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Spark Tool技术能力:建筑更新项目评估

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指数:

引入火花
客户的利益
火花是如何工作的
将客户项目建筑物与火花原型相匹配
能效措施和综合测量包
有效性/验证结果
最佳实践
下一步

引入火花

通过BetterBric金博宝app手机版ks项目,西北能源效率联盟(NEEA)及其公用事业合作伙伴率先开展了建筑更新,并开发了Spark,这是一个商业案例工具,为希望重振商业办公楼的房地产投资者、开发商和设计专业人士提供战略、技术和经济指导。Spark的分析和报告还旨在为客户提供有关建筑更新项目的决策信息,并通过这样做,加速在西北地区租赁的商业办公空间采用深度能源改造。本文档介绍了Spark的技术能力、客户受益以及NEEA开发Spark工具所使用的资源。

Spark旨在评估商业办公楼的深度能源改造/建筑物的价值创造潜力。火花:

提供楼宇更新/深层能源改造项目范围,作为一套综合的能源效益措施;
便于快速比较不同的项目方案,包括项目经济敏感性分析;
估算项目成本和能源,节约能源费用;并利用这些信息来评估翻修和重新定位一栋建筑可能产生的房地产价值。

Spark以项目场景的形式提供简单,用户友好的分析。用户根据有关主要建筑特性和潜在项目选项的58个问题的答案来定义方案,以生产特定于建筑的集成能效测量措施。

客户的利益

火花很容易进入。完整的初始通过用户界面应使用用户不超过一个小时(假设事先编译实用性结算和能量使用信息)。用户可以轻松探索不同的建筑物续订情景。一些Spark问题的答案领域被预先填充了提示;用户可以输入提示所建议的值,以便快速初始运行,并且可以获得额外的项目团队成员和更详细的信息的微调结果。在没有完整信息的情况下,鼓励火花用户回答他们最好的猜测问题。很容易进行微调结果。

Spark将节省时间和金钱。在投入时间和费用进行建筑审计、能源研究和能源模型之前,用户可以快速评估深度改造节省的潜力和项目成本。在Spark展示了其足够的潜力之后,用户应该组建一个项目团队,提供支持最终投资决策所需的额外评估。

Spark突出了市场机遇。通过增强客户对能源效率如何融入整体房地产投资战略的理解,星火将能源效率置于商业环境中。独特的机会被强调,利益被全面评估,而不是作为独立的项目驱动。

火花是如何工作的

对于每个项目,用户可以运行无限多个场景,对于每个场景,Spark用户收到如下分析:

现有建筑特征和能源使用综述
基于建筑特征和用户选择,建立和项目特定的集成包的能效措施
另一套综合措施,可进一步节省能源
对两个度量包的项目成本的估计
每年的电力和天然气节省估计,在能量单位和美元中

分析页面提供Spark Users,具有对项目财务回报的敏感性分析的选择。用户可以修改方案以探索影响项目返回的因素的组合,并确定项目区域进行进一步分析。从分析页面,用户选择方案 - 所选度量或增强的节省 - 以进行报告目的(捕获任何敏感性分析调整)。Spark会产生一个方案特定报告,总结如下:

项目经济总结,包括收益、能源成本节约、实施成本和非能源效益。
详细效率测量描述,包括衡量意图,性能标准,设计和施工影响。
详细描述相关最佳做法,包括测量和验证、调试、操作和维护,以及租户采购协议;支持低成本无成本能源改进的启动,并帮助确保实现或超过再生后的能源性能。

Spark的能源分析是建立在美国能源部EnergyPlus的能力之上的,EnergyPlus是一个复杂的逐小时能源建模工具,包括OpenStudio应用程序套件(见侧边栏描述)。使用建筑物位置的典型气象年(“TMY”)天气数据。Spark并没有开发和运行每个建筑的完整能源模型;相反,运行的是一个办公大楼原型的完整能源模型。Spark将用户的建筑和改造特征与NEEA示范项目开发的办公楼原型特征相匹配。通过将用户建筑的实际能源使用信息与原型能源模型的结果进行比较,可以得到一个定制的节能数量级估计。测量成本指数,也来自示范项目,被用来估计整个项目的成本。

在Spark用户界面中,以调查格式构建,用户对建筑特征的问题回答问题,以及建立更新的价值创造机会。这些问题的数量因答案和相关的加热,通风和空调(HVAC)系统而异 - 但不会超过58个问题。这些问题被组织成类别,以便用户有序的答复表明负载减少和更小(下大小)和HVAC设备的适当机会。通过这种简化的方法,Spark提供了能量建模的重要元素,而无需考虑需要解决的数百标准,以构建详细的校准的能源模型。

Spark在九个类别中提出问题:

建立年龄,大小,位置等
有关年电力和化石燃料使用和费用的公用事业问题
建筑围护结构问题,解决窗户、隔热和渗漏问题
照明和插头负载控制
分布式HVAC系统
在适用的地方,冷水机和冷冻水的分配
如果适用,锅炉和加热水分布
如果适用,VAV或恒定卷系统
这些问题进一步影响了Spark的业务分析和估值

根据这些问题的答案,Spark组装了一个或多个改进包,这对特定建筑有意义。对于这些包,开发了计算的节能和项目成本估算。这些储蓄和成本与业务简介问题的答案中提供的信息相结合,以计算内部回报率和现成的成本价值,费用和其他市场福利。这些财务结果由Spark Building更新工具报告,总结了整体价值创造潜力。

敏感性分析的功能内置在Spark中,在场景处理后可以立即通过Spark的analysis页面进行访问。预计的能源节约、估计的项目成本和项目奖励金额都可以根据这些调整的影响进行调整或高或低。

能源分析

使用用户输入的建筑特征和选择,Spark选择最接近用户项目建筑的预定义原型建筑或种子。这种匹配主要是基于暖通空调系统的类型,但也考虑建筑的大小和楼层数。这些种子的开发节省了用户创建新的能量模拟模型所需的时间。Spark使用种子能源模型,在实施一套精选的能效措施后,预测用户建筑未来的潜在能源性能。该性能将与用户定义的实际能耗进行比较,以确定节能情况。

使用为Neea的示范项目开发的能量模型进行了校准这些种子的建模能量性能。通过种子,直接连接您的建筑物,具有良好的现有建筑物的性能。虽然所选原型不会完全匹配项目建筑,但它足以合理地定义了能效措施包的未来能量性能,并展示在建立改进方面需要采取哪些投资,以达到35%或更高的目标能源费用储蓄。

Spark的建议是基于多种因素的。有些是直接的,如将照明功率密度降低到目标水平,或使用LED任务照明。其他建议是基于使用替代物的分析,如设备和系统组件的年龄,以便在改造或更换选项之间进行选择。

对建筑物使用者有重大影响或执行成本最高的能源效率措施,例如更换冷水机或窗户;即使它们对节能做出了非常重要的贡献,Spark分析也为用户提供了一个选择退出措施的机会。通过这样做,可以探索有或没有度量的替代场景,以考虑度量成本和节约之间的权衡。

项目成本估算

每个能效措施(参见下面的列表)具有嵌入在Spark数据库中的索引成本(在建筑面积的$ /平方英尺)。每种措施的索引成本来自详细的成本分析,作为Neea深度改造示范项目的一部分进行的。

与使用原型模型预测能源性能、包括大多数或所有适用措施不同的是,项目成本估计只使用与代表对现有建筑“增加”的措施相关的成本。Spark使用用户调查期间收集的信息来确定哪些成本需要包括,哪些不需要。对于暖通空调改造措施,这甚至可以包括与某些系统组件相关的成本,而不包括与其他系统组件相关的成本。

例如,如果现有的封装VAV系统具有新的炉子但具有老化空调部件,则封装的VAV改装成本包括更换空调压缩机,但不是炉子。所有索引的成本都旨在代表项目成本。

软成本,包括设计、调试和其他项目管理成本,是通过特定地点的乘数计算的,并应用于项目总成本估算。

能源效益措施和综合措施

Spark使用超过20个能效措施,六个类别,这是来自Neea的延长发展努力和示范项目。这些措施已被确定为节能的最重要贡献者,当纳入有序的综合度量套件时,以在施胶HVAC系统之前认识到从加热和冷却负荷减少的益处。

Spark的能源效率措施不是规范措施,而是以性能为基础描述,以方便每个项目团队的确定如何最好地达到目标能源绩效。这种灵活性对于项目团队来说至关重要,以应用效率措施指南与项目建设条件对齐。以下简要描述总结了内置于火花中的措施,可以组装集成度量包。

火花效率措施

测量

描述

墙隔离

降低包括热桥在内的外墙的冷热传导负荷,增加外墙组件的有效u值。

新窗口

将旧的,低性能的窗户组件替换为高性能的单元,提供更好的热性能。

二级玻璃系统

二级玻璃系统是一种改造产品,由安装在现有低性能窗户内部的高性能玻璃单元和框架组成,可以显著改善热、视觉和声学性能(以及居住者的舒适度和健康)。

重新密封

通过建筑箱减少空气泄漏。

照明功率降低

通过在每个工作站提供较低的环境照明和高质量的任务照明来减少照明负荷。

周边的日光

结合集成周边采光,降低照明功率密度。

基于占用的照明控制

由于缺乏占用而不必要时减少和/或关闭电灯。

LED任务照明

用6W或9W LED灯替换现有的任务照明白炽灯,或用专用LED灯具提供新的任务照明。在任务照明中集成空位感应。

占用传感器控制

减少插电负荷的能源消耗,在办公设备不活跃使用时,关闭电源或减少其耗电量。

建筑VAV改装

使用现有的HVAC基础架构,将每个元素改装到其最大性能水平;这可能需要重新构建和/或更换;清洁和/或修理。

包装vav改造

许多中小型办公楼配有封装的可变风量(VAV)HVAC系统,具有主要的组件(如空气处理器,炉子和终端单元),具有重要的剩余使用寿命。HVAC恢复将每个有针对性的元素改进到其最大性能水平。

氢化热泵改装

氢化热泵系统的改造涉及在保持现有系统操作和功能的同时改变或升级现有系统组件的一个(或有限数量)。这通常涉及修复或更换各个热泵,以提高加热和冷却效率,并提高系统组件的服务可靠性。

新包装的VAV.

当旧的封装式暖通空调系统在许多地区恶化时,用新的封装式变风量系统完全替换这些系统是有意义的。新的封装系统可以提供优化的风扇效率,改进的风扇容量控制,提高冷却效率,并降低整体关机能力。

新高级VAV.

先进的VAV系统的设计、构造和控制,通过管理中央冷却和分布式再热盘管负荷,最大限度地减少固有的同时加热和冷却,并通过管理管道压力,最大限度地减少风扇能量的使用。

新的解耦专用外部空气系统

利用带状HVAC系统和专用的外部空气系统(DOAs)分离建筑物HVAC系统的加热和冷却功能,具有内部排气空气热回收。解耦系统消除了作为所有VAV系统的一部分的同时加热和冷却功能。

新型热泵

对于具有较旧的透水泵系统的建筑物,新的液压热泵测量可以涉及完全更换各个水 - 空气热泵,锅炉,流体冷却器或通风系统部件的主要系统组件。

新制冷设备

与现有的冷却器相比,安装新的高效冷却器(或冷却器),效率提高20%至30%。

改造冷却器厂

升级老化的工厂设备,提高现有冷水机的部分负荷性能,使其更接近建筑负荷,并降低与现有冷水机相关的噪音和振动。对于今天的许多冷水机来说,热交换器处于合理的状态,这涉及到对具有变速能力控制的新型高效压缩机进行改造。

新冷凝锅炉

取代老化的锅炉;通过安装可在低负荷条件下有效运行的调节锅炉和/或模块化锅炉装置来改善工厂的部分负荷运行,而不需要过度循环。为冷凝性能设计的锅炉通常表现出远高于90%的燃烧效率,而现有的锅炉可能在70%到80%的效率范围内运行。

可变流量泵装改装 - 冷水机组

泵的更换为提高泵的机械效率和能力控制提供了机会。这包括安装变频驱动器(vfd),并将泵系统转换为可变流量能力。这一措施主要适用于冷冻水泵送系统,但也可以应用于一些工厂的凝汽水系统。

可变流量泵送改装 - 锅炉厂

将现有的恒定流量加热水系统升级为节能变流量可以涉及以下部分或全部内容:新管道、新泵和电机、阀门升级或更换、变频器安装和新的控制。

变流量泵改造-循环热泵系统

升级现有的恒流加热水系统以节能可变流量可以涉及以下内容或全部:新型泵和电机,电动隔离阀安装在热泵,VFD安装和新的控制。

直接数字控制(DDC)

优化现有控制,或安装控制HVAC系统的所有元素的直接数字控制系统,并严格安排建立占用和其他外部影响。该系统不仅要执行控制功能,还应收集和存档相关的建筑物性能数据,以便在M&V活动中使用。

结果的有效性/验证

虽然现有的商业办公楼种类繁多,结构复杂,但要实现节能的深度改造,所采取的步骤往往是一致的。从一个广泛的角度来看——特别是当建筑系统和设备的主要部件接近或超过其使用寿命,需要更换,目标是节省35%或更多的能源时,需要考虑的选项相对有限。

Spark的意图是制定概念性评估,对构建重建潜力的重点是价值创造和节能,而不是提供详细的能源模型和深入分析。通过使用原型办公大楼来估计与项目建筑相关的未来能量性能,假设运营时间表和能源使用密度(数据中心除外)的相似之处。原型建筑代表该地区典型中层和高层办事处的表现。他们是从示范建筑开发的,这些建筑物是作为Nea现有的延长倡议的一部分的详细研究。它们都表现出类似的预测性能特征,随着越来越多的效率措施被添加到建筑物中,所有项目的能量性能会融合在30至40 kBtu / SF年之间的类似能量使用强度(EUI)。这是用于火花的原型建筑物的特征。最终,当应用所有火花措施并建立与能量相关的特性变得大致相同,不同原型的预测能量性能会聚到类似的索引能量结果。这种收敛特性允许使用原型是一种有效的方法来预测与各种不同的办公大楼相关的未来性能,这些建筑物受到深度能量改造措施。

最佳实践

Spark的措施的最终表现和建筑物更新项目的成功依赖于最佳做法的基础,包括调试和有效的运营和维护。运营和维护(O&M)实践对于节能的持久性至关重要,并且运营和维护机会的探索应该是评估建筑物续约潜力的第一步。具有索引能源使用的办公大楼明显高于常量(如低电极星级®分数所示)可能是一个优秀的候选人,可用于聚焦的O&M改善努力,这些努力可能包括系统调谐和复古调试。初步审查将确定无需成本和低成本措施,以提供5%或更多的节能,同时提高租户舒适性和满意度。

确保35%或更高的节能需要超过一套能效措施的设计和实施。以下最佳实践对于实现预计的储蓄至关重要,并更全面地在网站构建renewal.org上解决。

操作和维护

首先,创建最佳实践操作和维护(O&M)计划可以提高设施工作人员的效率,改善建筑操作实践,并降低公用事业成本。通过减少昂贵的设备故障,维护租户的舒适度和室内空气质量,运营和维护项目也有助于维持建筑的盈利能力。建立一个运维计划通常很简单;它主要是重新组织和重新分配现有资源,以提高效率和生产力。实施最佳操作维护计划通常可以减少5%或更多的设施能源消耗,而不需要大量的资本支出。降低能源成本的运维项目通常关注于暖通空调系统和控制,包括设置和进度调整、阀门和阻尼器维修、盘管和风机清洗,以及类似的元素。

室内环境质量的乘员标准

建立租户的舒适标准,包括热、视觉和声学,是任何现有建筑更新项目的核心。舒适标准应考虑热因素,如温度设定值、热辐射暴露、辐射温度、湿度、空气速度、服装期望和身体活动水平。在建筑更新范围内,应确定每种空间类型的电气照明和日光的预期数量和质量。

采购的方法

能源智能采购的目的是通过使用节能办公设备和电器,大幅减少插电负荷消耗和HVAC峰值冷负荷。

根据2003年CBEC的数据集,插电和处理负荷占美国办公大楼年平均能源消耗最终使用分解的19%。这代表了节约能源的一个重要领域。在高性能建筑中,随着供暖、制冷和照明消耗的减少,插电和处理负载变得更加重要,在建筑的能源使用中,插电和处理负载将占更大的整体比例。

插电负荷包括办公室和一般杂项设备、计算机、打印、电梯和自动扶梯、服务器、厨房烹饪和冷藏、洗衣和烘干的能源消耗,但不包括照明电源,以及其他没有连接到建筑物电气系统的杂项负荷。对于租赁办公室来说,采购最佳实践为业主和租户之间的沟通提供了机会,业主可以提供信息,支持租户的能源智能采购工作。

预先实现测量和验证

在执行现有建筑物续期(EBR)项目之前的测量和验证(M&V)活动,重点是理解和量化建筑物的现有能源模式,并确定改进机会。实现这一目标的最佳方法是通过现有建筑能源结束使用和整个建筑燃料使用间隔数据的分析。改造预约M&V的重要原因是支持通过记录以下实证数据的现有建筑物的准确和有意义的能量模型的开发:

年加热,冷却,风扇,泵,照明和插头负荷能源使用。

典型的建筑物每日燃料使用概况,具有足够的数据收集间隔,以便能够清楚地区分已占用、未占用和过渡时期。

通过项目实施前M&V收集的数据旨在:

支持校准精确的整个建筑能源模型,这将是实施前技术评估的重要组成部分。这是通常预期遵循初始使用火花的工作。

查明现有系统和设备的缺陷和次优条件,以便制订综合能源效率措施。这项工作可以定义一个运维计划的许多要素。

在最终使用级别验证预先实现的能源使用,以通过与类似后的能源结束使用数据进行比较验证节省。

调试

调试确保建筑在其生命周期中按照预期运行,优化个人和协调的建筑系统,以实现最高性能的建筑运行。

翻新调试将调试过程应用于现有建筑物,以改善建筑物设备和系统的共同功能,并加强建筑物的操作和维护(O&M)程序,以改善建筑物的整体性能。根据建筑的年龄,翻修调试通常可以解决在设计或施工期间发生的问题,或解决在建筑的整个生命周期中出现的问题。

重新调试是另一种类型的调试,当一个已经调试过的建筑经历另一个调试周期时发生。重新委托的决定可能由建筑物用途或所有权的改变、操作问题的出现或其他需要引起。理想情况下,重新调试的协议是作为新建筑的原始调试过程或旧建筑的翻新调试过程的一部分建立的。

实施后测量和验证

建筑更新项目实施后的M&V活动假设收集相关性能数据的必要基础设施已经到位。实施后的M&V应用建筑系统操作的知识,以确保它们按照预期的意图执行。一个项目应该如何利用广泛和强大的M&V安装?对M&V系统生成和存储的数据的最重要的持续使用是什么?两种基本用途是:

通过将实施后的能量使用数据与在预实施期间收集的类似数据进行比较来验证预期的节能。
诊断,寻找方法增加能源使用,以达到或超过最初的预期。

这些数据的使用实际上只受到用户想象力和创造力的限制。所有的项目代表都应该不断地产生和评估关于如何使用M&V系统产生的实时和存档的建筑性能数据的新想法。

下一个步骤
团队

建设续订项目受益于一支综合项目团队,该团队应包括熟悉建筑运营的所有者代表,以及所有者的代表,负责分析商机和项目经济学。根据要实施的措施,建筑师和设计工程师,承包商和成本估算器可能需要。Spark提供了每个效率措施的性能标准和一阶分析的结果,但项目团队将负责项目设计和实施所需的详细分析。

能源分析

要选择一套适当而有效的能源效益措施,必须全面了解建筑物的能源效益。这项评估应提供业务业绩的完整情况,并查明提高能源效率的具体机会。Spark的技术附录提供了值得调查的全面措施的详细清单。然而,考虑到现有建筑的特殊性,现场数据收集至关重要。至少,需要进行一次深度为ASHRAE一级能源审计的调查,包括现场会议、建筑参观和现场审计,以完善能源绩效分析和衡量实施成本估算。在完成技术评估和校准能源模型的开发后,设计团队和业主将拥有一个可操作的能源使用指数(EUI),为节能目标提供基线。

建议的更新措施包括减少加热和冷却负荷的策略,这些策略将使所需的加热和冷却系统容量更小,从而节省成本。记住,在考虑暖通空调系统规模之前,要分析减少负荷的机会。

定相

Spark的全面评估考虑一次实施全面措施,并掌握了10年代从建立更新的经济回报。项目可能会根据需要战略逐步逐步逐步逐步逐步逐步逐步逐步逐步进行定时匹配设备和系统的结束,租户翻转等机会,优化益处,最大限度地减少中断和不便。虽然制定逐步实施计划,但客户不应丢失长期净机会,以大大缩小加热和冷却系统容量。

价值分析

从拟议的措施包开始,评估节能的价值,减少O&M费用。点评当地房地产市场条件和从将建筑物重新定位为高档资产的价值。考虑当前租户的文化价值,特别是与可持续性有关。建筑物更新项目的潜力是什么,以保留当前租户或吸引新租户?有哪些潜力可以增加入住率或租金收入,以反映改善租户条件的市场价值?有哪些实用奖励措施可以支持项目投资?

免责声明

建筑更新提供了一个全面的价值创造和其他影响的深度能源改造。本报告中的价值分析和建议可能并不仅仅在节能方面是合理的。此外,本报告和包含在其中的价值分析和建议都是估计,仅应作为决策过程的指南。本报告及报告中所包含的所有信息和建议均“按原样”提供给您,不作任何质量、准确性或实用性方面的保证或陈述。

打开Studio Application Suite

OpenStudio是一个跨平台(Windows,Mac和Linux),开源集合的软件工具,支持整个建筑能源建模,使用EnergyPlus和高级日光分析,使用Radiance。OpenStudio是一个开源项目,以促进社区发展,扩建和私营部门的采用。OpenStudio包括图形接口以及软件开发套件(SDK)。

EnergyPlus

EnergyPlus是一个完整的建筑能源模拟程序,工程师、建筑师和研究人员使用它来模拟建筑中的能源和水的使用。使用EnergyPlus对建筑性能进行建模,使建筑专业人员能够优化建筑设计,使用更少的能源和水。

EnergyPlus在Windows,Macintosh和Linux平台上运行以及模型加热,冷却,照明,通风,其他能量流量和用水,包括许多创新模拟能力:时间步长于一小时,模块化系统和工厂基于热平衡的区域仿真,多态气流,热舒适,水,自然通风和光伏系统。免费加载项和其他第三方软件产品可用于EnergyPlus。

OpenStudio与EnergyPlus结合使用:OpenStudio应用程序套件包括与EnergyPlus,Radiance和其他格式(如GBXML)合作的五个工具。SketchUp插件允许用户快速创建带有速度功能的EnergyPlus的几何图形,包括绘图工具,与Google地球,建筑物和照片匹配集成。SystemoutLiner让用户创建和编辑HVAC系统。ModelEditor是OpenStudio对象的通用界面。runmanager管理多个模拟和工作流程。结果Viewer通过图形格式浏览,绘制和比较能量分​​量输出数据。

OpenStudio构建组件库(BCL)数据库格式已用于定义和开发Spark的节能措施。

OpenStudio参数分析工具(PAT)用于放置基线和建筑更新“种子”模型作为起点,以评估各种建筑更新能源效率措施的节能影响,并查看模拟结果。

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