Стратегии сокращения потребления энергии в зданиях в пиковые часы

Понимание пикового спроса на энергию в зданиях

Пик часов - обычно поздно утром и ранним вечером в будние дни - это когда электрическая сеть сталкивается с самым высоким стрессом. В эти периоды коммунальные услуги часто взимают более высокие ставки, а экологические затраты на производство дополнительной энергии из пиковых установок на ископаемом топливе растут. Для коммерческих, промышленных и даже крупных жилых зданий управление энергопотреблением во время этих окон может дать значительную экономию и уменьшить углеродные следы. Признание точного времени пикового спроса на ваш регион и объект является первым шагом к эффективной стратегии управления.

Пик спроса не является однородным; они варьируются в зависимости от климата, сезона и условий локальной сети. Многие коммунальные службы обеспечивают временные тарифы (TOU) или критические пиковые цены, что делает потребление в часы пик существенно более дорогим. Строительные менеджеры, которые понимают эти модели, могут активно корректировать операции, чтобы избежать самых высоких затрат.

Основные стратегии сокращения энергии пикового часа

1.Оптимизация систем HVAC

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) составляют 30-50% от общего потребления энергии здания.В часы пик небольшие регулировки могут оказать большое влияние.

Предохлажденные или предтепловые помещения в непиковые часы. Используйте тепловую массу здания для хранения охлаждения или нагрева, чтобы система HVAC могла быть отключена или выключена во время пикового окна.
Внедрить контролируемую спросом вентиляцию (DCV) , которая регулирует потребление свежего воздуха на основе датчиков заполняемости или мониторов CO2, уменьшая нагрузку, когда пространства частично пусты.
Повышение температуры термостата на 2-4°F в сезон охлаждения и незначительное их снижение в отопительный сезон. Даже регулировка на 1°F может сократить потребление энергии на 3–5%.
Планирование неудач HVAC , чтобы обеспечить скачок оборудования до пикового времени запуска и не работает на полной мощности в течение самых дорогих часов.
Используйте переменные частотные приводы (VFD) на насосах и вентиляторах, чтобы точно соответствовать выходу по требованию, избегая отходов, присущих системам с постоянной скоростью.

2. Внедрение усовершенствованных систем управления освещением

Освещение составляет 10-20% от энергопотребления коммерческих зданий. Современные средства управления позволяют значительно сократить это в пиковые периоды.

Датчики заполняемости автоматически выключают свет в незанятых помещениях, местах хранения и коридорах.
Дневной световой сбор тускнеет в ответ на доступный солнечный свет. Это может снизить энергию освещения на 20-60% в зонах периметра.
Часы и системы планирования обеспечивают выключение света в течение известных периодов низкой заполняемости, таких как перерывы на обед или после окончания уборки экипажей.
Селективное затемнение некритических областей (например, комнаты отдыха, прихожие, гаражи) в часы пик при сохранении безопасности и основной видимости.

3. Модернизация энергоэффективного оборудования

Замена устаревших приборов, компьютеров и машин сертифицированными моделями ENERGY STAR® снижает базовое потребление и облегчает управление пиковой нагрузкой.

Официальное оборудование: Включите настройки управления питанием на компьютерах, мониторах и принтерах. Рассмотрим использование док-станций ноутбуков вместо настольных башен.
Кухня и устройства для брейк-румов: Замените старые холодильники, микроволновые печи и кофеварки высокоэффективными устройствами. Установите холодильники до рекомендуемых температур (37-40 °F) и избегайте ненужных ледяных машин.
Промышленные моторные системы: Модернизация до двигателей с повышенной эффективностью (NEMA Premium®) и обеспечение надлежащего обслуживания ремней, подшипников и приводов во избежание потерь трения.

Строительный конверт и пассивные меры

Оболочка здания - стены, крыша, окна и изоляция - напрямую влияет на то, сколько требуется отопления или охлаждения.

Изоляция и уплотнение воздуха

Добавление изоляции на чердаки, стены и воздуховоды снижает теплоприем летом и потерю тепла зимой. Зазоры для уплотнения воздуха вокруг окон, дверей и проникновений предотвращают неконтролируемую инфильтрацию, которая может составлять 10-30% тепловой нагрузки здания.

Окно и остекление модернизируются

Покрытия с низкой излучательной способностью (низкой е), отражающие пленки и внешние затеняющие устройства (опилки, жалюзи или растительность) блокируют усиление солнечного тепла без ущерба для дневного света. Это напрямую снижает нагрузки на кондиционирование воздуха в пиковые солнечные часы.

Холодные крыши и зеленые крыши

Отражающие кровельные материалы могут снизить температуру поверхности крыши до 50 ° F, уменьшая теплообмен в здание. Зеленые крыши (растительные слои) обеспечивают изоляцию и уменьшают стоки ливневых вод, а также снижают эффект городского теплового острова.

Оперативные стратегии и вовлечение жильцов

Помимо технологий, то, как здание управляется изо дня в день, имеет значение. Привлечение жильцов превращает их в партнеров по сокращению спроса.

Программы реагирования на спрос

Многие коммунальные службы предлагают финансовые стимулы для зданий, которые добровольно снижают нагрузку во время чрезвычайных ситуаций в сети или критических пиковых событий.

Предварительно запрограммированные неудачи HVAC и световые затемнения, которые автоматически активируются при приеме сигнала DR.
Перенесите несущественные процессы (например, резервное копирование данных, насосы бассейна, зарядка электромобиля) на непиковые часы.
Используйте резервные генераторы на месте или аккумуляторное хранилище, чтобы временно отключиться от сети во время мероприятия.

Внешняя ссылка: Узнайте больше на странице Ответ Министерства энергетики США на спрос .

Поведение и коммуникация оккупанта

Обучение жильцов зданий о часах пик и простых действиях, которые они могут предпринять, увеличивает экономию.

Напоминания о снижении мощности: Поощряйте персонал выключать свет, мониторы и личных поклонников при выезде на встречи или обед.
Корректировка дресс-кода: Летом, допустите более случайный наряд, чтобы можно было поднять температурные точки, не жертвуя комфортом.
Игры и обратная связь: Показать в реальном времени использование энергии на экранах лобби и наградных отделов, которые отвечают целям сокращения.

Мониторинг, аудит и постоянное совершенствование

Устойчивое сокращение пиковых часов требует измерения и обратной связи. Без данных невозможно знать, какие стратегии эффективны, а какие нуждаются в уточнении.

Энергетический аудит

Регулярные аудиты (прохождение или комплексный уровень ASHRAE 2/3) выявляют конкретные возможности: протекающие воздуховоды, пересвет, неэффективное оборудование и ошибки планирования.

Системы автоматизации зданий (BAS)

Современные платформы BAS позволяют менеджерам зданий просматривать профили нагрузки в режиме реального времени, устанавливать оповещения о пиковом спросе и автоматизировать действия по сокращению. Интеграция с прогнозами погоды и графиками тарифов на коммунальные услуги позволяет прогнозировать оптимизацию.

Внешняя ссылка: Прочитайте обзор Системы автоматизации зданий из Департамента энергетики.

Контроль за показателями и эффективностью

Такие инструменты, как ENERGY STAR Portfolio Manager, позволяют владельцам зданий сравнивать использование энергии с аналогичными объектами по всей стране. Отслеживание ежемесячных и пиковых тенденций помогает выявлять аномалии и проверять экономию от модернизации.

Интеграция возобновляемых источников энергии и хранения

Солнечные панели, ветряные турбины и аккумуляторы на месте могут напрямую компенсировать покупки в часы пик. Даже без хранения солнечная генерация часто хорошо согласуется с пиками летнего дня.

Системы хранения энергии аккумулятора (BESS)

Аккумуляторы могут заряжаться в течение дешевых непиковых часов (или от солнечных батарей) и разряжаться в часы пик, когда электричество является самым дорогим. Это известно как «пиковое бритье» и может снизить заряды спроса на 20-40%.

Солнечный фотоэлектрический размер для пикового бритья

При проектировании фотоэлектрической системы, восточные панели максимизируют производство во время пикового окна нагрузки здания (часто на юг или запад для дневного солнца). Соединение солнечной энергии с аккумулятором еще больше повышает надежность и экономическую отдачу.

Внешняя ссылка: См. Солнечные исследования Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии для технического руководства по проектированию системы.

Финансовые стимулы и программы полезности

Многие правительства и коммунальные службы предлагают скидки, налоговые кредиты или кредиты под низкие проценты для мер по снижению пикового спроса.

Коммерческие световые скидки: Для установки светодиодов, датчиков заполняемости и элементов управления дневного освещения.
HVAC Обновления: Скидки на высокоэффективные чиллеры, тепловые насосы и VFD.
Стимулы реагирования на запросы: Платежи за каждый киловатт нагрузки, уменьшенной во время событий.
Налоговые вычеты за энергоэффективность: Раздел 179D США позволяет вычеты для энергоэффективных коммерческих зданий.

Внешняя ссылка: Проверьте базу данных DSIRE для государственных стимулов.

Пример: офисное здание среднего размера

Офисное здание площадью 50 000 кв. футов на юго-востоке США реализовало комбинацию из вышеперечисленных стратегий:

Устанавливается DCV и повышается температура охлаждения на 3°F в часы пик.
Обновленные флуоресцентные лампы T8 со светодиодными панелями и датчиками заполняемости.
Записанная в программу реагирования на спрос, которая брила 150 кВт во время критических событий.
Добавлена солнечная батарея на крыше мощностью 100 кВт с батареей на 200 кВтч.

В результате пиковый спрос упал на 28%, ежегодные затраты на электроэнергию упали на 38 000 долларов, а здание заработало 87 баллов по ENERGY STAR.

Заключение

Снижение потребления энергии в зданиях в часы пик - это не универсальное мероприятие, а сочетание оптимизации HVAC, управления освещением, модернизации оборудования, улучшения оболочек, эксплуатационных изменений и вовлечения пассажиров может дать существенные, долгосрочные результаты. Ключ должен начаться с всеобъемлющего энергетического аудита, определить приоритеты мер с самой быстрой окупаемостью и постоянно контролировать производительность для уточнения стратегий с течением времени. При правильном подходе руководители зданий могут сократить расходы, поддерживать стабильность сети и способствовать более чистому энергетическому будущему.