安(ān)科瑞(ruì) 陳(chén)聰(cōng) 周(zhōu)潔 陳(chén)正(zhèng) 於洋(yáng)

【摘(zhāi)要(yào)】：針對(duì)大型(xíng)公(gōng)共(gòng)建(jiàn)築能(néng)耗高(gāo)且能源管理不合(hé)理(lǐ)的問(wèn)題(tí)，利用(yòng)計算(suàn)機(jī)網絡(luò)技術，通(tōng)訊技(jì)術，計量控(kòng)製技(jì)術等信(xìn)息(xī)化(huà)技(jì)術，實現能(néng)源資源(yuán)分(fēn)類(lèi)分項計(jì)量(liáng)和(hé)能(néng)源(yuán)資源運行監管功能(néng)，清晰(xī)描述(shù)建築(zhù)內總(zǒng)的用(yòng)能現狀(zhuàng)；實時(shí)監測各供(gōng)電回路的電(diàn)壓，電流(liú)和功率(shuài)等(děng)電(diàn)力參數(shù)，識(shí)別(bié)有(yǒu)效(xiào)負(fù)荷(hé)與無效能耗，從(cóng)而可通過技(jì)術或行為節(jié)能方式(shì)，實現建(jiàn)築(zhù)的有效節(jié)能。 

【關鍵詞(cí)】：學校(xiào)；大型(xíng)公(gōng)共建築(zhù)；節能；能(néng)耗；綠色建築；   

0    引言(yán)   

隨著社(shè)會的發(fā)展，能(néng)源的消耗(hào)量(liáng)也在迅(xùn)速(sù)增長(cháng)，特別是建築能耗(hào)的增(zēng)長特(tè)別迅速(sù)，已經成(chéng)為(wéi)除工業，交通(tōng)外的(dí)第(dì)三(sān)大能(néng)源消(xiāo)耗。按照當前建築(zhù)業(yè)的發(fā)展(zhǎn)趨勢，在(zài)若幹年後(hòu)社(shè)會(huì)的能(néng)源(yuán)產出將(jiāng)無(wú)法(fǎ)滿足能源(yuán)的需求，所以(yǐ)減小能(néng)源(yuán)的消耗(hào)量(liáng)是一個(gè)十(shí)分重(zhòng)要的(dí)且(qiě)需要盡早(zǎo)解決的(dí)問題。在建築能耗中，大(dà)型(xíng)公共建築的能源(yuán)消(xiāo)耗量(liáng)占(zhān)據了(liǎo)很大的份(fèn)額，雖(suī)然(rán)其總能(néng)耗量遠不(bù)如住(zhù)宅(zhái)建築消(xiāo)耗量大(dà)，但(dàn)是單(dān)位(wèi)麵積的(dí)能耗消耗(hào)量(liáng)十(shí)分巨(jù)大，所以(yǐ)大(dà)型公(gōng)共建(jiàn)築的節能(néng)工(gōng)作具有很大的(dí)潛力(lì)。大型公共建(jiàn)築(zhù)能(néng)耗(hào)監測(cè)係(xì)統(tǒng)的建(jiàn)設使得人(rén)們(mén)可以充分(fēn)了(liǎo)解(jiě)大(dà)型公共建築(zhù)的能(néng)耗使(shǐ)用(yòng)情況(kuàng)，為提(tí)出(chū)有效的節(jié)能減排政(zhèng)策(cè)與決(jué)策(cè)奠定基礎，隨(suí)著(zhuó)中國(guó)城市化進(jìn)程的(dí)推進(jìn)，經濟的(dí)發展，我(wǒ)國建築能(néng)耗總量呈持(chí)續增(zēng)長(cháng)的(dí)態勢(shì)，並(bìng)且增長速度有越(yuè)來(lái)越(yuè)快的(dí)趨(qū)勢。如果任(rèn)由(yóu)建築(zhù)能(néng)耗(hào)照(zhào)此速度(dù)增長(cháng)，必(bì)然給(gěi)中國能源(yuán)供應安全(quán)帶來大大(dà)的壓力(lì)，因此(cǐ)建築(zhù)節能(néng)勢在(zài)必(bì)行(háng)。 本文以北師大杭州中(zhōng)學為例(lì)，通過(guò)能(néng)耗在綫監測係統(tǒng)數據傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建，數(shù)據(jù)采集與(yǔ)分析(xī)等(děng)，介(jiè)紹(shào)了能(néng)耗在綫監測係統(tǒng)在大型(xíng)共(gòng)建以(yǐ)及學校中的(dí)應(yīng)用(yòng)。   

1   項(xiàng)目(mù)概述(shù)及(jí)建設目標   

北京師(shī)範(fàn)大(dà)學(xué)附(fù)屬(shǔ)中學杭(háng)州(zhōu)中學(xué)位(wèi)於(yú)浙(zhè)江省(shěng)杭(háng)州市上城區銀鼓(gǔ)路(lù)5號(hào)，整個學(xué)校(xiào)包括1~3#教(jiào)學(xué)樓(lóu)，圖(tú)書館，風雨(yǔ)操場，報告廳行(háng)政綜合(hé)樓，體育場看(kàn)台以及地(dì)下配(pèi)電(diàn)室等(děng)。   

整(zhěng)個(gè)學校(xiào)智(zhì)能化係統建(jiàn)設滿足目(mù)前應(yīng)用為基(jī)礎，同(tóng)時考(kǎo)慮到(dào)今後智(zhì)能(néng)化技術(shù)的發展趨勢，北京師範大學(xué)附屬(shǔ)中(zhōng)學杭(háng)州中(zhōng)學智能(néng)化(huà)係(xì)統需具備技(jì)術性(xìng)，經(jīng)濟實(shí)用性，結(jié)構(gòu)合(hé)理(lǐ)性，使用(yòng)可靠穩定性(xìng)，可(kě)擴展性。分(fēn)項計量(liáng)係(xì)統(tǒng)的總(zǒng)體(tǐ)架(jià)構由(yóu)一個(gè)節(jié)能(néng)監(jiān)管中心(xīn)，若幹(gān)個(gè)現(xiàn)場(cháng)采集(jí)計量係統組成，各(gè)采(cǎi)集計量(liáng)係統之間(jiān)通過(guò)局域(yù)網進行通(tōng)訊(xùn)。設置(zhì)能源管理中心(xīn)，將(jiāng)各(gè)棟(dòng)樓宇(yǔ)現場讀取(qǔ)的能源計(jì)量數(shù)據通過(guò)局域網(wǎng)傳至數(shù)據中(zhōng)心，校領導(dǎo)和(hé)能源(yuán)管理專員(yuán)依(yī)據(jù)不同權限可訪問中心(xīn)服(fú)務(wù)器(qì)，實(shí)時查(chá)看(kàn)能耗情況。係(xì)統管理平台(tái)軟(ruǎn)件采用C/S結構，可以實(shí)現完(wán)整的(dí)管理(lǐ)，操(cāo)作功能，對客(kè)戶端(duān)的(dí)用戶，在通(tōng)過(guò)多種(zhǒng)授權驗證後，同樣提供查(chá)詢(xún)，數據分析結(jié)果(guǒ)展示(shì)，管理(lǐ)，監控等(děng)功能(néng)。並(bìng)為後(hòu)期綠(lǜ)色(sè)建築(zhù)的申辦(bàn)打下堅實的(dí)基(jī)礎(chǔ)。   

2  能耗(hào)在綫(xiàn)監測(cè)係(xì)統(tǒng)的設(shè)計   

整個能(néng)耗(hào)在綫(xiàn)監測係統(tǒng)的設計(jì)是(shì)以(yǐ)《國家(jiā)機(jī)關(guān)辦公建(jiàn)築(zhù)和大(dà)型公共建築能(néng)耗監測係統(tǒng)分(fēn)項(xiàng)能耗(hào)數(shù)據傳輸技(jì)術導(dǎo)則(zé)》，《浙江省國家機關(guān)辦(bàn)公建(jiàn)築和大型公共建(jiàn)築(zhù)用(yòng)電分項計(jì)量(liáng)設(shè)計(jì)標(biāo)準》等相關技術導則為(wéi)基礎(chǔ)，建(jiàn)設符合用(yòng)戶實(shí)際需求(qiú)的能耗在綫監(jiān)測(cè)係統(tǒng)，係統(tǒng)完成(chéng)了整(zhěng)個學(xué)校(xiào)內部能耗計(jì)量(liáng)儀表(biǎo)和能耗(hào)數據(jù)采集(jí)裝置(zhì)的安裝，實(shí)現從建(jiàn)築采集能(néng)耗(hào)數(shù)據，遠(yuǎn)程(chéng)傳輸(shū)數(shù)據，數(shù)據統計(jì)與(yǔ)展示的功(gōng)能。整(zhěng)個(gè)係統(tǒng)包括(kuò)能耗(hào)數(shù)據的原(yuán)始采(cǎi)集(jí)，能(néng)耗(hào)數(shù)據的(dí)在(zài)綫傳輸(shū)，能耗(hào)數據(jù)的在綫(xiàn)分析(xī)診(zhěn)斷(duàn)等，通(tōng)過能耗計(jì)量裝置的(dí)安裝，實現能(néng)耗(hào)數(shù)據的原始采集；通(tōng)過(guò)通訊管理機的(dí)安(ān)裝(zhuāng)，實現能耗(hào)數(shù)據的在(zài)綫傳(chuán)輸；通(tōng)過能耗數據的(dí)采集(jí)存(cún)數(shù)，形成(chéng)可(kě)視(shì)化(huà)趨(qū)勢，確定(dìng)較高(gāo)能耗範圍(wéi) 診斷形成(chéng)高(gāo)耗原因；通過後期的配置節(jié)能(néng)節電(diàn)產(chǎn)品 改進運(yùn)營管理(lǐ)模式，進行節(jié)能(néng)降耗(hào)；通過節能降(jiàng)耗前後(hòu)數據對(duì)比，查(chá)看節(jié)能降(jiàng)耗實施(shī)效果。 

 2.1 能耗數據的原始(shǐ)采集   

能耗(hào)數(shù)據(jù)的原始采(cǎi)集是整(zhěng)個(gè)能耗在(zài)綫監測(cè)係統(tǒng)的(dí)基礎，是(shì)整個能耗(hào)在綫監測係統的基(jī)本構(gòu)成元(yuán)素(sù)，指(zhǐ)依(yī)據國(guó)家機關辦公建築和大(dà)型(xíng)公(gōng)共(gòng)建(jiàn)築消耗的(dí)主(zhǔ)要能(néng)源種類(lèi)的(dí)劃分，分項能耗(hào)數據是(shì)指分類(lèi)能耗(hào)數(shù)據中(zhōng)的一類或多類再細分為(wéi)若幹(gān)項(xiàng)。如電能又可以分(fēn)為4類分項，插(chā)座照(zhào)明用電(diàn)，空(kōng)調(tiáo)用(yòng)電，特殊(shū)用電(diàn)和動(dòng)力(lì)用(yòng)電，且每一個(gè)分項又可再分(fēn)為若(ruò)幹子項。插座照(zhào)明(míng)用(yòng)電(diàn)包(bāo)括了建(jiàn)築內(nèi)部(bù)主要工作(zuò)區(qū)域(yù)照明，普通設(shè)備用電(diàn)等。可細(xì)分為(wéi)插座照明(míng)用電，應急照明(míng)及(jí)走廊(láng)用電，室外照明(míng)用電(diàn)三個子項(xiàng)。空(kōng)調用(yòng)電主(zhǔ)要是(shì)指為建築內(nèi)部提(tí)供製冷和製熱所(suǒ)消耗(hào)的電能，其(qí)也包括兩個子項(xiàng)，冷(lěng)熱站(zhàn)電(diàn)能(néng)使(shǐ)用(yòng)和(hé)空調末端電(diàn)能使(shǐ)用。動力(lì)用電是為建築(zhù)內提(tí)供(gōng)動力服務(wù)使用的電能，包(bāo)括(kuò)電梯(tī)用(yòng)電(diàn)，水泵(bèng)用(yòng)電，通(tōng)風(fēng)機(jī)用(yòng)電(diàn)三(sān)個子項(xiàng)。這些分類分項(xiàng)數據要在(zài)采集器內部進行計(jì)算和(hé)存(cún)儲，並(bìng)定(dìng)時(shí)與(yǔ)數據中(zhōng)心建(jiàn)立(lì)連接(jiē)發(fā)送原始(shǐ)數據。本(běn)項目(mù)中(zhōng)，涉及(jí)到(dào)的(dí)能耗(hào)信息主(zhǔ)要(yào)包括(kuò)耗電量，耗水量(liáng)，按(àn)照分類，分項(xiàng)計量係(xì)統的設計要(yào)求，本建築(zhù)中用(yòng)電計量采用多功能(néng)電(diàn)度表，在(zài)各樓(lóu)層照(zhào)明(míng)配(pèi)電(diàn)箱(xiāng)，空(kōng)調配(pèi)電箱(xiāng)，動(dòng)力(lì)配電箱(xiāng)以及其他(tā)特殊(shū)用(yòng)電配(pèi)電箱安裝(zhuāng)多功(gōng)能電(diàn)表(biǎo)，實現(xiàn)電(diàn)能(néng)的分項(xiàng)采集；水主要(yào)采用遠傳式水(shuǐ)表以及(jí)超聲(shēng)波(bō)流(liú)量(liáng)計(jì)。 多功(gōng)能電表(biǎo)采用交流采樣(yàng)技術，能(néng)分別測(cè)量電網中的電(diàn)流，電壓(yā)，功(gōng)率，功(gōng)率因數和(hé)電能等參(cān)數(shù)，可(kě)通過(guò)麵(miàn)板薄(báo)膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通(tōng)訊接口，采用Modbus-RTU通信協議，所有多功能電表有功電度(dù)計量(liáng)精(jīng)度(dù)達(dá)到0.5級(jí) 

 2.2 數(shù)據傳輸   

數據傳(chuán)輸是指(zhǐ)原(yuán)始分類(lèi)分項數(shù)據經(jīng)由(yóu)數據采(cǎi)集器通(tōng)過Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式(shì)將(jiāng)能耗(hào)原(yuán)始數據(jù)從(cóng)有(yǒu)離(lí)散(sàn)分(fēn)布的建(jiàn)築群(qún)上傳(chuán)到數據中心(xīn)，並將(jiāng)數據(jù)進行處理(lǐ)，完(wán)成原始(shǐ)數據存儲的過(guò)程。在該過(guò)程中(zhōng)，數據采(cǎi)集器(qì)將定(dìng)時(shí)采集(jí)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加(jiā)，形(xíng)成可(kě)擴展(zhǎn)標示語言（XML）格(gé)式的數據(jù)包，數(shù)據包中不(bù)僅(jǐn)包含需要(yào)上傳(chuán)的(dí)數(shù)據(jù)還(huán)包(bāo)括(kuò)對應的建(jiàn)築信息(xī)和(hé)采集器(qì)信息(xī)等(děng)。采集(jí)器(qì)還要對要傳輸的數據包進(jìn)行加密處理，一般采(cǎi)用(yòng)128位aes加密(mì)處理以保證(zhèng)數據的安全(quán)並(bìng)進行上傳(chuán)工(gōng)作。整(zhěng)個(gè)係(xì)統的數據(jù)傳(chuán)輸(shū)網絡(luò)包括現場計(jì)量(liáng)采(cǎi)集(jí)裝置與(yǔ)采集器(qì)之(zhī)間的(dí)485網絡(luò)以及采集器與(yǔ)數(shù)據中心(xīn)之(zhī)間以太網，現場(cháng)計量采(cǎi)集(jí)裝置(zhì)與(yǔ)采集器(qì)之間通過RS-485的(dí)總綫(xiàn)方式(shì)，實(shí)現(xiàn)計量采集(jí)裝的手(shǒu)拉手(shǒu)式的連接，之(zhī)後(hòu)接入(rù)采集器(qì)，每路485總(zǒng)綫連接(jiē)計(jì)量(liáng)采(cǎi)集(jí)裝置(zhì)的數量(liáng)在(zài)20隻左(zuǒ)右(yòu)；采集(jí)器與數據中心(xīn)之(zhī)間通過(guò)建築內部(bù)智(zhì)能(néng)化(huà)網(wǎng)絡(luò)實現數(shù)據的遠(yuǎn)傳(chuán)傳輸(shū)，整(zhěng)個係統(tǒng)的網絡結構如下圖所(suǒ)示：

 2.3 能耗在綫(xiàn)監測係統軟(ruǎn)件功能設(shè)計   

能耗(hào)綜(zōng)合(hé)主界麵   

通過(guò)綜合能耗主(zhǔ)界麵可(kě)以(yǐ)反映(yìng)醫(yī)院當(dāng)年用能各分類(lèi)能(néng)耗(hào)和(hé)折(zhē)算為標準煤的綜合能耗，並(bìng)計算(suàn)得(dé)到單位麵積(jī)能(néng)耗(hào)；界(jiè)麵(miàn)下(xià)方(fāng)顯示這能(néng)耗的當日(rì)逐(zhú)時用能(néng)曲綫(xiàn)；單擊每(měi)個分類能耗的上(shàng)部(bù)區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到(dào)該(gāi)分類能耗的用(yòng)能分(fēn)析(xī)主界麵(miàn)；可通過下拉框(kuàng)切換(huàn)建築物(wù)。   

分項用(yòng)電數據統計   

將電耗進(jìn)行逐(zhú)時(shí)，逐日(rì)，逐月，逐年(nián)統計。統計(jì)數(shù)據采(cǎi)用(yòng)餅圖，柱狀(zhuàng)圖(tú)，綫(xiàn)圖，區(qū)域(yù)圖等(děng)各(gè)種圖(tú)形展示方(fāng)式(shì)，直(zhí)觀反(fǎn)映(yìng)各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數據(jù)的數值(zhí)，趨勢(shì)和(hé)分布情(qíng)況。   

用電(diàn)支路(lù)趨(qū)勢(shì)分(fēn)析(xī)   

統計各(gè)區(qū)域(yù)，各(gè)設備(bèi)電能消耗，準確(què)定位用電消耗回路(lù)，製定節能(néng)績(jì)效考核(hé)製度(dù)，推(tuī)動(dòng)節能(néng)降(jiàng)耗(hào)的有(yǒu)效(xiào)執行。為用(yòng)能設(shè)備(bèi)建立運行記(jì)錄檔(dàng)案，長(cháng)期(qī)跟(gēn)蹤(zōng)記(jì)錄(lù)設備運(yùn)行過(guò)程中的(dí)能(néng)效(xiào)分(fēn)析(xī)評估結(jié)果(guǒ)，結合設備維(wéi)護保(bǎo)養記錄，為(wéi)設備的運行(háng)維(wéi)護提(tí)供依據。   

能(néng)耗數(shù)據同(tóng)環(huán)比(bǐ)分(fēn)析(xī)   

將(jiāng)各(gè)種類(lèi)型和各(gè)主要耗(hào)能設備的能耗與去年(nián)同期值和(hé)上(shàng)月值進行(háng)同(tóng)比(bǐ)環比分(fēn)析(xī)，檢驗節能效果(guǒ)，根(gēn)據(jù)分析(xī)結果(guǒ)執行(háng)節(jié)能(néng)績(jì)效考(kǎo)核，以(yǐ)及節(jié)能(néng)目(mù)標(biāo)的(dí)修(xiū)正。   

能(néng)耗數據分時(shí)統(tǒng)計(jì)   

將能(néng)源(yuán)類型，負載(zǎi)類型，區(qū)域(yù)能(néng)耗按(àn)照(zhào)時(shí)間區分，按(àn)時，天(tiān)，月，年，工作日(rì)，非工作日(rì)等對用(yòng)能數據(jù)進行對比分析(xī)，掌(zhǎng)握(wò)能源(yuán)具(jù)體消(xiāo)耗(hào)情況。可(kě)將每天(tiān)用能按(àn)時段(duàn)設(shè)置(zhì)峰(fēng)，平(píng)，穀，統計(jì)各時(shí)段(duàn)能(néng)耗，降(jiàng)低閒時(shí)能耗(hào)。   

電能(néng)數(shù)據實時監(jiān)測(cè)和預(yù)警(jǐng)   

通(tōng)過高(gāo)精(jīng)度智能儀表(biǎo)以(yǐ)技術手段(duàn)實現(xiàn)自動化全實時(shí)，高(gāo)密度(dù)的(dí)實時(shí)用能(néng)監(jiān)測(cè)，減少(shǎo)用能的“跑(pǎo)，冒，滴(dī)，漏(lòu)”和計量誤差(chà)。實時(shí)監(jiān)視(shì)現(xiàn)場(cháng)儀表(biǎo)的回傳數(shù)據(jù)，對電(diàn)能進(jìn)行合理的(dí)管(guǎn)控和預警(jǐng)，及時(shí)發現(xiàn)並改正(zhèng)運(yùn)行中(zhōng)存在的用(yòng)電(diàn)異(yì)常(cháng)，隨(suí)時(shí)處(chǔ)理。按需設置(zhì)重要設備的超(chāo)標預警值，超(chāo)標時醒目提(tí)醒(xǐng)並主(zhǔ)動(dòng)記錄。   

3，能耗(hào)在(zài)綫監測(cè)係(xì)統(tǒng)建(jiàn)設的意義   

大型公(gōng)共(gòng)建築能耗監(jiān)測係統是按(àn)照國(guó)家機關(guān)辦(bàn)公(gōng)建(jiàn)築和(hé)大型公共(gòng)建築能(néng)耗監(jiān)測係(xì)統建(jiàn)設(shè)的相(xiāng)關(guān)技(jì)術導則(zé)進行設(shè)計的(dí)一(yī)個多層(céng)次，多(duō)功能(néng)，跨(kuà)區域，可(kě)雙向交換(huàn)信息的復(fù)雜係統。通過搭(dā)建這樣(yàng)的能耗監(jiān)測(cè)係(xì)統(tǒng)可(kě)以實(shí)時監測建築的能耗(hào)使用(yòng)情況，通(tōng)過能(néng)耗(hào)數據的(dí)分類分(fēn)項計算(suàn)，數據的(dí)分時統(tǒng)計(jì)，公共(gòng)展示平台等，能促(cù)使(shǐ)國(guó)家(jiā)機關(guān)辦公建(jiàn)築和大型公(gōng)共(gòng)建(jiàn)築(zhù)提(tí)高節(jié)能運(yùn)行管理水(shuǐ)平，為(wéi)政府機關(guān)製(zhì)定(dìng)切實有效的(dí)政(zhèng)策(cè)和決策提供參考和有力的(dí)支持，並過(guò)能源(yuán)綜合管(guǎn)理係統(tǒng)軟件對各電能(néng)計量點的用(yòng)電量實(shí)施(shī)在(zài)綫計(jì)量(liáng)，動態(tài)監測，集(jí)中管(guǎn)理，科學考核(hé)，通(tōng)過有效的(dí)末端監控(kòng)管(guǎn)理，綜(zōng)合性(xìng)地實(shí)現(xiàn)整體節能(néng)，為高(gāo)能耗建(jiàn)築的進一步(bù)節能(néng)改造提供依(yī)據。