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)能中得以有效應用。從能耗數(shù)據(jù)分析、應用兩方面入手，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，提出一些改進建議。

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

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。截至2015年末，全國33個省市(含計劃單列市)已累計對9000余棟公共建筑進行能耗動態(tài)監(jiān)測。盡管節(jié)能監(jiān)管平臺建設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)具體如何應用，當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用能耗數(shù)據(jù)時出現(xiàn)的問題提出相應的建議。

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撲結(jié)構(gòu)，主要負責計量電量、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，主要負責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)絡打包上傳至數(shù)據(jù)中心，負責接收上報的數(shù)據(jù)包，同時對數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)解析、存儲、展示。

通過節(jié)能監(jiān)管平臺應用展示層發(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)設有數(shù)據(jù)機房，其中的用能設備每日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)機房中用能設備出現(xiàn)故障，需要進行故障排查。

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)下的各個用能設備計量表數(shù)據(jù)做進一步排查。

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)用電分項計量表進行排查。該分項下安裝有風機盤管用電、冷卻泵、冷水機組計量回路。對這些計量表當日逐時能耗進行查詢(見表1及圖4)，發(fā)現(xiàn)風機盤管、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，該指標可與本地的能耗定額進行對比，業(yè)主可以根據(jù)對比結(jié)果來確定建筑當前用能情況，是否需要對建筑進行節(jié)能改造。

節(jié)能監(jiān)管部門可看到每類建筑能耗指標的排名以及對標情況(見圖5)，可督促用能高的單位進行節(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行監(jiān)測并對異常情況進行報警，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、維護人員進行發(fā)送，通知相關(guān)人員，可幫助維護人員及時發(fā)現(xiàn)用能設備異常原因，做出對應的處理。如某用能設備發(fā)生故障可及時進行檢修、更換;人離開用能設備未關(guān)閉，維護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，提醒用戶及時進行干預。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)的低壓進線計量和各饋線回路的計量消耗量之和進行損耗分析，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，給出維護結(jié)構(gòu)的改造建議，以此達到隔熱保溫、降低能耗的效果;通過對建筑各分項能耗進行統(tǒng)計，對占比較重的用能項給出相應的節(jié)能降耗建議。節(jié)能策略詳細流程如圖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)能燈具替換當前功率較大的燈具;

②增加控制器，照度和人體感應相結(jié)合，當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、溫度和人體感應三者結(jié)合，當滿足設定的時間段，設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)。

(3)建筑維護結(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)先進性及適宜性、經(jīng)濟合理性以及節(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，對能耗指標的計算和節(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、設計分項計量表安裝方案時，若調(diào)研不充分、設計不完善，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€分項進行了二級和三級的計量，又把三級表當二級表進行計算。從而導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)勘察設計階段，詳細調(diào)研供配電分項計量回路設備的工作對節(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)能政策標準、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)絡進行調(diào)整但未通知維護單位，使得采集設備無法連接服務器進行數(shù)據(jù)上報；而項目維護單位也未及時對此問題進行處理，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，卻將移動設備和采集設備安裝在移動信號較弱的環(huán)境中，如建筑的負一層或負二層配電房，這就會使采集設備與服務器之間的通訊不穩(wěn)定甚至中斷導致能耗數(shù)據(jù)的丟失。

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

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

采用先進的網(wǎng)絡抄表付費管理技術(shù)，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠程抄表、費率設置、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

針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發(fā)基礎用電額度和定時通斷功能；可進行惡性負載識別，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行預付費管理。

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*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*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置，確保路燈照明的智能控制和節(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、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導決策，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)測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，達到節(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)，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。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。從火災預防，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備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(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

7 結(jié)束語

節(jié)能監(jiān)管平臺運行至今，已累計大量實時能耗數(shù)據(jù)，如何利用這些數(shù)據(jù)對建筑用能情況進行分析診斷，充分挖掘建筑節(jié)能潛力，是當前我們著重研究的方向。本文對節(jié)能監(jiān)管平臺能耗數(shù)據(jù)的分析和應用進行闡述，以及對能耗數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題提出解決建議，希望對節(jié)能監(jiān)管平臺在建筑節(jié)能中的應用起到一定的推動作用，從而實現(xiàn)公共建筑節(jié)能的穩(wěn)定發(fā)展。

【參考文獻】

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【3】高校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.