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摘要：在資源節(jié)約型社會建設進程中，高校公共建筑能耗管理存在問題已經(jīng)成為辦學成本加大、社會資源浪費的桎梏。在各級政府的推動下，高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設在探索中發(fā)展，依托互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)技術(shù)逐步實現(xiàn)能耗管理信息化的實踐，為高校乃至全社會公共建筑用能穩(wěn)步向微能耗、零能耗發(fā)展提供可能和基礎(chǔ)，促使綠色建筑快速發(fā)展。
關(guān)鍵詞：高校；公共建筑；能耗監(jiān)測系統(tǒng)；項目實例；研究；策略
1976 年丹麥技術(shù)大學 TorbenV.Esbensen 等人提出“零能耗建筑”。隨著世界能源短缺問題的日益突出，建筑節(jié)能逐漸成為關(guān)注的焦點。美、日、德等國家在建筑節(jié)能研究與實踐等方面均取得了較大的發(fā)展，零能耗建筑是未來發(fā)展趨勢。20世紀80年代中期，我國開啟建筑節(jié)能戰(zhàn)略的推進，與發(fā)達國家相比還要歷經(jīng)能耗監(jiān)測、節(jié)能減排、微能耗逐步到零能耗的發(fā)展。高校作為耗能大戶之一，其公共建筑的節(jié)能減耗尤為重要，舊的分散式能耗測量已不能滿足需要，提出新的能耗監(jiān)測途徑迫在眉睫。
一、能耗監(jiān)測系統(tǒng)和能效管理存在問題
1.人們對能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設的認識水平亟待提升
節(jié)能減排是一項國家戰(zhàn)略工程。各級政府出臺了推進的相關(guān)政策與導向，但是由于前期建設投入較大、短期內(nèi)經(jīng)濟效益不十分明顯。許多建設項目在設計上仍被忽略，建設單位處于觀望狀態(tài)。能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設是節(jié)能降耗逐步向微能耗、零能耗發(fā)展的基礎(chǔ)性項目和必由之路。它是指通過對國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸?shù)仁侄渭皶r采集能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱，主要由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站和數(shù)據(jù)中心組成。
2.高校公共建筑能效管理粗放亟待改善
隨著各行各業(yè)節(jié)能減排的推進，當前高校公共建筑現(xiàn)有能源管理存在著設備陳舊、節(jié)能技改資金不到位、能耗監(jiān)測手段落后、用能分析缺乏科學依據(jù)。常常呈現(xiàn)教室、圖書館、實驗樓等公共建筑的“長明燈”；供水供暖設備陳舊、破損發(fā)現(xiàn)滯后，“跑冒滴漏”現(xiàn)象突出；供電線路老化、電力負荷超標、管理監(jiān)測手段簡單等問題，歸根到底是能耗監(jiān)測信息采集渠道不暢，導致嚴重的能源浪費，和能耗支出劇增。
3.能耗管理建設的投入“瓶頸”亟待
近年來，高校普遍擴招發(fā)展，辦學基礎(chǔ)設施建設項目增多，但后勤管理服務部門的能源管理水平與系統(tǒng)化、智能化、科學化的目標相距甚遠。依舊是人工為主的被動式管理狀態(tài)，能耗監(jiān)測的信息化程度較低，設備更新緩慢、技術(shù)監(jiān)測手段落后、管理水平粗放，許多能耗設備長期“帶病運行”，致使正常辦學運行的能耗計量受阻，急需借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行改善。
二、高校能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設實例分析
1.項目概況
某高校工程技術(shù)訓練中心大樓為框架結(jié)構(gòu)，地上七層，地下一層，建筑面積5萬平方米，屬二類高層建筑,滿足綠色建筑設計標準。該工程需要配套建設能耗監(jiān)測系統(tǒng)子項目，通過用能系統(tǒng)的實時計量，建立建筑能耗數(shù)據(jù)庫，為此公共建筑提供可靠的能耗分析、節(jié)能診斷等技術(shù)服務。針對該工程的實際使用情況，進行分類、分項能耗計量，實現(xiàn)其中電量、水量、熱量消耗的在線監(jiān)測，從而實現(xiàn)能耗的網(wǎng)絡化管理，建成該工程的節(jié)能監(jiān)管數(shù)據(jù)中心，從功能上滿足能耗監(jiān)測與分項計量的要求，為建設節(jié)約型校園提供數(shù)據(jù)信息平臺。
2.能耗監(jiān)測系統(tǒng)點位分布設計
按照*《國家機關(guān)辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導則》《國家機關(guān)辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導則》，并結(jié)合實際管理使用需要，整棟建筑能耗監(jiān)測點位設計既要以水、電、暖監(jiān)測為主，電耗分項至照明插座、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電等四個必分項以吻合國家技術(shù)規(guī)范要求，又要適度考慮監(jiān)測點位預留延展性、系統(tǒng)兼容性，還要契合當?shù)啬芎谋O(jiān)測系統(tǒng)建設的扶持政策標準。為此，該監(jiān)測系統(tǒng)的點位分布設計就成為項目建設的核心指標之一。依據(jù)該工程施工設計圖紙，共安排了70個點位，其中預留2個監(jiān)測點位。
3.能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能設計
依據(jù)《公共建筑能耗遠程監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 285-2014(2015年發(fā))規(guī)范要求，該能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計功能：
(1) 能耗分析及預覽即以圖表的方式直接呈現(xiàn)建筑的整體能耗、各分類分項能耗及能耗趨勢等信息，且具備播放功能，滿足能耗對外展示的需要。
(2) 記憶查詢即具備查詢策略功能，能夠?qū)⒉樵兊母鱾€關(guān)鍵參數(shù)如：能耗單元、能耗種類、時間段、圖表格式等進行組合保存，方便下次查看時直接調(diào)用。
(3) 歷史數(shù)據(jù)備份與復原即系統(tǒng)應具備專門的數(shù)據(jù)管理功能，歷史數(shù)據(jù)可以通過光盤或者硬盤進行備份，備份可以按時間自動進行也可以由操作員手動操作?？紤]到數(shù)據(jù)的有效性和實時性，要求故障數(shù)據(jù)、操作日志、保護信號的詳細 ( 完整數(shù)據(jù) ) 至少保存1年，其他數(shù)據(jù)保存6個月，統(tǒng)計數(shù)據(jù)至少保存3年。
(4) 系統(tǒng)自檢功能即系統(tǒng)具有能對交換機、服務器、工作站等設備實時監(jiān)視。若檢測到故障，即時出現(xiàn)報警信息。通過自檢來確定故障發(fā)生的部位，并能自動記錄故障發(fā)生時間、恢復時間。
(5) 網(wǎng)絡管理與維護即能設置和顯示性能監(jiān)視門限，存儲和顯示各種性能指標數(shù)據(jù)。通過軟件進行參數(shù)下載，數(shù)據(jù)庫更新。對網(wǎng)絡設備進行配置管理、參數(shù)管理、狀態(tài)查詢等等。
(6) 節(jié)能量核算系統(tǒng)模塊即對整棟建筑的能耗狀況以及分類、分項節(jié)能潛力進行科學的數(shù)據(jù)核算，并形成報告。
(7) 設備臺賬管理模塊即至少應包括資產(chǎn)管理、維修記錄等功能，以方便設備維護及管理。
(8) 報警管理功能即報警區(qū)域劃分明確、報警類型劃分清晰、緊急報警提示明顯。
4.能耗監(jiān)測系統(tǒng)集成
該公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是一個系統(tǒng)化集成信息平臺項目，要充分考慮項目的業(yè)態(tài)分布，包括底層網(wǎng)絡傳感設備設計選型、項目現(xiàn)場施工、能耗數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、分項能耗建模、平臺軟件功能、后續(xù)可持續(xù)的節(jié)能診斷與服務等六大部分。各部分都是能源管理系統(tǒng)建設*的一部分，實現(xiàn)可視化、集成化、大平臺的綜合管理。該系統(tǒng)建立的能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，用于分析計算而形成的大數(shù)據(jù)庫以外，并為未來社會化技術(shù)力量的介入與服務提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
三、高校公共建筑能耗系統(tǒng)的建設策略
通過對某高校工程技術(shù)訓練中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設實例的分析與實踐，我們通過實踐得出能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設的基本策略，以期為高校節(jié)能減排、逐步向微能耗、零能耗發(fā)展提供一定的借鑒價值。
1.高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設勢在必行
高校是社會的重要組成部分，也是能耗管理的大戶，其節(jié)能減排的效益不僅在于降低辦學成本，還在于熏陶、養(yǎng)成一代年輕人的節(jié)能、降耗意識。為此，各級政府應該出臺相關(guān)政策激勵、扶持高校在公共建筑中建設能耗監(jiān)測系統(tǒng)，利在當代、功在千秋。各高校也應在公共建筑的設計、建設預算上重視能耗監(jiān)測系統(tǒng)的功效，以響應國家建設資源節(jié)約型社會的戰(zhàn)略發(fā)展。
2.公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設要因地制宜
高校公共建筑設計、布局能耗監(jiān)測系統(tǒng)時，要針對建筑的用途和管理的目標來綜合考慮。例如學生宿舍樓、職工住宅樓就要考慮能耗的分戶計量，而辦公樓、實驗樓、體育館等只考慮水電暖的總量計取。既不要盲目追求能耗系統(tǒng)功能的全而大，也不要忽視能耗監(jiān)測系統(tǒng)的延展擴容性與其他公共建筑能耗子系統(tǒng)間的兼容性。我們的經(jīng)驗是滿足需要、適度預留、充分兼容，才能確保校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮節(jié)能減排的作用。
3.能耗監(jiān)測系統(tǒng)核心支撐高校綠色建筑
通過各集成用能回路和預設的控制邏輯，公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)對各種建筑的各種能耗進行運行監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)一管理，遵循國家相應的標準自動節(jié)能運行，實現(xiàn)“能源可視”即用了多少能？“能源可知”即能源用在哪里？能源是怎么用掉的？“能源可控”即怎樣降低能耗，減少能源費用？“優(yōu)化節(jié)能”即怎樣計算減少的能源損失和能源浪費？改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)？該系統(tǒng)為高校公共建筑的持續(xù)使用，降能減耗、綠色環(huán)保奠定基礎(chǔ)和提供可能，有效支撐校園綠色建筑穩(wěn)步發(fā)展。
4.搭建信息聯(lián)動平臺實現(xiàn)政府統(tǒng)籌能耗管理
依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，高校公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)與政府主管部門建立信息共享、數(shù)據(jù)共享、遠程監(jiān)測、聯(lián)動服務的信息管理平臺，省市政府能耗管理部門實時對各建筑用能進行統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)快速應急處理。并利用互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)的分析研究應用于各公共建筑規(guī)劃布局、能源配套建設，達到科學、精細化管理社會能源。
四、安科瑞重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)
1.系統(tǒng)概述
工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集成Intranet/Internet網(wǎng)絡技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)、Web Service軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網(wǎng)絡通道，搭建了一個合理、信息傳輸平臺和管理平臺。工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應用為政府管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計量管理、節(jié)能管理提高到一個新的高度，是我們對節(jié)能減排、節(jié)能降耗實現(xiàn)的一種行之有效的解決方案。
能源組成及監(jiān)測內(nèi)容：
圖1 能源組成
圖2 監(jiān)測內(nèi)容
用電類：采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風機、通風機等耗電設備的用電信息。主要監(jiān)測其用電量，對于大耗電設備監(jiān)測其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。
配電類：采集6kv/10kv配電開關(guān)設備、變壓器，狀態(tài)信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能量等。
用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計、水表等；
用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃氣表；
環(huán)境參數(shù)：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；采暖空調(diào)供回水溫度；
2.系統(tǒng)框架
圖3 系統(tǒng)框架
(1)能源消費管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以對用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進行定期錄入和實時采集，并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進行整理存儲，為匯總分析和上報作數(shù)據(jù)支持。
(2)能源利用狀況信息報送系統(tǒng)
用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節(jié)能監(jiān)察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊審核，而后上報國家有關(guān)部門。
(3)單位能耗水平識別評價系統(tǒng)
利用用能單位能耗數(shù)據(jù)，對企業(yè)用能狀況進行分析評價，查找問題。為政府節(jié)能管理部門掌握、分析信息和研究節(jié)能改造并制定相關(guān)政策措施提供科學的依據(jù)和平臺。
(4)決策服務和專家咨詢服務系統(tǒng)
系統(tǒng)提供直觀、簡明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務。對用能企業(yè)的能耗進行科學、合理的咨詢指導，幫助用能企業(yè)做出及時、正確、可行、有效的解決方案。
(5)能耗預測、能源安全預警系統(tǒng)
通過系統(tǒng)全部掌握用能企業(yè)能源購置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對企業(yè)的用能情況進行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗超標情況予以預警提示。
在全部獲取能源使用的基礎(chǔ)上，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，實現(xiàn)能耗的預測分析功能，為政府相關(guān)部門的宏觀決策提供支撐體系。
(6)節(jié)能監(jiān)察及信息發(fā)布、法律法規(guī)知識培訓系統(tǒng)：
通過該系統(tǒng)平臺，可對省耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作；發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標準以及能源基礎(chǔ)知識、能源統(tǒng)計知識、節(jié)能監(jiān)測方法等資料；處理日常節(jié)能管理工作相關(guān)的公文、通知、公告等。
3.系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，經(jīng)分析與處理，提供分析預測和預警功能。同時通過門戶、無線終端等手段為省、市*以及相關(guān)委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務。
圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型
