国家博物馆用电节能管理分析探讨

　　 1　引言
　　随着我国经济的持续发展、城市化进程的不断加快、工业化生产规模的稳步扩大以及人民生活水平的日益提高，对能源的需求也就越来越大。因此，为实现可持续发展、推动节能减排、提高能源使用效率，我国把节能作为一项长远发展战略和基本国策，而且还颁布了支持节能发展的政策性文件和法律法规。同时，在“十二五”规划纲要中也继续将节能减排作为国民经济和社会发展的约束型指标，并提出2015年单位GDP能耗下降到0.869吨标准煤(按2005年价格计算)，要比2010年降低16%的目标。由此可见，节能降耗是我国保持经济又快又好发展的必然选择。
　　其中，建筑节能是我国节能降耗工作中的一个重要方面，尤其是大型公共建筑能耗高、能效低的问题更要引起足够的重视[1]。中国国家博物馆(以下简称国博)改扩建后面积约20万平方米，是世界上最大的博物馆之一。其作为一类特殊性质的大型公共建筑，不仅是收藏展示古、近代文物资料，研究历史科学等相关学术的重要场所，而且也是公共教育和文化交流的重要窗口。因此，国博建筑的节能工作对其发挥示范引领作用有着重大的影响。
　　国博建筑所消耗的能源种类一般以电为主，天然气、热力等为辅。其使用的电能主要用于空调、照明、电梯、安保、办公等各类系统，其中，为满足文物保存、展示以及参观者舒适、和谐的要求，空调和照明系统耗电量最大。因此，本文主要从国博的空调、照明两大系统出发，对其设计用电节能分析和运行用电节能管理两个方面进行详细阐述，最后给出全面运行管理阶段实施用电节能措施后的初步成效。
　　 2　国家博物馆设计用电节能分析
　　 2.1　空调系统
　　国博建筑面积巨大且空间复杂多样，而且文物的保存需要全天候的恒湿恒温环境，并对空气湿度变化率要求极为严格，如文物库房相对湿度日波动值不大于5%、温度日较差不大于2℃等[2]。为了尽可能的节约运行管理阶段的能源费用，空调系统在设计阶段采取了一系列的节电节能技术和措施，具体包括：
　　(1)提高能源效率，避免电能转化过程的二次浪费。采用市政热水再热替代传统恒温恒湿空调的电再热，并使用2台蒸汽锅炉空调加湿替代电热加湿[2]。
　　(2)结合北京地区电价的分时政策，采用蓄冰制冷空调系统，减少电网高峰时段空调用电负荷和制冷机组的装机容量，平衡电力负荷，节约运行用电费用[2,3]。夜间电网低谷时段开启制冷机组，将产生的冷量通过蓄冰设备以冰的形式储存起来，并在第二天白天用电高峰时段时利用融冰相变释放冷量，以满足空调负荷需求。
　　 2.2　照明系统
　　国博建筑内各类照明灯具约30000盏，总功率约2500kW，其耗电量仅次于空调系统[4]。为保证照明系统的智能控制，同时有利于运行管理时节约电能，对国博建筑内的各类照明分成三大系统进行统一监控，即室内智能照明监控系统、室外景观照明监控系统和库柏应急照明监控系统。
　　其中，室内智能照明监控系统按照区域分为：文物库房、展厅、公共区域和走廊通道四大类，根据区域功能的不同进行分区域照明控制;室外景观照明监控系统采用时钟控制，根据灯光开启要求、季节变换和节假日等特殊要求，对灯光进行时间控制。
　　 3　国家博物馆运行用电节能管理
　　自2012年3月国博正式开馆以来，随着馆内展览数量和观众人数大幅度增加，虽然加强了对空调和照明两大系统的维护、保养、管理，但是电能消耗依然与试运行时持平，只是个别月份有所减少。因此，在确保文物安全和观众舒适的前提下，加强运行用电节能管理，从管理途径出发，积极采取节约用电方法和措施来规范供用电管理和秩序，强化节电意识。
　　 3.1　完善用电节能管理体系和制度
　　根据《重点用能单位节能管理办法》和《重点用能单位能源计量审查规范》建立健全节约资源能源管理制度，明确能源管理组织及其职责，加强能源计量数据的采集、处理和应用工作，明晰具体的用电管理、空调照明使用办法等各种规定，制定节能规划与计划以落实节能技术进步工作，确立节能考核奖惩等机制。
　　用电节能方面出台的管理规定与使用办法对用电安全管理与合理用电管理进行了详细的阐述。规定了各个展厅的用电负荷，以及有无展览时照明、空调的状态，提出了公共区域、办公区域和重大活动场所如会议室、学术报告厅，在工作日、公休日以及节假日的照明、空调、电梯和电开水器等的管理方案。
3.2　优化设备运行管理
　　3.2.1　空调系统节能措施
　　(1)根据不同时节，优化制冷工况
　　进入夏季后，采用冰蓄冷空调系统进行制冷，这样利用夜间低谷负荷电力制冰存储在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，以减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量，改善制冷机组运行效率，节约白天高峰用电量。具体措施为：室外温度在18℃～25℃，4台900冷吨制冷机组制冰可融冰2天;室外温度在26℃～30℃，3台900冷吨制冷机组制冰可融冰1天。
　　进入冬季后，利用冬季自然冷源，使冷却塔降温，以减少制冷机组、冷冻泵的运行时间，节省冬季冷水机组运行的电耗。具体措施为：由原来的开启2台500冷吨制冷机组改为启用冬季自然制冷模式，无需开启制冷机组。
　　(2)充分发挥楼宇自控系统的平台作用
　　①合理利用室外新风。当室外温/湿度满足馆内需求时，空调机组自动开启新风阀以降低冷热水负荷。
　　②合理设置公共区域的温/湿度。夏天时适当提高温度设定值，冬天时适当降低温度设定值，以保证在舒适的前提下降低能耗。
　　③根据文物储藏、文物及艺术品展出的种类对温/湿度需求，设置三类空调运行时间。第一类：文物库房及有严格温/湿度要求的展厅等重要区域，设为24小时运行;第二类：只有一定湿度要求的展厅，设为7:00-22:30运行;第三类：无湿度要求的展厅，设为7:00-17:00运行。
　　3.2.2照明系统节能措施
　　对智能照明控制系统进行精细化管理，具体措施如下所示：
　　(1)根据照明使用需求，对各区域照明灯具设置不同的日程控制。如西大厅照明按照不同的使用情况分为全关模式、开幕式模式、阴天模式、自助餐模式等10种使用模式，由系统进行自动化控制，当室外照度满足基本需求时将自动关闭灯光。
　　(2)展厅内照明由基础照明、轨道照明和应急照明三类组成。当展厅布展时开启基础照明，方便施工;开展后开启轨道照明，并根据展陈方的需求开启基础照明。
　　(3)室外景观照明按照平日(或普通)、一般节日和重大节日三个等级进行管理。
　　3.3　行为节能措施
　　加强对运行管理人员、运行操作人员以及广泛的使用人员节能知识的培训和宣传，不单要提高他们的节能意识和节能知识水平，还应使其掌握正确的节能概念和实用的节能技术。同时，规范使用者的行为，做到行为节能，即办公室、会议室等使用单独开关控制的场所应做到人离机停、人走灯灭，并且夏季室内温度不得低于26℃，冬季室内温度不得高于20℃，过渡季节尽可能通过开窗类风的方式调节室内温度等。
　　4　结束语
　　自从2012年11月国博建筑在运行阶段采用科学合理用电的管理办法和措施以来，用电节能方面取得了初步成效。2012年11月至2013年4月底总计用电量相对于2011年11月至2012年4月底的同期减少了330万kW?h，同比节约了24.9%。
　　今后应继续加强管理节能，即从完善计量系统入手，为能源统计做好基础工作，为分析耗能原因及途径提供数据支持，同时也为将来的能源优化工程提供科学的量化数据。此外，除了从管理途径实现用电节能外，还可以通过技术途径逐步完善实际应用系统，进一步节约电能，如采用节能产品、节能灯具、节能办公设备等，加强管网的保温、保冷等。