探討高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用

時間：2020-10-09

王孟春

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：在資源節(jié)約型社會建設進程中，高校公共建筑能耗管理存在問題已經(jīng)成為辦學成本加大、社會資源浪費的桎梏。在各級**的推動下，高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設在探索中發(fā)展，依托互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)技術逐步實現(xiàn)能耗管理信息化的實踐，為高校乃至全社會公共建筑用能穩(wěn)步向微能耗、零能耗發(fā)展提供可能和基礎，促使綠色建筑快速發(fā)展。

關鍵詞：高校；公共建筑；能耗監(jiān)測系統(tǒng)；項目實例；研究；策略

1976 年丹麥技術大學 TorbenV.Esbensen 等人提出“零能耗建筑”。隨著世界能源短缺問題的日益**，建筑節(jié)能逐漸成為**關注的焦點。美、日、德等國家在建筑節(jié)能研究與實踐等方面均**了較大的發(fā)展，零能耗建筑是未來發(fā)展趨勢。20世紀80年代中期，我國開啟建筑節(jié)能戰(zhàn)略的推進，與發(fā)達國家相比還要歷經(jīng)能耗監(jiān)測、節(jié)能減排、微能耗逐步到零能耗的發(fā)展。高校作為耗能大戶之一，其公共建筑的節(jié)能減耗尤為重要，舊的分散式能耗測量已不能滿足需要，提出新的能耗監(jiān)測途徑迫在眉睫。

一、能耗監(jiān)測系統(tǒng)和能效管理存在問題

1.人們對能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設的認識水平亟待提升

節(jié)能減排是一項國家戰(zhàn)略工程。各級**出臺了推進的相關政策與導向，但是由于前期建設投入較大、短期內(nèi)經(jīng)濟效益不十分明顯。許多建設項目在設計上仍被忽略，建設單位處于觀望狀態(tài)。能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設是節(jié)能降耗逐步向微能耗、零能耗發(fā)展的基礎性項目和必由之路。它是指通過對國家機關辦公建筑和大型公共建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸?shù)仁侄渭皶r采集能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱，主要由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站和數(shù)據(jù)中心組成。

2.高校公共建筑能效管理粗放亟待改善

隨著各行各業(yè)節(jié)能減排的推進，當前高校公共建筑現(xiàn)有能源管理存在著設備陳舊、節(jié)能技改資金不到位、能耗監(jiān)測手段落后、用能分析缺乏科學依據(jù)。常常呈現(xiàn)教室、圖書館、實驗樓等公共建筑的“長明燈”；供水供暖設備陳舊、破損發(fā)現(xiàn)滯后，“跑冒滴漏”現(xiàn)象**；供電線路老化、電力負荷**標、管理監(jiān)測手段簡單等問題，歸根到底是能耗監(jiān)測信息采集渠道不暢，導致嚴重的能源浪費，和能耗支出劇增。

3.能耗管理建設的投入“瓶頸”亟待破解

近年來，高校普遍擴招發(fā)展，辦學基礎設施建設項目增多，但后勤管理服務部門的能源管理水平與系統(tǒng)化、智能化、科學化的目標相距甚遠。依舊是人工為主的被動式管理狀態(tài)，能耗監(jiān)測的信息化程度較低，設備較新緩慢、技術監(jiān)測手段落后、管理水平粗放，許多能耗設備長期“帶病運行”，致使正常辦學運行的能耗計量受阻，急需借助互聯(lián)網(wǎng)技術進行改善。

二、高校能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設實例分析

1.項目概況

某高校工程技術訓練中心大樓為框架結(jié)構(gòu)，地上七層，地下一層，建筑面積5萬平方米，屬二類高層建筑,滿足綠色建筑設計標準。該工程需要配套建設能耗監(jiān)測系統(tǒng)子項目，通過用能系統(tǒng)的實時計量，建立建筑能耗數(shù)據(jù)庫，為此公共建筑提供可靠的能耗分析、節(jié)能診斷等技術服務。針對該工程的實際使用情況，進行分類、分項能耗計量，實現(xiàn)其中電量、水量、熱量消耗的在線監(jiān)測，從而實現(xiàn)能耗的網(wǎng)絡化管理，建成該工程的節(jié)能監(jiān)管數(shù)據(jù)中心，從功能上滿足能耗監(jiān)測與分項計量的要求，為建設節(jié)約型校園提供數(shù)據(jù)信息平臺。

2.能耗監(jiān)測系統(tǒng)點位分布設計

按照住建部《國家機關辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數(shù)據(jù)采集技術導則》《國家機關辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術導則》，并結(jié)合實際管理使用需要，整棟建筑能耗監(jiān)測點位設計既要以水、電、暖監(jiān)測為主，電耗分項至照明插座、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電等四個必分項以吻合國家技術規(guī)范要求，又要適度考慮監(jiān)測點位預留延展性、系統(tǒng)兼容性，還要契合當?shù)啬芎谋O(jiān)測系統(tǒng)建設的扶持政策標準。為此，該監(jiān)測系統(tǒng)的點位分布設計就成為項目建設的**指標之一。依據(jù)該工程施工設計圖紙，共安排了70個點位，其中預留2個監(jiān)測點位。

3.能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能設計

依據(jù)《公共建筑能耗遠程監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)程》JGJ/T 285-2014(2015年發(fā))規(guī)范要求，該能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計功能：

(1) 能耗分析及預覽即以圖表的方式直接呈現(xiàn)建筑的整體能耗、各分類分項能耗及能耗趨勢等信息，且具備播放功能，滿足能耗對外展示的需要。

(2) 記憶查詢即具備查詢策略功能，能夠?qū)⒉樵兊母鱾€關鍵參數(shù)如：能耗單元、能耗種類、時間段、圖表格式等進行組合保存，方便下次查看時直接調(diào)用。

(3) 歷史數(shù)據(jù)備份與復原即系統(tǒng)應具備專門的數(shù)據(jù)管理功能，歷史數(shù)據(jù)可以通過光盤或者硬盤進行備份，備份可以按時間自動進行也可以由操作員手動操作?？紤]到數(shù)據(jù)的有效性和實時性，要求故障數(shù)據(jù)、操作日志、保護信號的詳細 ( 完整數(shù)據(jù) ) 至少保存1年，其他數(shù)據(jù)保存6個月，統(tǒng)計數(shù)據(jù)至少保存3年。

(4) 系統(tǒng)自檢功能即系統(tǒng)具有能對交換機、服務器、工作站等設備實時監(jiān)視。若檢測到故障，即時出現(xiàn)報警信息。通過自檢來確定故障發(fā)生的部位，并能自動記錄故障發(fā)生時間、恢復時間。

(5) 網(wǎng)絡管理與維護即能設置和顯示性能監(jiān)視門限，存儲和顯示各種性能指標數(shù)據(jù)。通過軟件進行參數(shù)下載，數(shù)據(jù)庫較新。對網(wǎng)絡設備進行配置管理、參數(shù)管理、狀態(tài)查詢等等。

(6) 節(jié)能量核算系統(tǒng)模塊即對整棟建筑的能耗狀況以及分類、分項節(jié)能潛力進行科學的數(shù)據(jù)核算，并形成報告。

(7) 設備臺賬管理模塊即至少應包括資產(chǎn)管理、維修記錄等功能，以方便設備維護及管理。

(8) 報警管理功能即報警區(qū)域劃分明確、報警類型劃分清晰、緊急報警提示明顯。

4.能耗監(jiān)測系統(tǒng)集成

該公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是一個系統(tǒng)化集成信息平臺項目，要充分考慮項目的業(yè)態(tài)分布，包括底層網(wǎng)絡傳感設備設計選型、項目現(xiàn)場施工、能耗數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、分項能耗建模、平臺軟件功能、后續(xù)可持續(xù)的節(jié)能診斷與服務等六大部分。各部分都是能源管理系統(tǒng)建設不可或缺的一部分，實現(xiàn)可視化、集成化、大平臺的綜合管理。該系統(tǒng)建立的能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，用于分析計算而形成的大數(shù)據(jù)庫以外，并為未來社會化技術力量的介入與服務提供數(shù)據(jù)基礎。

三、高校公共建筑能耗系統(tǒng)的建設策略

通過對某高校工程技術訓練中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設實例的分析與實踐，我們通過實踐得出能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設的基本策略，以期為高校節(jié)能減排、逐步向微能耗、零能耗發(fā)展提供一定的借鑒**。

1.高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設勢在必行

高校是社會的重要組成部分，也是能耗管理的大戶，其節(jié)能減排的效益不僅在于降低辦學成本，還在于熏陶、養(yǎng)成一代年輕人的節(jié)能、降耗意識。為此，各級**應該出臺相關政策激勵、扶持高校在公共建筑中建設能耗監(jiān)測系統(tǒng)，利在當代、功在千秋。各高校也應在公共建筑的設計、建設預算上重視能耗監(jiān)測系統(tǒng)的功效，以響應國家建設資源節(jié)約型社會的戰(zhàn)略發(fā)展。

2.公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設要因地制宜

高校公共建筑設計、布局能耗監(jiān)測系統(tǒng)時，要針對建筑的用途和管理的目標來綜合考慮。例如學生宿舍樓、職工住宅樓就要考慮能耗的分戶計量，而辦公樓、實驗樓、體育館等只考慮水電暖的總量計取。既不要盲目追求能耗系統(tǒng)功能的全而大，也不要忽視能耗監(jiān)測系統(tǒng)的延展擴容性與其他公共建筑能耗子系統(tǒng)間的兼容性。我們的經(jīng)驗是滿足需要、適度預留、充分兼容，才能確保校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮節(jié)能減排的作用。

3.能耗監(jiān)測系統(tǒng)**支撐高校綠色建筑

通過各集成用能回路和預設的控制邏輯，公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)對各種建筑的各種能耗進行運行監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)一管理，遵循國家相應的標準自動節(jié)能運行，實現(xiàn)“能源可視”即用了多少能？“能源可知”即能源用在哪里？能源是怎么用掉的？“能源可控”即怎樣降低能耗，減少能源費用？“優(yōu)化節(jié)能”即怎樣計算減少的能源損失和能源浪費？改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)？該系統(tǒng)為高校公共建筑的持續(xù)使用，降能減耗、綠色環(huán)保奠定基礎和提供可能，有效支撐校園綠色建筑穩(wěn)步發(fā)展。

4.搭建信息聯(lián)動平臺實現(xiàn)**統(tǒng)籌能耗管理

依托互聯(lián)網(wǎng)技術，高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)與**主管部門建立信息共享、數(shù)據(jù)共享、遠程監(jiān)測、聯(lián)動服務的信息管理平臺，省府能耗管理部門實時對各建筑用能進行統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)快速應急處理。并利用互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)的分析研究應用于各公共建筑規(guī)劃布局、能源配套建設，達到科學、精細化管理社會能源。

四、安科瑞重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)

1.系統(tǒng)概述

工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集成Intranet/Internet網(wǎng)絡技術、GPRS無線傳輸技術、Web Service軟件技術、數(shù)據(jù)庫技術等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網(wǎng)絡通道，搭建了一個合理、信息傳輸平臺和管理平臺。工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應用為**管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計量管理、節(jié)能管理提高到一個新的高度，是我們對節(jié)能減排、節(jié)能降耗實現(xiàn)的一種行之有效的解決方案。

能源組成及監(jiān)測內(nèi)容：

圖1 能源組成

圖2 監(jiān)測內(nèi)容

用電類：采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風機、通風機等耗電設備的用電信息。主要監(jiān)測其用電量，對于大耗電設備監(jiān)測其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。

配電類：采集6kv/10kv配電開關設備、變壓器，狀態(tài)信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能量等。

用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計、水表等；

用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃氣表；

環(huán)境參數(shù)：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；采暖空調(diào)供回水溫度；

2.系統(tǒng)框架

圖3 系統(tǒng)框架

(1)能源消費管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以對用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進行定期錄入和實時采集，并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進行整理存儲，為匯總分析和上報作數(shù)據(jù)支持。

(2)能源利用狀況信息報送系統(tǒng)

用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節(jié)能監(jiān)察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊審核，而后上報國家有關部門。

(3)單位能耗水平識別評價系統(tǒng)

利用用能單位能耗數(shù)據(jù)，對企業(yè)用能狀況進行分析評價，查找問題。為**節(jié)能管理部門掌握、分析信息和研究節(jié)能改造并制定相關政策措施提供科學的依據(jù)和平臺。

(4)決策服務和*咨詢服務系統(tǒng)

系統(tǒng)提供直觀、簡明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務。對用能企業(yè)的能耗進行科學、合理的咨詢指導，幫助用能企業(yè)做出及時、正確、可行、有效的解決方案。

(5)能耗預測、能源安全預警系統(tǒng)

通過系統(tǒng)全部掌握用能企業(yè)能源購置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對企業(yè)的用能情況進行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗**標情況予以預警提示。

在全部獲取能源使用的基礎上，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，實現(xiàn)能耗的預測分析功能，為**相關部門的宏觀決策提供支撐體系。

(6)節(jié)能監(jiān)察及信息發(fā)布、法律法規(guī)知識培訓系統(tǒng)：

通過該系統(tǒng)平臺，可對省耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作；發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標準以及能源基礎知識、能源統(tǒng)計知識、節(jié)能監(jiān)測方法等資料；處理日常節(jié)能管理工作相關的公文、通知、公告等。

3.系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，經(jīng)分析與處理，提供分析預測和預警功能。同時通過門戶網(wǎng)站、無線終端等手段為省、市**以及相關委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型

【參考文獻】

[1]張承剛.高校校園能耗監(jiān)管系統(tǒng)設計與實現(xiàn) [D]. 山東大學 ,2014.

[2]張勃.高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設實例的研究與策略

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

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詞條說明
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