探讨高校公共建筑能耗监测系统的设计与应用

2022-06-22

摘要：在建设资源节约型社会过程中，高校公共建筑能耗管理问题已成为增加办学成本和浪费社会资源的桎梏。在各级政府的推动下，高校公共建筑能耗监测系统的建设正在探索和发展。依托互联网+大数据技术，逐步实现能耗管理信息化实践，高校和全社会公共建筑能耗将稳步向微观能耗转变。为能源消费和零能耗的发展提供了可能和基础，促进了绿色建筑的快速发展。

关键词：大学；公共建筑;能耗监测系统；项目示例；研究;策略

1976 年丹麦技术大学。等。 “零能耗建筑”。随着世界能源短缺问题的日益突出，建筑节能逐渐成为全球关注的焦点。美国、日本、德国等国家在建筑节能的研究和实践方面取得了长足的进步，零能耗建筑是未来的发展趋势。 1980年代中期，我国开始推进建筑节能战略。与发达国家相比，要逐步向零能耗发展，要经过能耗监测、节能减排、微能耗。作为主要的能源消耗者之一，高校公共建筑的节能降耗显得尤为重要。旧的分散式能耗计量已不能满足需要，迫切需要提出一种新的能耗监测方法。

一、能耗监测系统和能效管理存在问题

1.人们对能耗监测系统建设的认识水平亟待提高

节能减排是国家战略工程。各级政府都出台了相关政策和指导方针进行推广，但由于前期建设投入较大，短期内经济效益并不十分明显。许多建设项目在设计上仍被忽视，建设单位处于观望状态。能耗监测系统建设是节能降耗逐步向微能耗、零能耗发展的基础工程和必由之路。是指通过在国家办公建筑和大型公共建筑中安装分类、分项能耗计量装置，采用远传等方式采集能耗，实现建筑能耗在线监测和动态分析的硬件系统和软件。及时的数据。系统的总称主要由数据采集子系统、数据中转站和数据中心组成。

2.高校公共建筑粗放能效管理亟待完善

随着各行各业节能减排的推进，目前高校公共建筑能源管理存在设备陈旧、节能技术改造资金不足、能耗监测手段落后、缺乏能耗分析的科学依据。教室、图书馆、实验楼等公共建筑中常有“不灭灯”；给水供暖设备陈旧，破损检测滞后，“跑滴漏”现象突出；供电线路老化，用电负荷过大，管理监控手段简单。归根结底是能源消耗监测信息采集渠道不畅，导致能源浪费严重，能源消耗支出急剧增加。

3.能耗管理建设“瓶颈”亟待解决

近年来，高校普遍扩大招生，开展办学基础设施建设项目，但后勤管理服务部门的能源管理水平远未达到系统化、智能化、科学化的目标。仍处于以人工为主的被动管理状态，能耗监测信息化程度低，设备更新慢，技术监测手段落后，管理水平粗放。消费计量受阻，亟待借助互联网技术改进。

二、高校能耗监测系统建设实例分析

1.项目概述

某高校工程技术培训中心的建筑为框架结构能耗监测系统项目管理，地上七层，地下一层，建筑面积5万平方米。为二级高层建筑，符合绿色建筑设计标准。本项目需要建设能耗监测系统子项目。通过对能耗系统的实时测量，建立建筑能耗数据库，为公共建筑提供可靠的能耗分析、节能诊断等技术服务。根据项目实际使用情况，对能耗进行分类、分项计量，实现用电、用水、用热等在线监测，实现能耗网络化管理，建设节能监管数据中心这个项目。满足能耗监测和分项计量要求，为建设节约型校园提供数据信息平台。

2.能耗监测系统点分布设计

根据住房和城乡建设部《国家机关办公楼和大型公共建筑能耗数据采集技术导则》和《国家机关能耗数据传输技术导则》写字楼和大型公共建筑”，并结合实际管理和使用情况，必要时整栋建筑能耗监测点的设计应以水、电、热监测为重点，对用电量进行划分分为照明插座、空调用电、用电和特殊用电。根据国家技术规范要求，要适当考虑监测点预留的可扩展性和系统兼容性，还要满足当地能耗监测系统建设的扶持政策标准。为此，监控系统的点位分布设计成为项目建设的核心指标之一。根据工程施工设计图，共布置70个点，其中预留2个监测点。

3.能耗监控系统功能设计

根据《公共建筑能耗远程监控系统技术规程》JGJ/T 285-2014（2015年发布）的要求，能耗监控系统的设计功能：

(1)能耗分析与预览是将建筑的整体能耗、各类别和子项的能耗、能耗趋势以图表的形式直接呈现，并具有回放功能功能满足外接显示能耗的需求。

(2) 内存查询具有查询策略功能，可以组合保存查询的各种关键参数，如能耗单位、能耗类型、时间段、图表格式等，方便下次查看通话。

(3) 历史数据备份和恢复是指系统要有专门的数据管理功能。历史数据可以通过光盘或硬盘进行备份。备份可以按时间自动完成，也可以按时间自动完成。考虑到数据的有效性和实时性，故障数据、运行日志、保护信号详细（完整数据）至少保存1年，其他数据保存6个月, 统计数据应至少保存 3 年。

(4)系统自检功能是指系统可以实时监控交换机、服务器、工作站等设备。如果检测到故障，会立即出现报警信息。自动记录故障发生时间和恢复时间。

(5)网络管理和维护可以设置和显示性能监控阈值，存储和显示各种性能指标数据。通过软件进行参数下载和数据库更新。配置管理、参数管理、状态查询等。

(6)节能核算系统模块是对整个建筑的能耗状况，以及分类和分项节能潜力进行科学的数据核算，并形成报表。

(7)设备台账管理模块至少应包含资产管理、维护记录等功能，方便设备维护管理。

(8)报警管理功能是指报警区域划分清晰，报警类型划分清晰，紧急报警提示明显。

4.能耗监控系统集成

公共建筑能耗监测系统是一个系统化、集成化的信息平台项目。充分考虑项目的业务分布，包括底层网络传感设备的设计和选型、项目场地的建设、能耗数据传输网络、子项能耗建模、平台软件功能，遵循向上可持续节能诊断和服务是六大部分。每个部分都是能源管理系统建设的一个组成部分，实现了一个大平台的可视化、集成化、综合管理。系统建立的能耗监测数据库不仅用于分析计算形成的大型数据库，还为未来社会化技术力量的介入和服务提供数据基础。

三、高校公共建筑能耗体系建设策略

通过对某高校工程技术培训中心能耗监测系统建设的分析与实践，我们通过实践得出了能耗监测系统建设的基本策略，以实现节能降耗。高校减排，逐步向微能耗、零能耗、零能耗迈进。对能源消费的发展提供了一定的参考价值。

1.高校公共建筑能耗监测系统建设势在必行

大学是社会的重要组成部分，也是能源消耗管理的主要参与者。节能减排的好处不仅在于降低办学成本，更在于教育和培养一代年轻人的节能降耗意识。为此，各级政府应出台相关政策，鼓励和支持高校在公共建筑中建设能耗监测系统，利当前及未来。高校在公共建筑的设计和建设预算中也应重视能耗监测系统的有效性，以响应国家建设资源节约型社会的战略发展。

2.公共建筑能耗监测系统建设应因地制宜

高校公共建筑能耗监测系统的设计和布局应综合考虑建筑的用途和管理目标。例如，学生宿舍楼和职工住宅楼要考虑到户计量能耗，而办公楼、实验室楼、体育馆等只考虑水、电、热的总量。既不能一味追求能耗系统的完整和大功能，也不能忽视能耗监测系统的可扩展性与其他公共建筑能耗子系统的兼容性。我们的经验是满足需要、适度储备、充分兼容，确保校园能耗监测系统发挥节能减排的作用。

3.能耗监测系统核心支撑高校绿色建筑

公共建筑能耗监测系统通过各种综合能耗回路和预设控制逻辑，对各类建筑的各种能耗进行运行监测、数据分析、统一管理，并遵循相应的国家自动节能标准手术。需要多少能源才能实现“能源可见性”？ “能源可知”是指能源在哪里使用？能源是如何使用的？ “能源可控”是指如何降低能耗，降低能源成本？ “优化节能”是指如何计算减少能源损失和能源浪费？改善室内环境质量？该系统为高校公共建筑的持续使用、节能降耗、保护环境奠定了基础，提供了可能，有效支撑了校园绿色建筑的稳步发展。

4.搭建信息联动平台，实现政府能源统筹管理

依托互联网技术，高校公共建筑能耗监测系统与政府部门建立了信息共享、数据共享、远程监控、联动服务的信息管理平台。管理实现快速应急响应。并利用互联网+大数据分析，将数据分析研究应用于各类公共建筑的规划布局和能源配套建设，实现社会能源的科学化、精细化管理。

四、安科瑞单位能源重要能耗在线监测系统

1.系统概览

工业能耗在线监测系统是集/网络技术、GPRS无线传输技术、Web软件技术、数据库技术于一体的大型数据综合管理系统。系统为各级能耗管理人员、内部用户和观众提供了一个接入网络通道，构建了一个合理的、信息传递平台和管理平台。工业能耗在线监测系统的开发和应用，将政府管理部门、企业生产管理、计量管理和节能管理提升到了一个新的高度。 .

能量构成及监测内容：

图 1 能量构成

图2监控内容

用电量：采集采暖、锅炉、空调、制冷、照明、办公、电梯、水泵、风机、换气扇等用电设备的用电量信息。主要监控其功耗，针对大耗电设备监控其电流、电压、功率因数等信息。

配电类：采集6kv/10kv配电开关柜、变压器、状态信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能质量、电能等。

水：自来水和蒸汽；采集具有485通讯功能的智能热量表、蒸汽流量计、水表等；

用气：煤气、天然气；具有485通讯功能的燃气表；

环境参数：485通讯功能采集温度/湿度；供暖空调供回水温度；

2.系统框架

图3系统框架

(1)能耗管理系统：该系统可以定时进入和采集煤、电、油、气、热、水等能源和耗能工质。采集的能耗数据为分类存储，为汇总分析和报告提供数据支持。

(2)能源利用状况信息报告系统

用能企业可通过该系统向市节能监督中心报送当年的《能源利用状况报告》。初审后，上报省节能监察组审核，再上报国家有关部门。

(3)单位能耗等级识别与评价体系

利用能耗的单位能耗数据，分析评估企业的能耗状况，发现问题。为政府节能管理部门掌握和分析信息、研究节能改造、制定相关政策措施提供科学依据和平台。

(4)决策服务与专家咨询服务体系

系统提供直观、简洁、快速的数据信息查询和决策支持服务。对用能企业的能源消耗提供科学合理的咨询和指导，帮助用能企业及时、正确、可行、有效地提出解决方案。

(5)能源消耗预测、能源安全预警系统

通过系统全面掌握用能企业的能源采购、使用、消耗和生产情况，综合评价分析企业的能源消耗情况，比较同期值和限值，预警能耗超标。

在所有能源使用情况的基础上，进行数据挖掘和分析，实现能源消耗预测分析功能，为相关政府部门的宏观决策提供支撑体系。

(6)节能监测与信息发布、法律法规知识培训体系：

通过该系统平台，可以对节能企业进行节能监管；发布节能法律、法规和标准，以及能源基础知识、能源统计知识、节能监测方法等资料；公告等

3.系统网络结构

系统将各企业能源监控中心的数据信息采集到后台的数据库系统中。经过分析处理后，提供分析、预测和预警功能。同时，通过门户网站、无线终端等多种方式，为省市领导及有关委办局提供多方位、可视化的便捷服务。

图4系统结构

4.能耗监控系统产品选型

应用场景

型号

主要功能

高压重要电路

或低压进线柜

三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、零序电流In、四象限电能、电流电压不平衡、负载电流条形图显示、66种报警类型和外部事件（SOE）每条16条事件记录，支持SD卡扩展记录，2-63次谐波，2DI+2DO，RS485/，LCD显示

低压接触柜、出线柜

AEM96

测量三相电参数U、I、P、Q、S、PF、F，正反向总有功电能统计，正反向无功电能统计； 2-31次谐波和总谐波含量分析，分相谐波和基波电参数（电压、电流、功率）；电流规格3×1.5(6)A，有功电能精度0.5S级，无功率电能精度2级

电源柜

LCD显示，全电参数测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量； RS485/;可选多费率电能统计、需求统计； 4DI+2DO； RS485通讯接口、协议

测量三相电参数U、I、P、Q、S、PF、F，分相正向有功电能统计，正反向有功电能总量统计，正反向无功电能总量统计；红外线通讯；电流规格：3×1(6)A变压器接，3×10(80)A直接，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

灯箱

测量三相电参数U、I、P、Q、S、PF、F，分相正向有功电能统计，正反向有功电能总量统计，正反向无功电能总量统计；红外线通讯；电流规格：3×1(6)A变压器接，3×10(80)A直接，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

单相电参数U、I、P、Q、S、PF、F测量，正反向电能测量；红外和RS485通讯；电流规格：10（60）A，有功精度1级，无功精度2级；可选多速率

单相电参数U、I、P、Q、S、PF、F测量，正反向电能测量； RS485通讯；电流规格：10（60）A，有功电能精度1级，无功功率精度2级；尺寸：1P

供水管道

水表

测量流过供水管道的总水量，适合单向水流，采用电子直读技术，通过RS485总线直接输出表盘数据

天然气管道

煤气表

测量流过燃气管道的气体总量，具有阀门控制功能，采用电子直读技术，通过RS485总线直接输出表盘数据，测量精度高，无需外接电源。

中央供暖和制冷

冷热桌

测量并显示用户的制热能力和中央空调的制冷能力，由流量传感器、微处理器和成对的温度传感器组成。温度传感器在开路或短路时自动报警，在电压过低或受到攻击损坏时自动报警。表盘数据通过RS485总线直接输出，测量精度高。