理、还是节能用能诊断均是重要数据支撑。
 
  5. 改造后节能效果保证及节能潜力挖掘
 
  既有建筑节能不仅需要设备及系统改造,良好的节能运行管理也具有举足轻重的作用。将建筑视同整体,从能耗数据的跟踪管理、设备运行时间优化、空调系统管理及日常管理等方面着手,可以多方面全方位地改善管理,实现可观的节能效果。因此,将通过节能改造之后对建筑设施、设备系统进行高效的运行,从而真实地实现节能改造的初衷。
 
  运用能耗监测管理系统,对节能改造前后的能耗数据进行分析,得出改造后的综合节能效益;对空气源热泵采暖系统、空气源热泵生活热水系统、照明系统、能耗监测管理系统的实际运行节能效果进行分析;通过物业管理团队、节能服务公司等多方面的沟通、结合项目运行情况,对空气源热泵采暖系统、空气源热泵生活热水系统、照明系统、能耗监测管理系统发掘节能运行管理措施。
 
  通过节能公司提供专业的节能运行分析报告及技术支持,使得医院能不断调整并实施低成本、高效率的节能管理措施,真正实现持续的节能成果。
 
  参考文献
 
  [1]姜月,孙玉辉,李莹,曹炎鑫,合同能源管理在中国的发展困境及相关建议[N].能源与节能,2013(1):52-53
 
  本文作者:上海市嘉定区南翔医院-朱益芳
 
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