淺析建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計要點

 

摘要：本文介紹了福建省建筑能耗監(jiān)測工作開展和福建省公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺建設情況，從能耗監(jiān)測范圍、數據上傳要求、系統(tǒng)安裝驗收等三個方面，闡述了建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計要點，說明了平臺數據上傳流程及建筑能耗監(jiān)測的意義。通過以上內容的闡述，以期在今后的工程項目中，可以積極地促進能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計、施工與運行更加規(guī)范化發(fā)展。

關鍵詞：公共建筑;能耗監(jiān)測;分項能耗;分類能耗

0 引言 

    近年來，辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出。福建省“十三五”節(jié)能目標中關于能耗增量控制要求是到2020年全省控制在2320萬噸標準煤以內。提升建筑節(jié)能監(jiān)管和運行維護管理水平是深化建筑節(jié)能的重要途徑之一。

    在政策方面，我省陸續(xù)發(fā)布了《福建省公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)程》(DBJ/T13－158－2012)、《福建省住房和城鄉(xiāng)建設廳關于開展公共建筑能耗監(jiān)測工作的通知》(閩建科［2018］7號)等相關標準和文件，明確建筑能耗監(jiān)測的范圍、數據對接、安裝驗收等內容。

    福建省公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(以下簡稱“省級平臺”)于2017年12月底建成并投入使用。目前已接入609棟建筑能耗，45個項目的可再生能源系統(tǒng)運行數據(包括太陽能熱水系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng))，平均每天的接入量為1～2棟建筑。省級平臺的主要功能是能耗監(jiān)測與統(tǒng)計，具備建筑能耗的實時監(jiān)測、能耗分類對比、異常報警等匯總與分析能力。此外，省級平臺還包括綠色建筑、可再生能源、能耗統(tǒng)計和能源審計等其他功能。省級平臺向上可與住建部建筑能耗平臺對接，完成數據上報;向下可與各地市市級平臺完成數據交互，實現(xiàn)數據共享。

1 能耗監(jiān)測系統(tǒng)概述 

    建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是指通過在建筑物內安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸等手段及時采集能耗數據，實現(xiàn)建筑能耗的在線監(jiān)測、數據處理及數據遠程傳輸和動態(tài)分析功能的硬件和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。該系統(tǒng)主要由計量裝置設備層、數據采集層、數據傳輸層、數據存儲處理展示層、數據上傳層五大部分組成。每棟建筑通過建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)將能耗監(jiān)測數據傳輸到省級平臺。

    能耗分項計量與監(jiān)測系統(tǒng)通過對建筑能耗的實時計量、分析，清楚地了解建筑內的能耗。管理人員可通過比較分析建筑能耗數據后得到建筑當前所存在的問題。該系統(tǒng)建成后將主要實現(xiàn)以下功能:

      (1)用能實時監(jiān)測:實現(xiàn)對本建筑主要能耗的計量總量的實時監(jiān)測功能。

      (2)用能統(tǒng)計:實現(xiàn)對建筑用能數據的統(tǒng)計、分析和比較，并以表格或圖表形式輸出，為用能運行管理提供依據。

      (3)數據上報:向省平臺上報總體能耗數據。

      (4)數據共享:實現(xiàn)監(jiān)測數據的資源共享。

2 能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計 

2.1能耗監(jiān)測范圍

    根據建筑物規(guī)模和性質，明確本建筑物是否需要設置能耗監(jiān)測系統(tǒng)。按照《福建省住房和城鄉(xiāng)建設廳關于開展公共建筑能耗監(jiān)測工作的通知》(閩建科［2018］7號)文件要求，自2018年2月1日起，下列類型的公共建筑應同步設計、安裝能耗在線監(jiān)測分項計量裝置并上傳數據:

      (1)公共建筑項目:按照《福建省綠色建筑設計標準》(DBJ13－197－2017)第9.2.17條規(guī)定進行設計的新建辦公建筑、1萬m2以上的公共建筑;

      (2)建筑節(jié)能示范項目:由省、市建設主管部門公布的公共建筑節(jié)能改造示范項目、可再生能源建筑應用示范項目;

      (3)節(jié)約型校園:根據《住房城鄉(xiāng)建設部、教育部關于印發(fā)<節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管體系建設示范項目驗收管理辦法(試行)>的通知》(建科〔2014〕85號)有關節(jié)能監(jiān)管平臺驗收要求，獲得中央財政資金補助的節(jié)約型示范高校，包括廈門大學、福州大學、福建農林大學、福建師范大學、集美大學、福建工程學院等。

2.2數據上傳

2.2.1分類能耗

    根據建筑用能類別，分類能耗數據采集指標有6項:水耗、電耗、燃氣、集中供熱耗熱、集中供冷耗冷和其他，其他包含燃油、煤、集中熱水、可再生能源等。

2.2.2分項能耗

    新建建筑與既有建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的分項能耗設置要求有所區(qū)別。主要是考慮到，既有建筑配電線路已安裝完畢并運行，如果為了拆分分項，而進行線路改造的話，經濟成本比較大，對建筑正常運行也有一定的影響。比如用電的分項中，既有建筑安裝監(jiān)測系統(tǒng)，只要求照明插座系統(tǒng)用電數據上傳即可，但對于新建建筑，則要求把照明插座系統(tǒng)用電為室內照明、室內插座、公共區(qū)域照明和應急照明、室外景觀照明等進行分項上傳。分項要求具體詳見表1。

表1 能耗分項表

 

2.2.3其它技術要求

    除了以上規(guī)定外，能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計時還應注意以下幾點:

      (1)設計時需標注計量裝置的安裝位置，簡述系統(tǒng)的構成，明確表具數量和系統(tǒng)配置。

      (2)電能表選型應符合以下規(guī)定:①電能表精度等級應不低于1.0及;②電能表性能參數應符合《多功能電度表》(DL/T614)、《交流電測量設備》(GB/T17215)的規(guī)定，或由具有計量資格的電力設備檢測單位檢驗合格。③電流互感器精度等級應不低于0.5級。

      (3)數字水表選型與配置應符合以下規(guī)定:①數字水表精度等級不應低于2.5級;②數字水表性能參數應符合《封閉滿管道水流量的測量飲用冷水水表與熱水水表》(GB/T778)的規(guī)定。

2.3安裝驗收

    公共建筑項目應嚴格按照《福建省建筑節(jié)能工程施工質量驗收規(guī)程》(DBJ/T13－83－2013)進行節(jié)能分部工程驗收，建設單位應同步出具《福建省樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)建筑基本信息和能耗數據確認表》作為能耗監(jiān)測系統(tǒng)安裝和數據上傳完成的證明材料。

    公共建筑節(jié)能改造、可再生能源建筑應用等示范項目按設計要求安裝完成建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)并實現(xiàn)數據上傳功能，建設單位在申請示范驗收時應出具經市級平臺審核通過的《福建省樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)建筑基本信息和能耗數據確認表》。

3 數據上傳 

3.1基本要求

    為了確保能耗數據對接，必須規(guī)范數據上傳程序，統(tǒng)一數據上傳標準協(xié)議，以及按時上傳能耗數據。

      (1)規(guī)范數據上傳程序:樓宇、市級公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺、省級公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺3個層級順序進行能耗數據上傳。

      (2)傳輸標準協(xié)議:樓宇和市級平臺之間能耗數據上傳協(xié)議按《福建省樓宇能耗數據和市級公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺通信協(xié)議》要求。市級平臺和省級平臺之間能耗數據上傳按《福建省市級和省級公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺能耗數據通信協(xié)議》要求。

3.2上傳流程

    樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)安裝完畢后，根據、省市級平臺相關文件、《福建省公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)程》和數據傳輸規(guī)約等技術要求，進行平臺數據傳輸對接，數據上傳流程如圖1所示。

 

圖1 數據對接流程圖

    主要包括以下幾個方面:

      (1)平臺技術人員審核實施單位提交相關材料準確性，并為對接建筑提供對接協(xié)議和對接端口;

      (2)能耗數據上傳過程中，技術人員觀察分析數據，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時聯(lián)系反饋給接入方。

      (3)數據對接成功后，出具《福建省樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)建筑基本信息和能耗數據確認表》，作為驗收依據。

4 安科瑞能耗監(jiān)控系統(tǒng)介紹 

    Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(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，以直觀的數據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慣，節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照有關規(guī)定實施能源審計，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，并向縣級以上人民管理節(jié)能工作的部門報送能源審計報告。

4.1平臺結構

    Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網或無線通訊中的一種或多種結合的組網方式，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網絡化、單元化、組態(tài)化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能結構。建立如下層次結構：

 

圖2 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

4.2平臺功能

    (1)系統(tǒng)可按使用年份統(tǒng)計建筑物各分類能耗——電、水、氣、集中供熱、集中供冷以及其它能源消耗量，自動折算成相應的標準煤消耗量，從而反映建筑物當年各分類能耗用能和綜合能耗。系統(tǒng)以餅圖形式展示建筑4大用電分項能耗的占比情況。系統(tǒng)以曲線圖形展現(xiàn)各類能耗的消耗的消耗趨勢，便于業(yè)主方實時直觀掌握能源消耗情況。

    (2)系統(tǒng)可以根據分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當日和當月的用能峰值。顯示當日用能、當月用能、當年用能與昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況。以條形顯示過去48小時、31天、12個月、3年的能耗情況。右上角顯示過去15分鐘曲線（電表顯示功率曲線，流量表顯示流速曲線）。

    (3)系統(tǒng)依據建筑物能源消耗的分布情況進行能耗計量點的選取和設置，使得能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以覆蓋整個建筑物。系統(tǒng)使用者可通過相關界面調取該建筑物各能耗節(jié)點的能耗統(tǒng)計報表，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。

    (4)系統(tǒng)依據住建部分類分項能耗數據采集導則，將建筑物耗電分為照明插座、空調、動力和特殊用電進行計量裝置選型和設置，并按用能區(qū)域或功能區(qū)域等劃分并進行統(tǒng)計，以報表和同、環(huán)比棒圖形式展現(xiàn)該區(qū)域的能源消耗。

    (5)系統(tǒng)可針對能源消耗量大的設備或區(qū)域進行準確定位，便于管理層制定節(jié)能績效考核制度，推動節(jié)能降耗的執(zhí)行。為用能設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析結果，結合設備維護保養(yǎng)記錄，為設備的運行維護提供依據。

    (6)系統(tǒng)提供分級權限管理功能，對具備權限用戶提供開放的信息維護接口，用戶可自行對建筑和系統(tǒng)監(jiān)測范圍內計量點的信息進行增、刪、改和查詢，建筑物信息包括建筑類型、建設年代、建筑面積、建筑物人員數量等。系統(tǒng)還對無法自動采集的計量信息提供手動錄入功能，便于使用者掌握建筑物總體能耗情況。

4.3數據上傳

    安科瑞能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)按照用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎信息、計量器具信息、用能數據及能效數據上傳至省級或平臺，上傳數據經過HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數據傳輸失敗或超時（網絡故障），將重發(fā)數據，直至接收成功反饋消息。

4.4能源計量表具選型

5 結論 

    抓好新建建筑節(jié)能，發(fā)展綠色建筑，實施既有建筑節(jié)能改造，推廣可再生能源建筑應用，發(fā)展裝配式建筑都是為了實現(xiàn)建筑節(jié)能的目標。建設分項計量與能耗監(jiān)測系統(tǒng)可確保能源的髙效使用，控制建筑運營成本，對促進政策的制定、能耗定額制度的推廣、節(jié)能改造等方面具有重要的意義。

 

參考文獻： 

[1]清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2018[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2018.

[2]謝竹雯.福建省建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計要點解析[J].福建建設科技,2020(03):99-101.

[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版