作者: 马克·M·麦克拉肯 | 2016-09-14 16:27

阿拉楚阿县图书馆区本部削减能源需求

成立于1992年的阿拉楚阿县图书馆区(ACLD，以下简称“馆区”)本部坐落在美国佛罗里达州盖恩斯维尔，是该县图书馆的行政核心所在地。馆区是一个独立的特别征税区，同时也是唯一一家向该县近25万居民提供公共图书馆服务的机构。

馆区本部位于盖恩斯维尔市区，佛罗里达州立大学附近。馆区在该县各市镇共有11个分部、2个流动图书馆、多个图书收集站，以及阿拉楚阿县监狱图书服务部，此外还与“牢固家庭伙伴关系”机构在盖恩斯维尔北部开设了一个临街图书馆。馆区致力于向该县每一位公民提供免费、开放和公平的教育、信息和娱乐服务，而上述设施都是这个总体目标的一部分。

图书馆内景

背景

对于馆区最重要的，是必须善于使用纳税人提供的资金来开展活动，并提供最佳的服务——也就是说，必须在任何可能的地方降低成本。能源是一项非常巨大的开支，仅次于人工。向馆区供电的是当地一家电力公司——盖恩斯维尔地区公共事业公司。这家公司白天的电价基本上是佛罗里达州最高的。

在阿拉楚阿县大多数地方，晚上的电价几乎比白天便宜50%。不论采用分时电价还是统一电价，情况皆是如此。分时电价是一种可变的价格体系，用电时间不同电价也不同。而统一电价指的是电价固定，不论什么时候用电都按照统一的价格收取电费。不过，即使采用统一电价，由于(额外征收的)需求费的存在，白天的实际电费也会有所上升。需求费在公用事业开支当中十分常见，当白天用电需求量达到峰值时，就会征收需求费。因此，白天的电价比晚上明显要高得多。

馆区采用了分时电价。即便如此，如果需求费能够降低，运营成本也将大大减少。在用电高峰时段，盖恩斯维尔地区公共事业公司每千瓦收取大约9.25美元的需求费。结果是，馆区的电费账单由两部分组成，一部分是以千瓦时计算的分时电价，另一部分是以千瓦计算的需求费。为了最大程度地节约成本，馆区必须在电价最低的时候用电。

解决之道

馆区知道自己能够在削减运营成本方面有所作为，并且开始探索采用节能技术的可能性。它将目光转向了可以在短期内实现的目标，即可以在进行较大或较具“侵略性”的改变之前就很容易得到改善的地方。馆区决定集中力量在本部落实一系列节能措施，例如升级照明设施、更换老旧的空调系统等，并检验这些措施的效果。

在了解到储能技术的制冷效果之后，馆区设施和安全服务主管丹·维特克拉夫特联系了一家采用储能技术的机构，后者向其提供了利用冰实现储能的相关建议，并介绍了佛罗里达州一家有20多年冰热能储存经验的工程公司。这个项目于2014年9月启动，而从一开始，盖恩斯维尔地区公共事业公司就参与了该项目，并与馆区携手合作，在实际电价的基础上开展了为期12个月的可行性研究。

冰储能系统

分析表明，在公共事业公司的电价体系内，晚上的电价比白天便宜68%，并且，如果采用错峰用电技术，减少高峰时段的用电需求，制冷装置的用电量还能够减少100千瓦。也就是说，从成本的角度看，用电时间的重要性与用电量相比即使没有更高，也是不相上下的。

根据研究成果，加之更换制冷装置势在必行，馆区确定将本部大楼作为采用冰储能技术的首选设施，并且认为，采用冰储能技术能够同时给大楼和客户带来切实的好处。如果成功落实，冰储能技术能够减少公共事业公司电力网络在高峰时段的负担，从而降低供不应求的风险。

公共事业公司对这个项目进行了投资，希望将其作为试点，一旦成功，就可以引入其他大型客户。由于研究结果支持错峰用电技术，维特克拉夫特认为，储能技术是显而易见的选择，因为错峰用电能够减少高峰时段的用电量。

维特克拉夫特拜会了图书馆区本部馆长，并建议用一套储能系统更换现有的制冷装置，将本部的用电高峰从白天的高峰时段转移到晚上的非高峰时段。他认为，这样做能够节省纳税人的钱。在晚上电价较低时，这套系统能够制造冰块并将其放置在储冰罐里，而在白天的用电高峰时段，就可以融解这些冰块，达到制冷效果。

除了增设这套储能系统，馆区本部还改造了照明设施。之前，本部使用高功率的金卤灯照明，而这种灯会在楼内产生大量热能，也就是说，空调系统必须为此加大工作功率。在安装感应照明设施之后，大楼的照明用电量减少了50%，从而部分降低了暖通空调系统的负担。

结果

节约能源成本

即使在电价不打折扣的情况下，安装储能系统以及更小、效率更高的制冷装置也起到了极为有效的节能作用。图书馆区本部在晚上储存大约125千瓦热能，成本为每千瓦时0.023美元，而白天的制冷成本为每千瓦时0.072美元，也就是说，采用储能技术能够节约68%的成本。

此外，在采用储能技术之后，图书馆区本部的月用电量减少了一半。仅通过储能技术就能够节约最高50%的用电成本。这是一个惊人的数字，因为对于一处每周开放7天的设施来说，图书馆区本部大楼的制冷用电占全年用电量的40%。

使用灵活

在与馆区本部大楼自动化系统结合后，冰储能系统有四种模式：仅制冷、仅冰冷、制冷+冰冷，以及自然供冷。“仅制冷”是传统的供冷手段，即通过制冷装置达到供冷效果。“仅冰冷”则是通过头天晚上制成并储存的冰块进行供冷。而“制冷+冰冷”则是同时通过两种手段满足室内的供冷需求。如果天气较凉，则可以通过“自然供冷”模式，利用室外风冷却空调系统里的水，从而达到制冷装置的效果。

维特克拉夫特表示：“我们能够充分控制和灵活掌握制冷的方式和时间。储冰罐在凌晨5:50储存完毕，并从6:30开始工作。在夏天，融解的冰能够满足白天70%的制冷需求，剩下30%则由制冷装置负责。在冬天室外温度较低时，我们希望仅利用冰块就满足供冷需求，也就是说，制冷装置就可以停止工作了。”

其他好处

在降低成本方面，升级改造建筑物给馆区本部带来了很多好处。在安装了节能、散热的照明设施之后，馆区本部得以将制冷装置的容量从195吨减少到150吨，而在安装冰储能系统之后，制冷装置容量进一步减少到了130吨。节能的照明设施、更新更高效的制冷装置，再加上冰储能系统，这些措施有望每年减少4万美元运营成本。馆区本部相信，如果上述预测实现，安装冰储能系统的成本将在两年内收回。冰储能系统预期寿命大约40年，并且基本不需要保养，可以说是一项收益远超成本的精明投资。

馆区和盖恩斯维尔地区公共事业公司对此极为满意，并且向周边的大学和其他大型电力用户介绍了这个项目。馆区的职员，包括区长夏尼·利文斯顿，还考虑在其下属的其他设施安装冰储能系统。

成果

在当地电力公司的支持与合作下，馆区本部成功地降低了高峰时段的用电需求。通过节能措施，馆区极大地降低了高峰时段的用电量，也减少了用电成本。这个例子证明，储能系统能够对你的电费账单产生巨大影响，而馆区也成为其他组织竞相效尤的节能典范。

马克·M·麦克拉肯(MarkM.MacCracken)，专业工程师，具备LEED资格，卡尔马克制造公司总裁。卡尔马克制造公司是世界上最大的热能储存设备生产商，在37个国家有4,000多座工厂。麦克拉肯在卡尔马克制造公司工作了30多年，并曾在多个部门任职，包括研究和开发、专利、制造、市场营销和财务等。

(本文由国际设施管理协会(IFMA)授权发表，翻译/南天)

(原载于《现代物业·设施管理》2016年第8期)