建筑物可以节省超过50％的电能使用

西北太平洋国家实验室的一个团队发现，通过先进的能源效率控制，商业建筑可以平均减少其供暖和制冷用电量57％。该团队通过对购物中心，杂货店和全国其他建筑物的控制进行了长达一年的试用，从而建立了结果。现实世界的研究表明，与小组先前在计算机模拟中所预测的相比，其节能效果更高。

首席研究员，工程师Srinivas Katipamula表示：“我们早就知道供暖和制冷是建筑物中最大的能源消耗者之一，这在很大程度上是因为大多数建筑物不使用复杂的控件。但是，我们对安装在实际运行的商业建筑中的控件进行的测试清楚地表明，可以实现更高能效的空调系统。”

在许多商业建筑的屋顶上坐着发光的或灰色的金属盒，里面装有暖气，制冷，通风和空调（称为HVAC）单元。这些都是在工厂预制的，所有组件都装在盒子里，因此业界称其为“包装式” HVAC单元。

打包式屋顶HVAC单元示例。图片来源：太平洋西北国家实验室。

与包装好的HVAC装置相对的是另一种称为空气处理装置的类型，该装置长期使用复杂的控件以确保其尽可能高效地工作。

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问题在于，即使需要打包的设备，通常也可以连续运行几个小时，并且几乎不需要维护。打包的HVAC单位每年消耗的电量与800万美国居民相同，即约2600万亿英国热量单位。所有那些被忽略且效率低下的HVAC系统加起来，产生了更高的电费，浪费了美国的发电能力。

Katipamula和他的PNNL同事们在职业生涯中一直在思考减少建筑物能耗的方法。在2011年，他们着手调整空气处理HVAC单元中已经存在的控件，以用于打包式屋顶HVAC单元。目标是使打包的设备能够根据建筑物内外的条件自动调整其操作。控制装置使用传感器和变速电动机来决定何时以及如何运行通风风扇，以及这些装置是否可以使用外部的自然冷空气代替机械地冷却室内空气。

在PNNL团队评估这些控件的工作方式时，他们了解到一些公司在开发此类高级控件的过程中同时且独立。在2012年夏季，该团队在华盛顿州，俄亥俄州，加利福尼亚州和宾夕法尼亚州的8座志愿者商业建筑的66个屋顶HVAC装置上安装了一种商用控制套件。这些建筑物包括购物中心，杂货店，大商店和一家医疗诊所。选择安装的设备是由华盛顿州肯特郡的Transformative Wave制造的，因为它们与PNNL所设想的高级控件最为相似。

PNNL小组发现，与标准运行相比，使用高级控件的HVAC单元平均减少了57％的能源使用。实际节能量为20％至90％。需要大型HVAC单元的大型建筑物（例如购物中心）比较小的建筑物节省更多的能源。而且，通风量更大的建筑物（例如商店营业时间较长）倾向于节省更多能源。

将节省的能源转化为节省的美元取决于当地的电力成本。在全国范围内，能源成本平均为每千瓦时10美分，尽管电力供应充足且价格便宜的地区通常支付的费用较低，而能源需求较大的大城市通常支付的费用更高。当使用全国平均水平时，研究人员发现，所有经过现场测试的HVAC单元每年平均可节省1489美元。该团队计算出，建筑物所有者需要三年的时间，以平均节省下来的成本来补偿购买和安装高级控件的成本。商业建筑物通常具有多个屋顶HVAC单元，因此每座建筑物的实际节省量将取决于所使用的单元数。

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但是确切的投资回收期取决于几个因素。为了帮助建筑物所有者权衡成本，研究团队开发了一张表格，列出了HVAC单位大小，风扇每天运转的小时数以及当地电费率的特定组合将导致三年或更短的投资回收期。研究小组得出结论，在能源成本为每千瓦时12美分或更高，或有足够的动力激励措施的地区，在容量为15吨或以下的小型机组中安装先进的控制装置可以实现三年的回报。

Katipamula说：“我很高兴看到我和我的同事们对先进的控制技术进行评估，不仅评估了在现实世界中的工作效果，而且还显着节省了能源。我们希望商业建筑的业主将受益于这些切实的节省，并在其屋顶HVAC单元中安装高级控件。”

实际上，尽管许多业主不愿支付电费。建筑物，特别是当有多个租户居住时，通常以租户支付电费，其他公用事业，保险以及有时甚至是税收的条款进行租金。在这些情况下，几乎在所有地方，都没有向准租户公开其效率。当其他人支付账单时，很少有房东有兴趣节电，因此他们将不得不投资更多。

但是，这并不表明一些聪明的房东很可能会以更高的效率更具竞争力。毕竟，那些下一年的积蓄可以交给房东的口袋，而不是电力公司。

作者：新能源和燃料的布莱恩