胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘 要：目前全國大部分省市都已建立節(jié)能監(jiān)管平臺，已積累了大量建筑的能耗數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)未能在建筑節(jié)能中得以有效應(yīng)用。從能耗數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用兩方面入手，對節(jié)能監(jiān)管平臺數(shù)據(jù)在建筑節(jié)能中的實際運用進(jìn)行剖析。再針對節(jié)能監(jiān)管平運行過程中出現(xiàn)的問題，提出一些改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：節(jié)能監(jiān)管平臺;能耗分析;數(shù)據(jù)應(yīng)用

0引言

自住建部2007年10月發(fā)布《關(guān)于加強機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實施意見》后，各省市開始了不同規(guī)模的建筑節(jié)能監(jiān)管平臺建設(shè)。截至2015年末，全國33個省市(含計劃單列市)已累計對9000余棟公共建筑進(jìn)行能耗動態(tài)監(jiān)測。盡管節(jié)能監(jiān)管平臺建設(shè)的主要目的是促使此類建筑提高節(jié)能運行管理水平，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)參考。但對于節(jié)能監(jiān)管平臺中的建筑能耗數(shù)據(jù)具體如何應(yīng)用，當(dāng)前討論的是少之又少。對此，本文通過對節(jié)能監(jiān)管平臺能耗數(shù)據(jù)的分析，探討研究節(jié)能監(jiān)管平臺下的能耗數(shù)據(jù)在建筑節(jié)能中的運用以及對采集和應(yīng)用能耗數(shù)據(jù)時出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)的建議。

1節(jié)能監(jiān)管平臺簡介

依據(jù)《國家相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則及規(guī)范，節(jié)能監(jiān)管平臺系統(tǒng)架構(gòu)可歸納為三部分:終端儀表、數(shù)據(jù)采集傳輸層、應(yīng)用展示層。

其中終端儀表層為計量水、電、氣等各個分類分項的計量表以及計量表安裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)計量電量、水量、氣量、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量等能耗數(shù)據(jù); 數(shù)據(jù)采集傳輸層包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)采集終端儀表的用能數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)打包上傳至數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)接收上報的數(shù)據(jù)包，同時對數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、存儲、展示。

通過節(jié)能監(jiān)管平臺應(yīng)用展示層發(fā)布的站點(見圖2)，登陸后即可查看納入節(jié)能監(jiān)管平臺的建筑能耗數(shù)據(jù)。

2建筑能耗數(shù)據(jù)分析

通過節(jié)能監(jiān)管平臺站點內(nèi)各個功能模塊可查看到的數(shù)據(jù)，分別對建筑能耗各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1 分項能耗分析

通過分項能耗分析，可統(tǒng)計該建筑各個分項的用能情況。查看能耗曲線，能直觀體現(xiàn)各個分項用能每時、每日、每月的趨勢(見圖3)，可通過觀察曲線判斷用能是否正常。

從圖3對辦公建筑G的能耗統(tǒng)計報表看出，該建筑主要能耗來自于空調(diào)用電和特殊用電。建筑內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)機房，其中的用能設(shè)備每日24h不間斷運行，

因此屬于特殊用電分項的數(shù)據(jù)機房用電曲線很平穩(wěn)，若報表曲線中該分項在某個時間點出現(xiàn)突變，則表明數(shù)據(jù)機房中用能設(shè)備出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行故障排查。

觀察辦公建筑G的空調(diào)用電，日報表中空調(diào)能耗在非工作時段每小時依然有超過100 kW·h的耗電，判斷原因可能為空調(diào)系統(tǒng)中存在設(shè)備在非工作時段依然在運行，需對用于監(jiān)測空調(diào)系統(tǒng)下的各個用能設(shè)備計量表數(shù)據(jù)做進(jìn)一步排查。

2.2單表能耗分析

通過單表能耗分析，可統(tǒng)計該表各個時段的用能情況。也可根據(jù)各個時段的用能情況，判斷該表所監(jiān)測的用能是否正常。

圖3出現(xiàn)空調(diào)用電不合理情況，接下來對建筑空調(diào)用電分項計量表進(jìn)行排查。該分項下安裝有風(fēng)機盤管用電、冷卻泵、冷水機組計量回路。對這些計量表當(dāng)日逐時能耗進(jìn)行查詢(見表1及圖4)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機盤管、冷卻泵已關(guān)閉，但冷水機組依然在運行，造成用電浪費。與管理維護(hù)人員溝通，這是由于操作人員疏忽，忘記關(guān)閉冷凍泵、冷卻泵電源所致，為此造成每日約185kW·h的額外電耗。

2. 3 能耗指標(biāo)分析

根據(jù)錄入的建筑面積、人數(shù)、空調(diào)使用面積等參數(shù)，平臺自動計算出該建筑的各項能耗指標(biāo)，該指標(biāo)可與本地的能耗定額進(jìn)行對比，業(yè)主可以根據(jù)對比結(jié)果來確定建筑當(dāng)前用能情況，是否需要對建筑進(jìn)行節(jié)能改造。

節(jié)能監(jiān)管部門可看到每類建筑能耗指標(biāo)的排名以及對標(biāo)情況(見圖5)，可督促用能高的單位進(jìn)行節(jié)能改造或其他降低建筑能耗的工作。

3建筑能耗數(shù)據(jù)應(yīng)用

3.1 能耗異常報警

對節(jié)能監(jiān)管平臺和能耗監(jiān)測項目運行的全過程進(jìn)行監(jiān)測并對異常情況進(jìn)行報警，異常報警類型主要有:能耗數(shù)據(jù)采集器及各計量點等設(shè)備故障報警、用能監(jiān)測報警(如能耗異常追蹤)、電平衡率報警、用能超限報警。

報警信息可通過郵件、短信、手機APP等方式向相關(guān)管理、維護(hù)人員進(jìn)行發(fā)送，通知相關(guān)人員，可幫助維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)用能設(shè)備異常原因，做出對應(yīng)的處理。如某用能設(shè)備發(fā)生故障可及時進(jìn)行檢修、更換;人離開用能設(shè)備未關(guān)閉，維護(hù)人員收到提醒可返回及時關(guān)閉，避免用能浪費，從而提升使用者的節(jié)能意識。

同時，節(jié)能監(jiān)管平臺也會對報警事件進(jìn)行分析，主要為系統(tǒng)的異常運行狀態(tài)或故障原因診斷分析提供依據(jù)和分析手段。節(jié)能監(jiān)管平臺運行過程中所產(chǎn)生的各種報警時間均會被自動記錄和存儲，通過對事件的發(fā)生時間、范圍對象、事件的類型、事件的等級以及事件描述關(guān)鍵字搜索查詢，即可快速地實現(xiàn)對目標(biāo)事件的查詢和分類。

3.2 能源平衡及損耗統(tǒng)計分析

能源平衡及損耗統(tǒng)計分析主要為建筑的電、水等各項能源在使用過程中的各個環(huán)節(jié)提供能量平衡分析，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等能源浪費的問題，提醒用戶及時進(jìn)行干預(yù)。通過分別統(tǒng)計重要用能環(huán)節(jié)的能源供給量和能源消耗量并計算兩者之間的差值損耗量，來評估各環(huán)節(jié)的用能損耗程度。比如對用水系統(tǒng)的干管計量和各個支管的計量消耗量之和進(jìn)行損耗分析，有利于及時發(fā)現(xiàn)是否存在水管漏水或者違規(guī)用水的情況;對用電系統(tǒng)的低壓進(jìn)線計量和各饋線回路的計量消耗量之和進(jìn)行損耗分析，來評估判斷是否存在違規(guī)用電、竊電等異常用電現(xiàn)場，幫助用戶發(fā)現(xiàn)并糾正能源使用過程中的能源浪費問題，降低能源綜合運行成本。

3.3 節(jié)能策略

根據(jù)節(jié)能監(jiān)管平臺大量的能耗數(shù)據(jù)積累，結(jié)合以往的節(jié)能診斷、節(jié)能改造案例，在節(jié)能監(jiān)管平臺中集成一套具有推廣價值的節(jié)能策略方案，對納入節(jié)能監(jiān)管平臺的各個監(jiān)測項目給出對應(yīng)的節(jié)能降耗建議。

圖6為節(jié)能監(jiān)管平臺針對某地方行政中心實施的能耗監(jiān)測項目給出的節(jié)能策略。

節(jié)能策略采用的方法為通過錄入的建筑結(jié)構(gòu)信息，給出維護(hù)結(jié)構(gòu)的改造建議，以此達(dá)到隔熱保溫、降低能耗的效果;通過對建筑各分項能耗進(jìn)行統(tǒng)計，對占比較重的用能項給出相應(yīng)的節(jié)能降耗建議。節(jié)能策略詳細(xì)流程如圖7所示。

節(jié)能策略中給出的一些常用節(jié)能技術(shù)有: (1) 照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù): ①換燈，使用同等照度但功率更低LED節(jié)能燈具替換當(dāng)前功率較大的燈具;

②增加控制器，照度和人體感應(yīng)相結(jié)合，當(dāng)滿足一定照度和有人的情況下才可開啟燈具。

(2)空調(diào)節(jié)能技術(shù):①增加節(jié)能控制器，時間、溫度和人體感應(yīng)三者結(jié)合，當(dāng)滿足設(shè)定的時間段，設(shè)定的溫度范圍和有人在的情況下才可開啟空調(diào);②對于其他改造成本較高的例如更換能效等級更高的分體空調(diào)、推薦。

(3)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)改造:①外墻內(nèi)保溫，外墻內(nèi)層增加或更換隔熱性能更好的保溫材料; ②屋面保溫隔熱技術(shù)，增加屋面保溫隔熱層，或采用屋面種植系統(tǒng);③門窗保溫隔熱技術(shù)，更換熱反射鍍膜玻璃、Low-E中空玻璃等節(jié)能玻璃，增設(shè)外遮陽裝置，外窗玻璃貼膜。

對節(jié)能策略中給出的節(jié)能降耗建議，業(yè)主可從建筑的實際情況出發(fā)，綜合考慮技術(shù)先進(jìn)性及適宜性、經(jīng)濟(jì)合理性以及節(jié)能改造技術(shù)措施實施的易操作性根據(jù)，通過多方比較，選擇易于改造、便于施工、對正常辦公生產(chǎn)干擾相對較少的適宜節(jié)能改造技術(shù)。

4建筑能耗數(shù)據(jù)存在問題和解決辦法

4.1 建筑信息不全

節(jié)能監(jiān)管平臺中需要錄入每一棟建筑的相關(guān)信息，主要包括建筑地址、建筑功能屬性、建筑總面積、空調(diào)系統(tǒng)形式、建筑玻璃類型、辦公人員人數(shù)等。多數(shù)公共建筑屬于單一功能建筑，但一些單功能建筑中通常會附帶少量的其他功能區(qū)域，例如某辦公樓1層臨街部分當(dāng)做門面出租，或者部分樓層作為下屬酒店運營。這些附加功能區(qū)域的能耗如果不加以區(qū)分，會使得能耗監(jiān)管平臺統(tǒng)計的該建筑能耗與實際情況偏離較遠(yuǎn)，對能耗指標(biāo)的計算和節(jié)能策略帶來影響。而建筑總面積、辦公人員人數(shù)等量化信息的統(tǒng)計若與實際偏差太大，則計算出來的單位面積能耗、人均能耗也就會與實際產(chǎn)生較大偏差，計算所得到的指標(biāo)值也失去了參考價值。

4.2 分項計量回路安裝不完整

能耗監(jiān)測項目在前期的現(xiàn)場勘察、設(shè)計分項計量表安裝方案時，若調(diào)研不充分、設(shè)計不完善，則會出現(xiàn)支路計量不完善，漏監(jiān)測某些分項用能;或?qū)ν粋€分項進(jìn)行了二級和三級的計量，又把三級表當(dāng)二級表進(jìn)行計算。從而導(dǎo)致總能耗與分項能耗總和相差較大，或會出現(xiàn)分項能耗總和大于總能耗的情況，也讓分項計量工程失去了它的意義。因此在建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)勘察設(shè)計階段，詳細(xì)調(diào)研供配電分項計量回路設(shè)備的工作對節(jié)能監(jiān)管平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性顯得尤為重要。

4.3 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定

節(jié)能監(jiān)管平臺的初衷是匯聚大量建筑用能數(shù)據(jù)，綜合分析這些歷史數(shù)據(jù)的能耗特征，為制定相關(guān)節(jié)能政策標(biāo)準(zhǔn)、為建筑節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)支撐。因此，能耗數(shù)據(jù)的長期有效、高質(zhì)量對建筑能耗分析、診斷和節(jié)能策略都至關(guān)重要。而在一些能耗監(jiān)測項目運行過程中，項目單位對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整但未通知維護(hù)單位，使得采集設(shè)備無法連接服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)上報；而項目維護(hù)單位也未及時對此問題進(jìn)行處理，致使該建筑能耗數(shù)據(jù)上報中斷。

還有一些監(jiān)測項目中，使用的移動網(wǎng)絡(luò)，卻將移動設(shè)備和采集設(shè)備安裝在移動信號較弱的環(huán)境中，如建筑的負(fù)一層或負(fù)二層配電房，這就會使采集設(shè)備與服務(wù)器之間的通訊不穩(wěn)定甚至中斷導(dǎo)致能耗數(shù)據(jù)的丟失。

對于當(dāng)前能耗監(jiān)測項目中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定情況，可采用無線網(wǎng)絡(luò)形式來解決。當(dāng)前我國4G網(wǎng)絡(luò)已全面覆蓋，將采集設(shè)備安裝至移動網(wǎng)絡(luò)信號較強的位置，即可避免網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的問題，也有利于項目維護(hù)，設(shè)備故障排查。

5高校綜合能效解決方案

5.1校園電力監(jiān)控與運維

集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動運維，班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

5.2后勤計費管理

采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費管理技術(shù)，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費率設(shè)置、賬單統(tǒng)計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。

5.2.1宿舍用電管理

針對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時通斷功能；可進(jìn)行惡性負(fù)載識別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。

5.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費管理。

5.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充”信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。

5.2.4智能照明管理

通過對高校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理，實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個路燈的定時開關(guān)、強制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時控制方案靈活設(shè)置，確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。

5.3能源管理系統(tǒng)

針對校園水、電、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導(dǎo)決策，提高管理效能。

構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達(dá)到節(jié)能目的。

5.4智慧消防系統(tǒng)

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。

6.平臺部署硬件選型

6.1電力監(jiān)控與運維平臺