安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定
【摘要】:針對(duì)大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問(wèn)題,利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)量控制技術(shù)等信息化技術(shù),實(shí)現(xiàn)能源資源分類分項(xiàng)計(jì)量和能源資源運(yùn)行監(jiān)管功能,清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù),識(shí)別有效負(fù)荷與無(wú)效能耗,從而可通過(guò)技術(shù)或行為節(jié)能方式,實(shí)現(xiàn)建筑的有效節(jié)能。
【關(guān)鍵詞】:學(xué)校;大型公共建筑;節(jié)能;能耗;綠色建筑;
0 引言
隨著社會(huì)的發(fā)展,能源的消耗量也在迅速增長(zhǎng),特別是建筑能耗的增長(zhǎng)特別迅速,已經(jīng)成為除工業(yè)、交通外的第三大能源消耗。按照當(dāng)前建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),在若干年后社會(huì)的能源產(chǎn)出將無(wú)法滿足能源的需求,所以減小能源的消耗量是一個(gè)十分重要的且需要盡早解決的問(wèn)題。在建筑能耗中,大型公共建筑的能源消耗量占據(jù)了很大的份額,雖然其總能耗量遠(yuǎn)不如住宅建筑消耗量大,但是單位面積的能耗消耗量十分巨大,所以大型公共建筑的節(jié)能工作具有很大的潛力。大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況,為提出有效的節(jié)能減排政策與決策奠定基礎(chǔ),隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)建筑能耗總量呈持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),并且增長(zhǎng)速度有越來(lái)越快的趨勢(shì)。如果任由建筑能耗照此速度增長(zhǎng),必然給中國(guó)能源供應(yīng)安全帶來(lái)大的壓力,因此建筑節(jié)能勢(shì)在必行。
本文以北師大杭州中學(xué)為例,通過(guò)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建、數(shù)據(jù)采集與分析等,介紹了能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大型共建以及學(xué)校中的應(yīng)用。
1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)
北京師范大學(xué)附屬中學(xué)杭州中學(xué)位于浙江省杭州市上城區(qū)銀鼓路5號(hào),整個(gè)學(xué)校包括1~3#教學(xué)樓、圖書館、風(fēng)雨操場(chǎng)、報(bào)告廳行政綜合樓、體育場(chǎng)看臺(tái)以及地下配電室等。
整個(gè)學(xué)校智能化系統(tǒng)建設(shè)滿足目前應(yīng)用為基礎(chǔ),同時(shí)考慮到今后智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),北京師范大學(xué)附屬中學(xué)杭州中學(xué)智能化系統(tǒng)需具備技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、結(jié)構(gòu)合理性、使用可靠穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性。分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的總體架構(gòu)由一個(gè)節(jié)能監(jiān)管中心、若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集計(jì)量系統(tǒng)組成,各采集計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行通訊。設(shè)置能源管理中心,將各棟樓宇現(xiàn)場(chǎng)讀取的能源計(jì)量數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)傳至數(shù)據(jù)中心,校領(lǐng)導(dǎo)和能源管理專員依據(jù)不同權(quán)限可訪問(wèn)中心服務(wù)器,實(shí)時(shí)查看能耗情況。系統(tǒng)管理平臺(tái)軟件采用C/S結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)完整的管理、操作功能,對(duì)客戶端的用戶,在通過(guò)多種授權(quán)驗(yàn)證后,同樣提供查詢、數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示、管理、監(jiān)控等功能。并為后期綠色建筑的申辦打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2 能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》、《浙江省國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑用電分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為基礎(chǔ),建設(shè)符合用戶實(shí)際需求的能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),系統(tǒng)完成了整個(gè)學(xué)校內(nèi)部能耗計(jì)量?jī)x表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝,實(shí)現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示的功能。整個(gè)系統(tǒng)包括能耗數(shù)據(jù)的原始采集、能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸、能耗數(shù)據(jù)的在線分析診斷等,通過(guò)能耗計(jì)量裝置的安裝,實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集;通過(guò)通訊管理機(jī)的安裝,實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸;通過(guò)能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù),形成可視化趨勢(shì),確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因;通過(guò)后期的配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運(yùn)營(yíng)管理模式,進(jìn)行節(jié)能降耗;通過(guò)節(jié)能降耗前后數(shù)據(jù)對(duì)比,查看節(jié)能降耗實(shí)施效果。
2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集
能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ),是整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素,指依據(jù)國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分,分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的一類或多類再細(xì)分為若干項(xiàng)。如電能又可以分為4類分項(xiàng),插座照明用電,空調(diào)用電,特殊用電和動(dòng)力用電,且每一個(gè)分項(xiàng)又可再分為若干子項(xiàng)。插座照明用電包括了建筑內(nèi)部主要工作區(qū)域照明,普通設(shè)備用電等??杉?xì)分為插座照明用電,應(yīng)急照明及走廊用電,室外照明用電三個(gè)子項(xiàng)??照{(diào)用電主要是指為建筑內(nèi)部提供制冷和制熱所消耗的電能,其也包括兩個(gè)子項(xiàng),冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用。動(dòng)力用電是為建筑內(nèi)提供動(dòng)力服務(wù)使用的電能,包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機(jī)用電三個(gè)子項(xiàng)。這些分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ),并定時(shí)與數(shù)據(jù)中心建立連接發(fā)送原始數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目中,涉及到的能耗信息主要包括耗電量、耗水量,按照分類、分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,本建筑中用電計(jì)量采用多功能電度表,在各樓層照明配電箱、空調(diào)配電箱、動(dòng)力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表,實(shí)現(xiàn)電能的分項(xiàng)采集;水主要采用遠(yuǎn)傳式水表以及超聲波流量計(jì)。
多功能電表采用交流采樣技術(shù),能分別測(cè)量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù),可通過(guò)面板薄膜開(kāi)關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus-RTU通信協(xié)議,所有多功能電表有功電度計(jì)量精度達(dá)到0.5級(jí)
2.2 數(shù)據(jù)傳輸
數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過(guò)Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式將能耗原始數(shù)據(jù)從有離散分布的建筑群上傳到數(shù)據(jù)中心,并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,完成原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過(guò)程。在該過(guò)程中,數(shù)據(jù)采集器將定時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加,形成可擴(kuò)展標(biāo)示語(yǔ)言(XML)格式的數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對(duì)應(yīng)的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理,一般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的安全并進(jìn)行上傳工作。整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò)以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng),現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量采集裝置與采集器之間通過(guò)RS-485的總線方式,實(shí)現(xiàn)計(jì)量采集裝的手拉手式的連接,終接入采集器,每路485總線連接計(jì)量采集裝置的數(shù)量在20只左右;采集器與數(shù)據(jù)中心之間通過(guò)建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸,整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示:
2.3 能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)
能耗綜合主界面
通過(guò)綜合能耗主界面可以反映醫(yī)院當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗,并計(jì)算得到單位面積能耗;界面下方顯示這能耗的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線;單擊每個(gè)分類能耗的上部區(qū)域,可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面;可通過(guò)下拉框切換建筑物。
分項(xiàng)用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
將電耗進(jìn)行逐時(shí)、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖等各種圖形展示方式,直觀反映各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢(shì)和分布情況。
用電支路趨勢(shì)分析
統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各設(shè)備電能消耗,準(zhǔn)確定位用電消耗回路,制定節(jié)能績(jī)效考核制度,推動(dòng)節(jié)能降耗的真正有效執(zhí)行。為用能設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案,長(zhǎng)期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的能效分析評(píng)估結(jié)果,結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄,為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。
能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析
將各種類型和各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析,檢驗(yàn)節(jié)能效果,根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績(jī)效考核,以及節(jié)能目標(biāo)的修正。
能耗數(shù)據(jù)分時(shí)統(tǒng)計(jì)
將能源類型、負(fù)載類型、區(qū)域能耗按照時(shí)間區(qū)分,按時(shí)、天、月、年、工作日、非工作日等對(duì)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,掌握能源具體消耗情況。可將每天用能按時(shí)段設(shè)置峰、平、谷,統(tǒng)計(jì)各時(shí)段能耗,降低閑時(shí)能耗。
電能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警
通過(guò)智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全實(shí)時(shí)、高密度的實(shí)時(shí)用能監(jiān)測(cè),減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)儀表的回傳數(shù)據(jù),對(duì)電能進(jìn)行合理的管控和預(yù)警,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的用電異常,隨時(shí)處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值,超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。
3、能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的意義
大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是按照國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行設(shè)計(jì)的一個(gè)多層次,多功能,跨區(qū)域,可雙向交換信息的復(fù)雜系統(tǒng)。通過(guò)搭建這樣的能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑的能耗使用情況,通過(guò)能耗數(shù)據(jù)的分類分項(xiàng)計(jì)算,數(shù)據(jù)的分時(shí)統(tǒng)計(jì),公共展示平臺(tái)等,能促使國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運(yùn)行管理水平,為 機(jī)關(guān)制定切實(shí)有效的政策和決策提供參考和有力的支持,并過(guò)能源綜合管理系統(tǒng)軟件對(duì)各電能計(jì)量點(diǎn)的用電量實(shí)施在線計(jì)量、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、集中管理、科學(xué)考核,通過(guò)有效的末端監(jiān)控管理,綜合性地實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能,為高能耗建筑的進(jìn)一步節(jié)能改造提供依據(jù)。