项目名称

秦创原・陕西科技创新成果展馆

项目业主单位

秦创原创新促进中心

项目实施单位

上海合壹未来文化科技有限公司

节能量  (吨标准煤/年)

79.4吨

主要建设或改造内容

主要建设内容:本项目所在的展馆为绿色建筑一星级,均符合住房中华人民共和国城乡建设部所发布的《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019)(2014年版)中所有控制项要求。本项目主要为改造提升项目,包含内装修工程设计、布展工程设计、建筑消防前端系统改造,具体包括但不限于室内地面、墙面、顶面图文产品、艺术品及成品定制、智能化、多媒体设备及软件影片等,并配套实施消火栓系统、火灾自动报警系统自动喷水灭火系统、排烟系统末端改造空调新建及电气安装等附属工程。

建设期限:2025年7月12日至2025年11月3日

投运期限:无

投资额:5044万元

项目技术方案

本项目秉承“主动优化、内外协同、智慧赋能”的核心理念,搭建了一个覆盖能源供给侧、建筑用能侧、系统智慧运维侧的综合性节能降碳技术体系。同时,从能源供给侧、建筑用能侧、智慧运维侧三个层面,通过基准情景与项目情景的对比,提供量化的节能降碳指标分析,以翔实的数据证明项目的环境效益与碳减排贡献。

一、能源供给侧创新:屋面分布式光伏发电系统的深化设计

1.技术内容与系统深化

在建筑屋面创新性建设的分布式光伏发电系统,将闲置屋面转化为持续的清洁能源生产基地。系统采用行业领先的高效单晶硅光伏组件,其显著特点是转换效率高、温度系数低、弱光响应好,确保了在有限的屋面面积内获取更高的发电收益。配套的智能组串式逆变器,不仅实现高效率的直流-交流转换,更具备精密的组串级监控与故障定位功能,可实时监测每一串组件的运行状态,最大化提升系统整体发电效率与运维便捷性。系统与建筑配电系统并网,设计上充分考虑屋面荷载、防风抗震、电气安全及后期维护通道,实现与建筑本体的安全、可靠、一体化结合。

2.技术原理与节能效益分析

系统核心运行模式为“自发自用,余电上网”。光伏组件产生的直流电经逆变器转换为标准交流电后,优先接入建筑内部配电网络,即时满足建筑自身的实时用电需求。这一过程实现了清洁能源的“就地生产、就地消纳”,直接、等量地减少了从市政电网购入的火电比例,从能源供给源头实现了碳减排。

其综合效益体现在多个层面:

直接节能与降碳:光伏发电为零燃料消耗、零运行排放的清洁能源技术。系统所发电量全部用于建筑运行,直接替代了等量的传统化石能源发电,是项目实现运行阶段碳中和目标的核心举措。通过降低对电网的依赖,项目不仅减少了外部能源消耗,也显著降低了自身的碳排放强度。

稳定用电与削峰填谷:光伏出力高峰通常与建筑日间用电高峰时段重叠,自发自用有效降低了建筑在电网高峰时段的用电负荷和需量电费,起到了“削峰”作用,减轻了区域电网的供电压力。余电上网则在建筑低负荷时段向电网输送清洁电力,有助于电网的稳定运行。

经济效益与资产增值:系统在寿命周期内可持续产生绿色电力。自发自用部分等同于以低于电网电价(尤其是峰时电价)的成本获得电力,直接节约电费支出;余电上网部分可根据政策获得售电收入或绿色电力证书收益。此外,光伏系统作为建筑的绿色资产,提升了项目的科技属性与可持续形象,具有潜在的资产增值效果。

二、建筑用能侧优化:高能效设备与精准控制的全面实施

1.高效多联机空调系统与集群化智能控制深化

(1)系统架构的优化选择

项目摒弃了传统中央空调冷水机组+水泵+冷却塔+末端的水系统架构,转而采用高效直流变频多联机系统。这一选择的根本优势在于系统能效的全面提升:

消除输配系统能耗:传统水系统的水泵、冷却塔风机能耗可占空调系统总能耗的20%-30%。多联机系统采用冷媒直接输配能量,完全省去了中间水循环及相应的水泵、冷却塔能耗,从系统根源上实现了节能。

卓越的部分负荷能效:公共建筑的空调负荷随时间、区域变化极大。直流变频多联机的压缩机可根据室内机组的实时总需求,无级调节其输出能力(通常可在10%-100%范围内连续调节),始终使系统在高效区间运行,完美匹配建筑部分时间、部分空间的使用特点,避免了传统定速机组“大马拉小车”或频繁启停带来的效率损失。

(2)智能化控制的深度集成

系统的节能潜力通过建筑能源管理平台的智能控制得到充分释放。

自适应群控策略:平台集成室内外温湿度传感器、人员存在传感器、工作日程表等信息,通过内置算法,动态管理多联机外机群的启停组合、设定温度调整(在舒适范围内进行精细化浮动控制)、以及不同区域系统的运行模式切换。例如,在上班前预启动,下班后自动转入节能模式;在会议室使用结束后自动关闭该区域空调。

需求响应与联动:在电力供应紧张或电价高昂时段,系统可自动执行预设的节能策略,如适度调整温度设定值,在不显著影响舒适度的前提下降低瞬时负荷,参与电网的削峰填谷。

(3)节能效益评估

综合高效设备选型与智能控制策略,该系统相比同等容量下的传统定频多联机或常规水冷式中央空调系统,可实现显著的整体能效提升。其季节能效比远高于国家标准要求,预计空调系统综合能耗可降低约四分之一至三分之一。

2.全面LED照明与多层次智能照明控制深化

(1)光源的全面升级

项目将所有传统荧光灯、金卤灯等高能耗、低光效光源,统一更换为高品质LED灯具。LED光源具有光效高(通常可达传统荧光灯的1.5-2倍以上)、寿命长(可达50000小时)、启动快、显色性好、不含汞等有害物质等综合优势,为照明节能奠定了坚实基础。

(2)系统化智能控制网络

节能的核心在于“按需照明”。项目构建了集“本地感应控制”、“分区场景控制”、“中央集中管理”于一体的智能照明控制网络。

本地感应与调光控制:在走廊、楼梯间、卫生间、库房、地下车库等公共区域,广泛部署微波/红外感应传感器,实现“人来灯亮、人走灯渐灭或延迟关闭”。在靠近窗户的办公区或走廊,安装照度传感器,自动调节人工照明亮度,实现恒照度控制,充分利用自然采光。

精细化分区与场景管理:根据建筑功能分区(如开放办公区、独立办公室、会议室、大厅、展厅等),设置独立的照明回路与控制策略。可预设“全亮模式”、“工作模式”、“会议模式”、“午休模式”、“夜间巡检模式”等多种场景,通过智能面板、日程管理或移动终端一键切换,实现极高的管理灵活性与节能效果。

能源管理与数据分析:所有照明回路的开关状态、能耗数据均上传至建筑能源管理平台,实现远程监控、故障报警、能耗统计与分析,为持续优化照明策略提供数据支持。

(3)节能效益评估

通过“高效LED光源”与“精细化智能控制”的双重作用,照明系统改造后的综合节能效果极为突出。预计整体照明能耗可比改造前的传统照明系统降低一半以上,同时大幅减少了灯具更换维护成本,并创造了更舒适、灵活的光环境。

三、智慧运维侧集成:建筑能源管理平台的协同中枢作用

智慧运维侧是实践“系统协同”理念的技术大脑。本项目部署的建筑能源管理平台,是实现供给侧、用能侧一体化监控与优化的核心。

该平台并非简单的数据看板,而是具备实时监测、数据分析、策略优化与自动控制功能的智慧系统:

全景数据融合:平台实时采集并整合屋面光伏发电功率、累计发电量、自用与上网电量;多联机各主机与末端的状态、能耗、运行模式;各照明回路的开关状态、能耗;以及建筑总用电、分项用电、室内外环境参数等全维度数据。

智能分析与诊断:基于大数据分析,平台能自动进行能效对标,识别设备异常运行模式(如空调主机低效运行、照明回路异常常亮),发出预警,指导预防性维护,从“故障后维修”转向“预测性维护”。

跨系统协同优化控制:这是平台的核心价值。平台可根据光伏系统的实时发电功率与预测数据,结合建筑当前的冷/热负荷需求,动态调整空调系统的运行策略(如在不影响舒适度的前提下,在光伏大发时段适当优化空调设定点,最大化消纳绿色电力),实现能源供给侧与用能侧的主动协同。在夜间或低负荷期,平台可自动执行整体性节能模式。

四、技术先进性与创新点总结

1.能源角色转型创新:项目实现了建筑从传统“能源消费者”向“能源产消者”的主动转型。屋面光伏系统不仅是附加的节能措施,更是构成建筑新型能源基础设施的核心部分,重塑了建筑的能源供给结构。

2.系统架构根本性优化:在空调系统选型上,针对中型公共建筑部分负荷运行的主导特性,科学选用了高效变频多联机系统。这一选择从系统架构层面根除了水系统输配能耗,并充分发挥了变频技术应对部分负荷的先天优势,实现了“架构节能”。

3.高度集成与主动协同:通过建筑能源管理平台,将原本独立运行的光伏发电系统、空调系统、照明系统等进行一体化集成。实现了数据互通与策略联动,使能源生产、分配与消费能够根据实时情况动态调整,从“单体设备节能”迈向“系统协同节能”,实现了整体能效的“1+1>2”的提升。

4.全链条低碳技术体系:本项目构建的技术体系覆盖了“能源生产—能源使用—能源管理”的全链条,形成了一个完整、闭合的节能降碳循环,为建筑全生命周期低碳运行提供了坚实的技术支撑,具有良好的示范意义和推广价值。

项目经济、环境和社会效益

一、能源供给侧创新关键指标与效益分析

系统总容量:120kWp

当地年均峰值日照时数:1,300小时

系统综合效率(考虑灰尘、线路、逆变器等损失):81%

自发自用比例:70%(基于建筑用电曲线与光伏发电曲线匹配度估算)

(1)年发电量与减排效益

年总发电量=120kWp×1,300h×0.81=126,360kWh

年自发自用电量=126,360kWh×70%=88,452kWh

年余电上网量=126,360kWh×30%=37,908kWh

(2)基准情景对比(全部用电依赖电网)

等效节约标准煤:根据国家能源局最新数据,每节约1kWh火电,相当于节约0.3005kgce(千克标准煤)。

年节煤量=126,360kWh×0.3005kgce/kWh=37,971kgce(约38.0吨标准煤)

二氧化碳减排量:根据陕西电网排放因子0.6558kgCO₂/kWh计算。

年减排量=126,360kWh×0.6558kgCO₂/kWh=82,866kgCO₂(约82.9吨二氧化碳)

结论:光伏系统每年可为项目提供12.6万度绿色电力,相当于节约38吨标准煤,减少83吨二氧化碳排放,从能源供给端实现了显著的碳替代。

二、建筑用能侧优化关键指标与效益分析

1.高效多联机空调系统与智能控制

(1)基准情景设定

优化前使用能效比较低的定频多联机(IPLV:3.5)作为比较基准。

(2)项目情景与节能分析

本项目采用一级能效的直流变频多联机(IPLV:7.0)。假设空调系统年耗电量为200,000kWh(此为基准情景下的估算值)。

基准情景年耗电量:200,000kWh

项目情景年耗电量=(基准情景耗电量)×(基准能效IPLV/项目能效IPLV)=200,000kWh×(3.5/7.0)=100,000kWh

空调系统年节电量=200,000-100,000=100,000kWh

(3)节能与减排效益

年节能量=100,000kWh×0.3005kgce/kWh=30,050kgce(约30.1吨标准煤)

年减排量=100,000kWh×0.7035kgCO₂/kWh=70,350kgCO₂(约70.4吨二氧化碳)

2.全面LED照明与智能感应控制

(1)基准情景设定
优化前照明系统主要为T8荧光灯管和部分金卤灯,综合照明功率密度(LPD)约为9W/m²。

(2)项目情景与节能分析

本项目全面采用高效LED灯具并实施智能控制,综合照明功率密度降至4W/m²。假设项目总照明面积为2,500m²,日均亮灯10小时,年运行300天。

基准情景年耗电量=9W/m²×2,500m²×10h/天×300÷1000

=67,500kWh

项目情景年耗电量=4W/m²×2,500m²×10h/天×300÷1000

=30,000kWh

照明系统年节电量=67,500-30,000=37,500kWh

(3)节能与减排效益

年节能量=37,500kWh×0.3005kgce/kWh=11,269kgce(约11.3吨标准煤)

年减排量=37,500kWh×0.7035kgCO₂/kWh=26,381kgCO₂(约26.4吨二氧化碳)

三、项目整体节能降碳指标汇总分析

将上述主要措施效益汇总,得出项目整体的节能降碳成效数据如下:

屋面光伏系统年节电量为126,360kWh、年节约标准煤为38.0吨、年二氧化碳减排量为82.9吨。

高效多联机空调年节电量为100,000kWh、年节约标准煤为30.1吨、年二氧化碳减排量为70.4吨。

LED照明智能控制年节电量为37,500kWh、年节约标准煤为11.3吨、年二氧化碳减排量为26.4吨。

合计:年节电量为263,860kWh、年节约标准煤为79.4吨、年二氧化碳减排量为179.7吨。

四、综合分析结论

能源结构转型成效显著:光伏系统提供的清洁电力占总节电量的48%,是项目实现碳减排的绝对主力,成功将建筑从单纯的能源消费者转变为“产消者”。

用能侧能效大幅提升:空调和照明两大核心系统的优化设计,合计贡献了52%的节电量。这证明了在公共建筑中,采用高效设备并辅以智能控制,是实现深度节能的关键。

综合环境效益:本项目实施后,预计每年可累计节约电力26.4万度,折合标准煤79.4吨,减少二氧化碳排放179.7吨。相当于种植了10,300棵树木(按1棵树年固碳18kg计算)、相当于减少了39辆家用轿车一年的碳排放量(按每辆车年排放4.6吨计算)。