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能源管理的“向前”策略
发布时间:2013-07-19     作者:Chris Colson Allied Reliability Inc.
摘要:"能源管理"是一条具有很多含义的术语,但我敢肯定,很多人所关心的主要还是它与在商务活动、工业环境和公共部门或政府组织中节省能源相关的这样一条含义。从能源节省的角度来说,能源管理就是指在一座建筑或一个组织中监视、控制和保护能源的整个过程。

 "能源管理"是一条具有很多含义的术语,但我敢肯定,很多人所关心的主要还是它与在商务活动、工业环境和公共部门或政府组织中节省能源相关的这样一条含义。从能源节省的角度来说,能源管理就是指在一座建筑或一个组织中监视、控制和保护能源的整个过程。
  通常来说,这个过程包含以下步骤:
  用仪表测量能源消耗并收集相关能源数据。
  找到节省能源的机会并评估每次机会能节省多少能源。通常你可以通过分析仪表数据找到和量化日常的能源浪费,并且对能够通过替换设备(比如,用高效电机替换低效电机,改进照明系统,升级或替换管道绝缘层)来实现的能源节省进行调查。
  采取行动,以找到节省能源的机会为目标(即,解决日常浪费问题并且替换、升级或者修理无效的设备)。通常来说,你会从ROI(投资回报率)所定义的最好节省时机入手。
  通过分析可量化的仪表数据来追踪你的工作进展,看看你所做出的能源节省努力效果如何。
  环顾四周,你就能发现大量提供能源管理服务的公司,他们提供海量的产品和服务,不仅可以帮助终端用户了解其能源的无效状态,还可以帮助他们使其能源更有效、更有作用。我个人曾有过与不同行业的各类用户打交道的经历,并亲眼看到了设备的可靠性和能源效率是如何携手而行的。了解设备如何出故障和为什么出故障的能力,对理解和开发工业设备运行与维护的能源有效性策略至关重要。
  这没有什么值得奇怪的,因为能源成本在持续上升,所占成本的比例越来越大;这一点对工业工厂和设施来说情况都一样。工厂和设施的管理者们的确是在寻求节省机会,但却对全面的、成本高昂的能源节省项目谨小慎微。然而,如果让他们排定优先顺序并以资助未来行动的方式来实施节省行动的话,大多数和我交谈过的管理者们都会对"低成本或者无成本"的机会感兴趣。我通常把这种现象叫做"向前支付"(paying it forward)法。
  分析节省和机会

  后续的系统级核查。以下所有图片资料均来源于Allied Reliability

  由于所有工厂和设施都具有自己的独特性,所以,不同的工厂和设施节省能源的机会也不会相同。这种独特性会使"向前支付"法具有极强的灵活度。从初始的现状分析开始,这种灵活度就能得到充分体现;现状分析能够确定对盈利的威胁情况,找到减少成本的方法。因此,通过分析找到的这些机会应该成为公司整体策略不可或缺的一部分,并且通过节省能源来应对盈利威胁和提高利润率。对实现这些能源节省来说,采取良好的能源管理措施会和应用恰当的加工技术一样重要。必须牢记的是,任何经营性的节省都能直接转化为盈亏底线的改进,一分钱就是一分钱,实实在在。
 在现状分析中,工厂或设施系统会根据后续的"向前支付"能源节省机会得到区分和评估。大多数设施和工厂都具有相同的系统,比如暖通空调(HVAC)、电力分布和照明系统,而有些工厂则会建设一些特有系统,比如压缩空气或蒸汽。
  一般来说,所有后续的系统级核查类型如图1所示。
  虽然以上所列的每个条目都很重要,节省也会很明显,但每项的投资回报率值是不同的。有些条目会带来巨大节省并且投资回报相对较快,而有些则属于是在较长的一段时间内稳定而持续的节省。在本文接下来的篇幅中,我将带你关注对建筑物围护结构的核查,因为这种核查可以帮你(工厂和设施都一样)确定空调系统哪里漏气或者哪里有外面的空气和物质进入,从而引起了系统运转吃力(暖通空调、蒸汽等等)且效率降低。
  什么是建筑物围护结构?


  建筑物围护结构功能

严密型和松散型围护的优劣比较

 在开始讨论之前,我们先把建筑物围护结构定义为组成一座建筑物外壳或皮肤的所有成分。这些成分设计和利用的目的就是把建筑物的外部和内部区分开来。建筑物围护结构也可以被定义为区分空气调节区和非空气调节区的建筑成分。
  建筑物围护结构是由项目建筑师和工程师设计的、用来满足各种个性化的应用(即,配送仓库、食品加工设施、汽车制造厂、商业设施等)需求的。建筑物的围护结构必须参照气候、建筑物内部结构的空气流通和能源消耗情况进行认真仔细的设计。
  通过实现图2所示的四个基本功能,建筑物围护结构将影响建筑物内部的空气流通和能源使用。这是在确定和量化相关能源成本节省机会时你需要了解的至关重要的一点。
  建筑物围护结构通常会根据其特点区分为"严密"或"松散"。严密的围护结构,相对来说,设计和建造的几乎没有空气泄漏;这种结构通常需要大量的绝缘、捻缝、密封设计和能源有效性窗户设计,来建成一个严密的建筑物外壳。松散的围护结构,其设计和建造允许空气较为自由地从外部空间进入到内部空间。我还要额外强调一点,松散的围护结构可能是特意设计的结果,也可能是糟糕建造的结果。
  利用状态基准维护技术创建节省策略
  无论你所拥有的建筑围护结构是哪种类型,关键的是它具有你所设计和想要的性能。要保证具有合适的建造和性能,就需要有恰当的检测和维护。现在有很多技术、工具和方法可以用来检测建筑物围护结构的性能,我自己也找到了两种独特的状态基准维护(CBM)技术,把它们作为我 "向前"(go-to)策略的优选方法:红外热成像技术和气载超声波技术。
  因为我一直在采用状态基准维护技术作为预防性维护策略来帮助确定和改正设备与建筑成分的缺陷,所以也早就意识到了这些技术为有经验的用户所能带来的额外能源管理好处。


  有缺陷的门窗密封

  针对联动设备缺陷和故障的能源管理措施和节省机会,能从维护中得到直接的、盈亏底线改进价值。当一项缺陷出现时,它不仅能让设备处于经营性故障的危险边缘,而且也会让设备效率降低、影响产品质量、增加能源使用,而且有时会增加温室气体排放。
  建筑物围护结构的核查应该包含使用红外热成像技术和气载超声波技术来检查温度差别、渗入和渗出(空气、水、瓦斯和其他适用介质)。通过使用这些技术,你不仅能够快速地检查大片区域,而且还能够精确定位需要马上引起关注的问题区域。根据不同的建筑设计和建筑规模,你可以检查整座建筑围护结构的绝缘问题和空气泄露问题。围护结构中能够进出空气的任何缝隙都能造成能源浪费。
  这两种状态基准维护技术是确认由具有不同速度和温度的自然空气流动所造成问题的最好工具。门、窗户框架和密封都应该检查是否有空气进入/流出。嵌入围护结构内部的部件,像水管、电导管和排气管,都应该做绝缘和密封剂的适切性检查。


  建筑物绝缘和设备效率节省机会

  漏水是建筑管理者们所要面对的另一个问题。建筑物漏水,就会损坏绝缘层,致使该建筑失去大部分的R等级评分。有些设施的绝缘性能可能很差,会导致传导过程中的热量流失。屋顶,由于长期受水和潮气的侵蚀,会损坏或者失去绝缘性能,从而造成能源损失。
  并不是所有屋顶都可以用红外热成像技术进行有效检查,注意到这点很重要。在合适的条件下,没有加设明显压舱物的低坡度或平设屋顶通常比较适合于该技术。同样,具有潮湿问题或者从来没有进行恰当绝缘处理的墙壁也会是能源损失的原因之一,这些都应该在建筑物围护结构的核查过程中被检测出。
  我把这两项技术叫做"向前"方法的另外一个原因是,它们能够简单地把所有信息和其他零散数据(即,电力负载、空气流速、温度差异)结合在一起来量化节省机会的规模大小。这些计算不仅可以用财务术语来完成,而且也可以用环境保护专家所欣赏的术语来进行。
  请记住,我们是在确定能源节省量。所有能源形式都可以用百万公吨英国热量单位(MMBtu)来表示,该单位还可以换算成千瓦时(kWh,度),接下来再换算成二氧化碳量(CO2,按照美国环境保护署的标准,1千瓦时等于1.37磅二氧化碳)。所以,如果我们说一年内你确认获得了价值18,000.00美元的节省,也就意味着你节约了353,843 千瓦时的电,或者说节约了509桶石油或24,916加仑天然气。
  继续向前
  确定节省机会并且做出调整来实现这些节省固然重要,但是后续你仍然需要实施一项可持续性的策略,以防止那些无效性会反过来给你的设施造成蠕变。为了持续获得建筑物围护结构核查所带来的能源节省,你需要开展实施一项包括定期维修活动在内的维护策略,这些维修活动能够提示有问题项目的状态,从而让你制定出合适的改善行动日程计划。
  在结束本文前,我还要再说一点,这一点看似非常明显,但由于某种未知的原因经常会带来同样的结局。核查和确定建筑物缺陷是第一步,但不应该成为最后一步。没有后续实施行动的核查永远不会带来价值。你要对节省机会进行优先排序,并且用为优先顺序列表中下一个项目提供资金的方式开始实施。当你把这种策略付诸实践时,你很快就能懂得"向前支付"的价值。