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能監管平臺，已積累了大量建筑的能耗數據，這些數據未能在建筑節能中得以有效應用。從能耗數據分析、應用兩方面入手，對節能監管平臺數據在建筑節能中的實(shí)際運用進(jìn)行剖析。再針對節能監管平運行過(guò)程中出現的問(wèn)題，提出一些改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：節能監管平臺;能耗分析;數據應用

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能管理工作的實(shí)施意見(jiàn)》后，各省市開(kāi)始了不同規模的建筑節能監管平臺建設。截至2015年末，全國33個(gè)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(dòng)態(tài)監測。盡管節能監管平臺建設的主要目的是促使此類(lèi)建筑提高節能運行管理水平，為節能改造提供數據參考。但對于節能監管平臺中的建筑能耗數據具體如何應用，當前討論的是少之又少。對此，本文通過(guò)對節能監管平臺能耗數據的分析，探討研究節能監管平臺下的能耗數據在建筑節能中的運用以及對采集和應用能耗數據時(shí)出現的問(wèn)題提出相應的建議。

1節能監管平臺簡(jiǎn)介

依據《國家相關(guān)技術(shù)導則及規范，節能監管平臺系統架構可歸納為三部分:終端儀表、數據采集傳輸層、應用展示層。

其中終端儀表層為計量水、電、氣等各個(gè)分類(lèi)分項的計量表以及計量表安裝的拓撲結構，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據; 數據采集傳輸層包括數據采集器、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，主要負責采集終端儀表的用能數據，并將數據通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )打包上傳至數據中心，負責接收上報的數據包，同時(shí)對數據包進(jìn)行數據解析、存儲、展示。

通過(guò)節能監管平臺應用展示層發(fā)布的站點(diǎn)(見(jiàn)圖2)，登陸后即可查看納入節能監管平臺的建筑能耗數據。

2建筑能耗數據分析

通過(guò)節能監管平臺站點(diǎn)內各個(gè)功能模塊可查看到的數據，分別對建筑能耗各項數據進(jìn)行分析。

2.1 分項能耗分析

通過(guò)分項能耗分析，可統計該建筑各個(gè)分項的用能情況。查看能耗曲線(xiàn)，能直觀(guān)體現各個(gè)分項用能每時(shí)、每日、每月的趨勢(見(jiàn)圖3)，可通過(guò)觀(guān)察曲線(xiàn)判斷用能是否正常。

從圖3對辦公建筑G的能耗統計報表看出，該建筑主要能耗來(lái)自于空調用電和特殊用電。建筑內設有數據機房，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據機房用電曲線(xiàn)很平穩，若報表曲線(xiàn)中該分項在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)出現突變，則表明數據機房中用能設備出現故障，需要進(jìn)行故障排查。

觀(guān)察辦公建筑G的空調用電，日報表中空調能耗在非工作時(shí)段每小時(shí)依然有超過(guò)100 kW·h的耗電，判斷原因可能為空調系統中存在設備在非工作時(shí)段依然在運行，需對用于監測空調系統下的各個(gè)用能設備計量表數據做進(jìn)一步排查。

2.2單表能耗分析

通過(guò)單表能耗分析，可統計該表各個(gè)時(shí)段的用能情況。也可根據各個(gè)時(shí)段的用能情況，判斷該表所監測的用能是否正常。

圖3出現空調用電不合理情況，接下來(lái)對建筑空調用電分項計量表進(jìn)行排查。該分項下安裝有風(fēng)機盤(pán)管用電、冷卻泵、冷水機組計量回路。對這些計量表當日逐時(shí)能耗進(jìn)行查詢(xún)(見(jiàn)表1及圖4)，發(fā)現風(fēng)機盤(pán)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

根據錄入的建筑面積、人數、空調使用面積等參數，平臺自動(dòng)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(jìn)行對比，業(yè)主可以根據對比結果來(lái)確定建筑當前用能情況，是否需要對建筑進(jìn)行節能改造。

節能監管部門(mén)可看到每類(lèi)建筑能耗指標的排名以及對標情況(見(jiàn)圖5)，可督促用能高的單位進(jìn)行節能改造或其他降低建筑能耗的工作。

3建筑能耗數據應用

3.1 能耗異常報警

對節能監管平臺和能耗監測項目運行的全過(guò)程進(jìn)行監測并對異常情況進(jìn)行報警，異常報警類(lèi)型主要有:能耗數據采集器及各計量點(diǎn)等設備故障報警、用能監測報警(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(guò)郵件、短信、手機APP等方式向相關(guān)管理、維護人員進(jìn)行發(fā)送，通知相關(guān)人員，可幫助維護人員及時(shí)發(fā)現用能設備異常原因，做出對應的處理。如某用能設備發(fā)生故障可及時(shí)進(jìn)行檢修、更換;人離開(kāi)用能設備未關(guān)閉，維護人員收到提醒可返回及時(shí)關(guān)閉，避免用能浪費，從而提升使用者的節能意識。

同時(shí)，節能監管平臺也會(huì )對報警事件進(jìn)行分析，主要為系統的異常運行狀態(tài)或故障原因診斷分析提供依據和分析手段。節能監管平臺運行過(guò)程中所產(chǎn)生的各種報警時(shí)間均會(huì )被自動(dòng)記錄和存儲，通過(guò)對事件的發(fā)生時(shí)間、范圍對象、事件的類(lèi)型、事件的等級以及事件描述關(guān)鍵字搜索查詢(xún)，即可快速地實(shí)現對目標事件的查詢(xún)和分類(lèi)。

3.2 能源平衡及損耗統計分析

能源平衡及損耗統計分析主要為建筑的電、水等各項能源在使用過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節提供能量平衡分析，及時(shí)發(fā)現能量在使用過(guò)程中的跑冒滴漏和異常用能等能源浪費的問(wèn)題，提醒用戶(hù)及時(shí)進(jìn)行干預。通過(guò)分別統計重要用能環(huán)節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(lái)評估各環(huán)節的用能損耗程度。比如對用水系統的干管計量和各個(gè)支管的計量消耗量之和進(jìn)行損耗分析，有利于及時(shí)發(fā)現是否存在水管漏水或者違規用水的情況;對用電系統的低壓進(jìn)線(xiàn)計量和各饋線(xiàn)回路的計量消耗量之和進(jìn)行損耗分析，來(lái)評估判斷是否存在違規用電、竊電等異常用電現場(chǎng)，幫助用戶(hù)發(fā)現并糾正能源使用過(guò)程中的能源浪費問(wèn)題，降低能源綜合運行成本。

3.3 節能策略

根據節能監管平臺大量的能耗數據積累，結合以往的節能診斷、節能改造案例，在節能監管平臺中集成一套具有推廣價(jià)值的節能策略方案，對納入節能監管平臺的各個(gè)監測項目給出對應的節能降耗建議。

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

節能策略采用的方法為通過(guò)錄入的建筑結構信息，給出維護結構的改造建議，以此達到隔熱保溫、降低能耗的效果;通過(guò)對建筑各分項能耗進(jìn)行統計，對占比較重的用能項給出相應的節能降耗建議。節能策略詳細流程如圖7所示。

節能策略中給出的一些常用節能技術(shù)有: (1) 照明系統節能技術(shù): ①換燈，使用同等照度但功率更低LED節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合，當滿(mǎn)足一定照度和有人的情況下才可開(kāi)啟燈具。

(2)空調節能技術(shù):①增加節能控制器，時(shí)間、溫度和人體感應三者結合，當滿(mǎn)足設定的時(shí)間段，設定的溫度范圍和有人在的情況下才可開(kāi)啟空調;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、推薦。

(3)建筑維護結構改造:①外墻內保溫，外墻內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;③門(mén)窗保溫隔熱技術(shù)，更換熱反射鍍膜玻璃、Low-E中空玻璃等節能玻璃，增設外遮陽(yáng)裝置，外窗玻璃貼膜。

對節能策略中給出的節能降耗建議，業(yè)主可從建筑的實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮技術(shù)先進(jìn)性及適宜性、經(jīng)濟合理性以及節能改造技術(shù)措施實(shí)施的易操作性根據，通過(guò)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能改造技術(shù)。

4建筑能耗數據存在問(wèn)題和解決辦法

4.1 建筑信息不全

節能監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、空調系統形式、建筑玻璃類(lèi)型、辦公人員人數等。多數公共建筑屬于單一功能建筑，但一些單功能建筑中通常會(huì )附帶少量的其他功能區域，例如某辦公樓1層臨街部分當做門(mén)面出租，或者部分樓層作為下屬酒店運營(yíng)。這些附加功能區域的能耗如果不加以區分，會(huì )使得能耗監管平臺統計的該建筑能耗與實(shí)際情況偏離較遠，對能耗指標的計算和節能策略帶來(lái)影響。而建筑總面積、辦公人員人數等量化信息的統計若與實(shí)際偏差太大，則計算出來(lái)的單位面積能耗、人均能耗也就會(huì )與實(shí)際產(chǎn)生較大偏差，計算所得到的指標值也失去了參考價(jià)值。

4.2 分項計量回路安裝不完整

能耗監測項目在前期的現場(chǎng)勘察、設計分項計量表安裝方案時(shí)，若調研不充分、設計不完善，則會(huì )出現支路計量不完善，漏監測某些分項用能;或對同一個(gè)分項進(jìn)行了二級和三級的計量，又把三級表當二級表進(jìn)行計算。從而導致總能耗與分項能耗總和相差較大，或會(huì )出現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。因此在建筑能耗監測系統勘察設計階段，詳細調研供配電分項計量回路設備的工作對節能監管平臺數據統計的有效性顯得尤為重要。

4.3 數據傳輸網(wǎng)絡(luò )不穩定

節能監管平臺的初衷是匯聚大量建筑用能數據，綜合分析這些歷史數據的能耗特征，為制定相關(guān)節能政策標準、為建筑節能降耗提供數據支撐。因此，能耗數據的長(cháng)期有效、高質(zhì)量對建筑能耗分析、診斷和節能策略都至關(guān)重要。而在一些能耗監測項目運行過(guò)程中，項目單位對內部網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行調整但未通知維護單位，使得采集設備無(wú)法連接服務(wù)器進(jìn)行數據上報；而項目維護單位也未及時(shí)對此問(wèn)題進(jìn)行處理，致使該建筑能耗數據上報中斷。

還有一些監測項目中，使用的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，卻將移動(dòng)設備和采集設備安裝在移動(dòng)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(huì )使采集設備與服務(wù)器之間的通訊不穩定甚至中斷導致能耗數據的丟失。

對于當前能耗監測項目中出現的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )不穩定情況，可采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )形式來(lái)解決。當前我國4G網(wǎng)絡(luò )已全面覆蓋，將采集設備安裝至移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )信號較強的位置，即可避免網(wǎng)絡(luò )不穩定的問(wèn)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校園電力監控與運維

集成設備所有數據，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動(dòng)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(shí)現電、水、氣等能源綜合計費，實(shí)現遠程抄表、費率設置、賬單統計匯總等，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(guò)能源付費管理方式，培養用能群體和部門(mén)的節能意識。

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)基礎用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。

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(gè)體的水電用能進(jìn)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"信息能源結構中是必*。充電樁應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(guò)對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實(shí)現校園內任一線(xiàn)路，任一個(gè)路燈的定時(shí)開(kāi)關(guān)、強制開(kāi)關(guān)、亮度調節，以及定時(shí)控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。

5.3能源管理系統

針對校園水、電、氣等各類(lèi)接入能源進(jìn)行統計分析，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(lèi)進(jìn)行采集和統計的各類(lèi)建筑耗電數據。如辦公類(lèi)建筑耗電、教學(xué)類(lèi)建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數據分門(mén)別類(lèi)的分析，提供領(lǐng)導決策，提高管理效能。

構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動(dòng)完成能耗數據的采集工作，自動(dòng)生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，達到節能目的。

5.4智慧消防系統

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、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電力監控與運維平臺