摘要：能耗監(jiān)測平臺是建設(shè)節(jié)約型校園的主要措施.以北方高校學(xué)生公寓為研究對象，為了更好地研究建筑物能耗趨勢的動態(tài)分析，挖掘節(jié)能潛力，提高監(jiān)測平臺運行數(shù)據(jù)的全面性與可信性，對學(xué)生公寓全年能耗數(shù)據(jù)進行分析，進而采取有效的節(jié)能監(jiān)管措施.

 

關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測平臺；公寓；能耗；節(jié)能

0.引言

    高校集教學(xué)、辦公、科研和生活于一體，建筑形式種類多樣，是建筑能耗大戶.經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)對公共建筑節(jié)能的研究主要集中在大型辦公樓、商場等建筑物,對高校建筑能耗監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析的研究比較少.我國高校單位建筑面積能耗顯著高于全國居民建筑單位面積能耗，高校建筑具有很大的節(jié)能潛力.目前許多高校能耗監(jiān)測體系已經(jīng)初步建成，并且開始通過平臺數(shù)據(jù)對學(xué)校用能狀況進行研究分析.以北方某高校學(xué)生公寓為研究對象，在已搭建的節(jié)能監(jiān)管平臺及節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，分析和研究學(xué)生公寓全年的能耗數(shù)據(jù)，并進行能耗趨勢的動態(tài)分析及能效在線診斷，更加完善的了解校園能耗情況，以便深入了解大學(xué)生公寓的能耗狀況與特點，挖掘校園節(jié)能潛力，探索有效的節(jié)能方法，優(yōu)化校園的能耗管理與監(jiān)控，為建設(shè)節(jié)約型校園工作提供基礎(chǔ)性參考資料.

 

     該高校地處125°24'24.62"E,43°47'43.44"N,屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，高溫度39.5℃,低溫度-39.8℃,年平均氣溫4.8℃,日照時間2688h.2014年全校全年耗電量8298260kWh,耗水量375960m3,汽油總耗量8885L,柴油總耗量30167L,天然氣總耗量227230m3.該校區(qū)有11棟學(xué)生公寓建筑總面積131096.1m2.學(xué)生人數(shù)為1.5萬，男生占70%,女生占30%.該校目前對11棟學(xué)生公寓的能耗進行監(jiān)測，建筑基本信息見表1.

 

 

1.1用水能耗監(jiān)測系統(tǒng)方案

     用水能耗是校園能耗監(jiān)測項目的重要分類之一，其監(jiān)測是通過對學(xué)校的市政總供水和自備井總供水進行計量，以及對公共建筑和每棟學(xué)生公寓等所有建筑總進水進行單獨計量.并且對供水監(jiān)測回路采集器的配置，采取就近連接原則，這樣遠傳水表的485數(shù)據(jù)線穿過管井內(nèi)的管道，連接到室內(nèi)最近的數(shù)據(jù)采集器.通過能耗檢測平臺，對學(xué)校用水量逐期監(jiān)測，以便更好地了解學(xué)校各建筑物用水情況，并采取相應(yīng)的節(jié)水措施.

1.2用電能耗監(jiān)測方案

     以學(xué)生3公寓為例，公寓的配電室位于公寓的一層，目前對總支路、電開水器以及運營商直放站設(shè)備進行計量.根據(jù)現(xiàn)場勘查，配電柜內(nèi)空間有限，所以將表具統(tǒng)一安裝在定制的表箱中，表箱安裝位置位于配電柜旁邊.根據(jù)實際供電監(jiān)測支路數(shù)量，對配電支路計量配置1塊數(shù)據(jù)采集器，1塊采集器電源.各電表數(shù)據(jù)最后匯總到能耗檢測平臺，通過能耗檢測平臺對學(xué)校用電量逐期監(jiān)測，以便更好地了解學(xué)校各建筑物用電情況，并采取相應(yīng)的節(jié)能措施.

1.3監(jiān)測系統(tǒng)運行維護

     能耗監(jiān)測系統(tǒng)運行維護工作主要包括：采集設(shè)備現(xiàn)場巡檢；平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)處理以及分析；平臺系統(tǒng)維護.在日常能耗監(jiān)測系統(tǒng)的運行維護工作中，發(fā)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)丟失，讀數(shù)為0,實際工作中此類現(xiàn)象出現(xiàn)頻率較大、檢修所耗工作量大，具體原因可歸為如下幾方面：

    (1)其他設(shè)備檢修過程中，未關(guān)閉采集器即斷電，長期操作，導(dǎo)致采集器燒壞；

    (2)管理人員或其他工作人員人為將采集器斷電或?qū)⒉杉骶W(wǎng)線拔掉，導(dǎo)致傳輸信號中斷；

    (3)由于網(wǎng)絡(luò)被限制，導(dǎo)致采集器網(wǎng)關(guān)無法正常上傳數(shù)據(jù)；

    (4)由于管理人員疏忽，導(dǎo)致電線被切斷造成數(shù)據(jù)丟失；

    (5)部分?jǐn)?shù)據(jù)使用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸信號不穩(wěn)定.

    針對數(shù)據(jù)丟失狀況的幾種影響因素，組織相關(guān)技術(shù)人員進行以下幾方面整頓：

    (1)規(guī)范管理制度.通過張貼管理守則于采集箱旁以及對管理人員進行設(shè)備維護培訓(xùn)，對管理人員的不當(dāng)操作進行指正；

    (2)采集設(shè)備檢修.通過總結(jié)運行過程中出現(xiàn)的設(shè)備損壞等問題，聯(lián)系維修人員進行設(shè)備維修、更換；

    (3)平臺操作系統(tǒng)升級.通過對能耗監(jiān)測平臺的運用，針對平臺功能中發(fā)現(xiàn)的問題，聯(lián)系廠商進行改進升級，完善平臺的實際操作性；

    (4)定期請其他院校有關(guān)方面的專家進行指導(dǎo).

2.1對比能耗指標(biāo)，找出高能耗建筑

     通過收集各公寓每日、每月、每年的能源消耗情況，用其消耗量分別除以建筑物的面積、使用人數(shù)，得出各個建筑物單位建筑面積能源消耗量以及人均能源消耗量(見圖1～圖4).

      由圖中可以看出，學(xué)生3公寓全年單位建筑面積電耗指標(biāo)；人均電耗、水耗指標(biāo)處于較高水平，而且該公寓建筑面積、入住人數(shù)較大，分別為21311.18m2,2080人，因此將學(xué)生3公寓作為重點用能分析對象.該公寓耗電設(shè)備主要由寢室走廊照明插座用電、電開水爐用電以及運營商直放站用電組成.

2.2建筑用水消耗量分析

      學(xué)生3公寓不同月份的用水量見圖5(2014年).由圖5可以看出，9月份用水量為7761m3,2月份是寒假，所以該月用水量小(86m3),僅有值班人員少量用水，年間總用水量為47463m3.圖6表示日用水量(2014年10月1日至2014年12月31日)的變化.如圖6所示，非國慶假日每日用水量變化幅度不大，每日平均用水量為150.8m3/日.圖7表示工作日不同時刻學(xué)生公寓用水量的變化(2014年10月17日),圖8表示節(jié)假日不同時刻學(xué)生公寓用水量的變化(2014年10月2日).

2.3建筑用電分項能耗分析

      根據(jù)調(diào)查，該學(xué)生公寓現(xiàn)住學(xué)生2073人，其中大二學(xué)生765人，大三602人，大四706人；所屬學(xué)院有材料學(xué)院、測勘學(xué)院、電氣學(xué)院、土木學(xué)院、建筑與規(guī)劃學(xué)院以及經(jīng)濟管理學(xué)院.根據(jù)能耗監(jiān)測平臺顯示數(shù)據(jù)，學(xué)生公寓3全年用電量為532422.03kWh,單位面積年總電耗24.98kWh/m2·a.學(xué)生3公寓逐月分項能耗見圖8,可以看出，耗電量低的月份是2月(9254.9kWh/月),大的是12月(62720.9kWh/月).學(xué)生公寓無空調(diào)設(shè)施，另外2月份是寒假，學(xué)生離校，所以2月份的耗電量小，而12月份比較寒冷且晝短夜長，學(xué)生在宿舍時間長，所以耗電量大，這與劉海燕等[8]研究結(jié)果相似.

2.3.1寢室走廊公共耗電情況及節(jié)能潛力分析

      由逐月寢室走廊能耗可以看出，寒暑假期間用電量明顯較低，這是由于大量學(xué)生離校，寢室入住人數(shù)少，照明插座用電量大幅度減少.長春地處冬季嚴(yán)寒地區(qū)，比較各月段用電量發(fā)現(xiàn)，寢室在冬季時(11月至4月)耗電量較大，這是由于冬季室外溫度低，學(xué)生在寢室停留時間較長，照明插座用電量大大變大，另外，由于冬季日照時間變短，寢室照明時間相對延長，致使照明用電量增加.并且一些寢室存在熱水壺、電熱毯、吹風(fēng)機等大功率違章電器，加大了公寓插座耗電量.

      由于寢室、走廊公共用電占全年總用電量的64%,所占比重較高(見圖10).因此，在滿足學(xué)生生活、學(xué)習(xí)的需求下，有效降低寢室、走廊的用電，對降低學(xué)生公寓建筑的能耗有重要作用.寢室、走廊用電較高主要是人為因素造成的.控制學(xué)生個人用電量是控制公寓用電的主要措施：一是減少學(xué)生寢室逗留時間.比較各公寓用電情況發(fā)現(xiàn)，大一大二的學(xué)生在圖書館學(xué)習(xí)的時間相對較長，公寓樓用電較少.大三，大四的學(xué)生課相對較少，寢室停留時間較長，特別是人均一臺電腦，加大了公寓用電總量；二是嚴(yán)禁大功率電器的使用.很多學(xué)校將熱水壺、電熱毯、電吹風(fēng)列為違規(guī)電器，禁止學(xué)生公寓使用該電器，從節(jié)能角度看這規(guī)定是有利的.

2.3.2電開水爐耗電情況及節(jié)能潛力分析

      電開水爐能耗占公寓能耗的35%,如圖10所示，所占比重較大.由圖12可以看出，正常開水爐每天逐時耗電量呈規(guī)律性變化，并且有自動斷電功能，大大降低了公寓用電.然而學(xué)生3公寓開水爐能耗沒有規(guī)律(見圖13),而且基本上全天處于工作狀態(tài)，嚴(yán)重加大了公寓能耗量.使用監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，非寒暑假期間，該學(xué)生公寓電開水爐逐時功率為0.5kWh～65kWh,日耗電量650kWh～800kWh,月耗電量8000kWh~25000kWh,全年累計耗電188143kWh.對比其他學(xué)生公寓，公寓正常電開水爐日耗電量為280kWh~500kWh,可以發(fā)現(xiàn)該學(xué)生公寓電開水爐用電量大，通過實際調(diào)查，存在管理人員操作不規(guī)范現(xiàn)象，電開水爐運行存在不合理時段，在未使用情況下電耗高達27276kwh(見圖11),如果加強管理，及時關(guān)閉電源，電開水爐電耗全年可節(jié)省17%.因此，定期檢查維護電開水爐的運行情況，定時開關(guān)電開水爐是降低公寓能耗的關(guān)鍵.

 

3.1概述

       Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。

3.2應(yīng)用場所

       適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。

3.3系統(tǒng)功能

3.3.1系統(tǒng)概況

     平臺運行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動顯示。

3.3.2用能概況

     對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當(dāng)日逐時趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。

3.3.3用能統(tǒng)計

      對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。

3.3.4復(fù)費率統(tǒng)計

       復(fù)費率報表按日、月、年統(tǒng)計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

3.3.5同比分析

      對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進行用能數(shù)據(jù)同比分析。

3.3.6能源流向圖

      能源流向圖展示單棟建筑時段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標(biāo)值查看。

3.3.7夜間能耗分析

    夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導(dǎo)出報表。

3.3.8設(shè)備管理

    設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運行。

3.3.9用戶報告

     用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨的復(fù)費率用能分析，報告可編輯。

 

  

 

 

 

 

     (1)對高校學(xué)生公寓能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)進行調(diào)查分析，可以使學(xué)校管理人員準(zhǔn)確找到不合理用能環(huán)節(jié)，并加以改進；

     (2)相對而言，學(xué)生公寓用電量差別大，主要是由于人為因素的影響，提高全體師生的節(jié)能意識是建設(shè)節(jié)約型校園的關(guān)鍵；

      (3)高校對能耗檢測平臺定期進行運行維護，建立高校節(jié)能體系，保護數(shù)據(jù)庫的完整，有利于為高校建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析提供借鑒.

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[2]譚洪衛(wèi)，徐鈺琳，胡承益，陳小龍.全球氣候變化應(yīng)對與我國高校校園建筑節(jié)能監(jiān)管[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2010,29(1):36-40.

[3]許丹菁，龔紅衛(wèi)，付杰，陳艷秋.公共建筑能耗監(jiān)測與節(jié)能分析[J].能源與節(jié)能，2013,92(5):1-3.

[4]張小東，李巍.某大型公共建筑的能耗分析及對策[J].節(jié)能技術(shù)，2013,31(4):335-344.

[5]高劉曄，王翹楚.某高校學(xué)生公寓能耗監(jiān)測平臺運行數(shù)據(jù)分析[J].

[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.