Стратегии сокращения резервного потребления электроэнергии в коммерческих зданиях

Понимание резервной мощности в коммерческих средах

Резервное потребление электроэнергии — часто обозначаемое как фантомная нагрузка, мощность вампира или утечка электроэнергии — относится к энергии, которую потребляют электронные устройства и приборы, когда они выключены или в режиме малой мощности, но все еще подключены к электрической розетке. В коммерческих зданиях этот невидимый сток может составлять от 5% до 15% от общего потребления электроэнергии, в зависимости от типа здания, графиков занятости и плотности оборудования. Для среднего офисного здания, резервные нагрузки могут легко перевести в десятки тысяч долларов в ненужных ежегодных затратах на электроэнергию.

Источники резервной мощности разнообразны и распространены. Общие виновники включают компьютерные рабочие станции, мониторы, принтеры, копировальные аппараты, сетевые коммутаторы, терминалы точек продаж, торговые автоматы, кофеварки, аудиовизуальное оборудование, камеры безопасности, панели пожарной сигнализации и даже некоторые типы светодиодных выходных знаков. В то время как каждое отдельное устройство может потреблять только несколько ватт, совокупная нагрузка на весь коммерческий объект значительна. Более того, многие устройства остаются в режиме ожидания 24/7, даже когда здание не занято - ночью, в выходные и праздники.

Помимо финансовых последствий, резервная мощность способствует ненужным выбросам парниковых газов. В Соединенных Штатах коммерческие здания потребляют около 18% всей электроэнергии. Сокращение фантомных нагрузок даже на 10% сэкономит миллиарды киловатт-часов в год. Для руководителей объектов, сотрудников по вопросам устойчивого развития и владельцев зданий решение проблемы резервной мощности является одной из наиболее экономически эффективных мер по повышению энергоэффективности, часто требующих минимальных капитальных инвестиций и обеспечивающих быструю окупаемость.

Измерение и аудит резервных нагрузок

Перед реализацией любой стратегии сокращения необходимо понять величину и распределение резервной мощности в вашем здании. Тщательный энергетический аудит, ориентированный на нагрузки вилки и различные электрические нагрузки (MEL), предоставляет исходные данные, необходимые для определения приоритетности вмешательств.

Инструменты мониторинга нагрузки Plug

Портативные счетчики мощности (например, Kill A Watt или P3 P4400) могут измерять потребляемую мощность отдельных устройств в режиме реального времени. Более комплексные решения включают сетевые счетчики нагрузки, которые регистрируют данные с течением времени и передают их на центральную приборную панель. Беспроводные подметры и трансформаторы тока, установленные на панелях, также могут помочь изолировать потребление в режиме ожидания на уровне схемы. Многие системы автоматизации зданий теперь интегрируют мониторинг нагрузки в качестве стандартной функции.

Проведение Walk-Through Survey

Физический осмотр здания, этаж за этажом, комната за комнатой, является наиболее надежным способом идентифицировать каждое устройство, которое остается подключенным в незанятые часы.

Для каждого элемента записывайте его потребляемую мощность в режиме ожидания (если это возможно) и можно ли его безопасно полностью выключить. Многие устройства вытягивают 5 до 15 Вт непрерывно, что быстро складывается.

Стратегии сокращения резервного потребления электроэнергии

1.Развернуть передовые силовые полосы

Основные полосы питания с ручным переключателем включения / выключения являются простым первым шагом, но расширенные полосы питания, также называемые интеллектуальными полосами, предлагают автоматическое управление.

Установка передовых полос мощности на каждой рабочей станции и в общих областях может сэкономить до 40% энергии нагрузки вилки. Периоды окупаемости обычно составляют менее одного года.

2. Внедрение систем автоматизации зданий (BAS)

Современная система автоматизации зданий может делать гораздо больше, чем управление HVAC и освещением. Платформы BAS, такие как Siemens Desigo CC, Johnson Controls Metasys или Honeywell Forge, могут расширять управление для подключения нагрузок через сетевые полосы питания или интеллектуальные розетки. Ключевые возможности включают:

Ключом к успеху является интеграция управления загрузкой плагинов в BAS с самого начала или модернизация через беспроводные шлюзы. Многие новые платформы BAS поддерживают открытые стандарты, такие как BACnet и MQTT, что делает функциональную совместимость возможной.

3. Модернизация энергоэффективного оборудования

При замене оборудования с истекшим сроком службы выбор продуктов, сертифицированных ENERGY STAR, является одним из наиболее эффективных вариантов. Критерии ENERGY STAR для офисного оборудования (компьютеры, дисплеи, принтеры и серверы) включают строгие ограничения на потребляемую мощность в спящем режиме. Например, настольные компьютеры, сертифицированные ENERGY STAR, должны потреблять не более 1,7 Вт в спящем режиме по сравнению с более старыми моделями, которые могут потреблять 5-10 Вт. Аналогично, современные светодиодные мониторы снижают потребление в режиме ожидания до менее 1 Вт.

Помимо ENERGY STAR, рассмотрите обозначение Energy Star Most Efficient и регистрацию EPEAT (Electronic Product Environmental Assessment Tool) для максимальной эффективности. Для таких устройств, как торговые автоматы, квалифицированные модели ENERGY STAR используют примерно на 35% меньше энергии в целом, включая снижение потребления в режиме ожидания от освещения и охлаждения.

Кроме того, ищите оборудование с возможностью резервного питания «нулевой ватт» или «почти нулевой».Некоторое офисное оборудование теперь включает в себя выключатель, который физически отключает источник питания, устраняя все резервные ничьи.

4. Используйте беспроводные датчики занятости для контроля уровня комнаты

Конференц-залы, телефонные будки и учебные комнаты часто содержат АВ-оборудование, дисплеи и зарядные устройства, которые остаются в режиме ожидания в течение нескольких часов после последней встречи. Установка беспроводных датчиков занятости с питанием от батареи (например, Leviton или Lutron RadioRA ), связанных с интеллектуальными розетками или полосами питания, может автоматически отключать все устройства, когда комната пуста в течение установленного времени. Типичные задержки времени составляют 5-15 минут. Некоторые системы также позволяют удаленное ручное переключение через приложение смартфона.

5. Централизовать сетевые устройства с управлением питанием

Серверы, сетевые коммутаторы, маршрутизаторы и брандмауэры по своей сути необходимы, но часто негабаритные или неправильно настроенные. Используйте программное обеспечение для управления питанием сети (например, WattWatcher , Vervant или встроенные функции UPS-блоков) для установки некритических сетевых устройств в режимы малой мощности в нерабочее время. Например, управляемый коммутатор может приводить в действие неиспользуемые порты или снижать скорость соединения, когда спрос низкий. Виртуализация серверов уменьшает общее количество физических машин, тем самым снижая потребление в режиме ожидания от простаивающего оборудования.

6. Исключить ненужный режим ожидания из проводного оборудования

Некоторые устройства, такие как дверные контроллеры, панели пожарной сигнализации и видеорегистраторы безопасности, должны оставаться в рабочем состоянии по соображениям безопасности. Однако многие проводные устройства поддерживают режим сна или ожидания, который соответствует требованиям кода, потребляя при этом меньше энергии. Проверьте с производителями, может ли их оборудование быть настроено для более низкого напряжения в режиме ожидания. В случаях, когда требуется полная мощность 24/7, рассмотрите возможность консолидации нескольких устройств на одном высокоэффективном источнике питания или ИБП для снижения накладных потерь.

Обучение персонала и поведенческие стратегии

Одна только технология не может обеспечить максимальную экономию. Поведение пассажиров играет важную роль. Хорошо продуманная образовательная программа может снизить мощность резервного питания на дополнительные 10-20%. Ключевые элементы включают:

  • Чистые политики: Разработка письменной политики, требующей от всех сотрудников отключения компьютеров, мониторов и персональных устройств в конце дня.Исключения для запланированных резервных копий или удаленного доступа должны быть задокументированы и управляться через ИТ.
  • Знак: Размещайте наклейки или знаки возле выключателей света и розеток питания, напоминающих пассажирам о выключении оборудования. Рассмотрим цветные этикетки: зеленые для всегда включенных устройств, красные для тех, которые должны быть выключены.
  • Осведомленность о потреблении электроэнергии: Показать персонал в режиме реального времени на приборных панелях в общих областях или через интранет компании. Видя кумулятивное падение мощности после события выключения питания может быть мотивацией.
  • Стимулы: Создавайте дружеские соревнования между этажами или отделами для достижения наименьшей нагрузки после часа. Признайте лучших исполнителей с небольшими наградами.
  • Ежегодные обновления: Усилить сообщение во время нового сотрудника на борту и, по крайней мере, ежегодно. Энергосбережение становится частью корпоративной культуры с течением времени.

Тематическое исследование: офисное здание среднего размера в Чикаго

В офисном здании площадью 150 000 квадратных футов, в котором работают 600 сотрудников, был проведен аудит нагрузки на вилку, который выявил комбинированную резервную нагрузку в 22 кВт.

  • Компьютеры и мониторы рабочих станций: 8,5 кВт
  • Общие принтеры и копировальные аппараты: 4,2 кВт
  • Приборы для отдыха: 3,1 кВт
  • АВ-оборудование в 12 конференц-залах: 2,6 кВт
  • Другие (вендинговые машины, вентиляторы, вывески): 3,6 кВт

После внедрения комбинации передовых полос питания, датчиков заполняемости конференц-залов, программного обеспечения для управления питанием ИТ и обучения персонала, резервная нагрузка была снижена до 6,3 кВт - падение почти на 72%. Ежегодная экономия средств превысила 18 000 долларов США при местных тарифах на электроэнергию 0,12 доллара / кВтч. Простая окупаемость оборудования и установки составила 14 месяцев.

Финансовые и экологические выгоды

Сокращение резервной мощности предлагает множество преимуществ. Прямая экономия на счетах за коммунальные услуги наиболее очевидна. Согласно Департамент энергетики США , коммерческие меры по сокращению резервной мощности обычно окупаются через 1-3 года. Помимо прямой экономии, есть дополнительные преимущества:

  • Снижение нагрузки на ВВК: Меньшее количество отработанного тепла от подключенных устройств означает более низкую потребность в кондиционировании воздуха, особенно летом. На каждый киловатт сэкономленной нагрузки на вилку устраняется дополнительная 0,3–0,5 кВт охлаждающей нагрузки.
  • Расширенный срок службы оборудования: Устройства, которые полностью выключены, испытывают меньше теплового напряжения, снижая частоту отказов и продлевая срок полезного использования.
  • Снижение пиковых сборов спроса: Многие коммунальные службы оценивают сборы спроса на основе самой высокой 15-минутной средней нагрузки в месяц. Обрезка резервной мощности снижает пиковый спрос, снижая дорогостоящие сборы спроса.
  • Зеленые сертификаты: Снижение нагрузки на вилку может способствовать сертификации LEED, BREEAM или ENERGY STAR для зданий.
  • Соблюдение кодов: Последние энергетические коды ASHRAE 90.1 и IECC требуют автоматического управления сосудами во многих местах.

Преодоление общих вызовов

Несмотря на очевидные преимущества, некоторые руководители предприятий сталкиваются с препятствиями при реализации стратегий резервного снижения мощности. Вот решения частых проблем:

Проблема: ИТ-политика требует, чтобы компьютеры оставались включенными для обновлений и удаленного доступа.

Решение: Используйте управляемые ИТ окна включения в локальную сеть или запланированные окна обновлений. Настройте управление питанием так, чтобы компьютеры входили в спящий режим после 15 минут бездействия, но могли быть удаленно пробуждены. Кроме того, многие операционные системы теперь поддерживают «современный режим ожидания», который позволяет обновляться при потреблении очень малой мощности.

Проблема: пассажиры забывают выключать устройства ночью.

Решение: максимально автоматизировать с помощью запланированных полос питания и датчиков заполняемости. Опираться только на человеческую память ненадежно. Объединить автоматизацию с мягкими напоминаниями от BAS или мобильного приложения.

Проблема: проводное оборудование не может быть отключено.

Решение: Для оборудования, которое не может быть отключено (например, пожарная сигнализация), исследуйте, предлагает ли производитель режим ожидания с низким энергопотреблением. Часто замена стареющей панели современным эквивалентом дает экономию в режиме ожидания. Для некритических предметов установите контролируемое подрядчиком реле в панели для отключения питания в незанятые часы.

Вызов: предварительная стоимость интеллектуальных полос питания и датчиков.

Решение: многие утилиты предлагают скидки на устройства управления загрузкой плагинов. Проверьте с помощью вашей местной программы полезности или эффективности. Быстрая окупаемость обычно оправдывает инвестиции, а группирование установок в многолетнее развертывание может распределить расходы.

Будущие тенденции: IoT и прогнозный контроль

Следующий рубеж в сокращении мощности в режиме ожидания включает Интернет вещей (IoT) и машинное обучение. Аутлеты с поддержкой IoT могут общаться с платформами управления зданием для выявления моделей использования и автоматической корректировки графиков питания без ручного программирования. Например, датчик может узнать, что конференц-зал редко используется в пятницу днем и превентивно отключает оборудование. Прогнозные алгоритмы также могут предвидеть заполняемость на основе календарных данных, погоды и исторических моделей. Поскольку затраты на оборудование продолжают падать, эти интеллектуальные системы станут стандартом в коммерческом дизайне здания.

Заключение

Снижение резервного потребления электроэнергии в коммерческих зданиях является проверенной, экономически эффективной стратегией повышения энергоэффективности, снижения эксплуатационных расходов и поддержки целей в области устойчивого развития. Подход требует сочетания измерений, технологических усовершенствований (передовые полосы питания, интеграция BAS, энергоэффективное оборудование), изменения поведения среди жильцов и постоянного мониторинга. С типичными периодами окупаемости от 12 до 36 месяцев и значительными экологическими преимуществами решение фантомных нагрузок должно быть приоритетом для любой организации, управляющей коммерческой недвижимостью. Принимая меры сегодня, владельцы зданий и менеджеры объектов могут захватить немедленную экономию, в то время как будущие защитные свои здания от более строгих энергетических кодов и повышения тарифов на электроэнергию. Стратегии, изложенные здесь - от простых полос питания до сложных элементов управления IoT - обеспечивают масштабируемую дорожную карту практически для любого коммерческого объекта.