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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)(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(shù)據(jù)上報;向下可與各地市市級平臺完成數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)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?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、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲處理展示層、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)绞〖壠脚_。

    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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jù)。

      (3)數(shù)據(jù)上報:向省平臺上報總體能耗數(shù)據(jù)。

      (4)數(shù)據(jù)共享:實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jù)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(shù)據(jù):

      (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(jù)《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(shù)據(jù)上傳

2.2.1分類能耗

    根據(jù)建筑用能類別，分類能耗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)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(shù)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(shù)字水表選型與配置應符合以下規(guī)定:①數(shù)字水表精度等級不應低于2.5級;②數(shù)字水表性能參數(shù)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(shù)據(jù)確認表》作為能耗監(jiān)測系統(tǒng)安裝和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)確認表》。

3 數(shù)據(jù)上傳 

3.1基本要求

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

      (1)規(guī)范數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)上傳。

      (2)傳輸標準協(xié)議:樓宇和市級平臺之間能耗數(shù)據(jù)上傳協(xié)議按《福建省樓宇能耗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jù)、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(shù)據(jù)傳輸規(guī)約等技術要求，進行平臺數(shù)據(jù)傳輸對接，數(shù)據(jù)上傳流程如圖1所示。

 

圖1 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)上傳過程中，技術人員觀察分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時聯(lián)系反饋給接入方。

      (3)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)確認表》，作為驗收依據(jù)。

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(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(shù)據(jù)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(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)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(wǎng)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(jù)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(jù)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(jù)住建部分類分項能耗數(shù)據(jù)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(jù)。

    (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(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級或平臺，上傳數(shù)據(jù)經過HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或超時（網(wǎng)絡故障），將重發(fā)數(shù)據(jù)，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(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版