一、背景
據(jù)相關(guān)資料顯示，目前，我國建筑能耗已經(jīng)占全社會總能耗的29%以上，未來建筑能耗所占比例將會上升到35%左右。其中高等院校是集教學、科研和生活于一體的高人口密度的綜合性建筑群體，隨著高校規(guī)模的不斷擴大，校園建筑面積都比過去有了大幅度的增加。不*統(tǒng)計，我國各類高校將近3000所，高校逐漸成為重要的能源消耗大戶。實現(xiàn)高校建筑節(jié)能，建設(shè)綠色節(jié)約型校園勢在必行。
本文以東北農(nóng)業(yè)大學為例，探討校園能耗監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用。
二、校園能耗監(jiān)管的現(xiàn)狀及建立能耗監(jiān)管系統(tǒng)的重要性
1.高校建筑能耗分布。目前，我國絕大多數(shù)高等院校的電、水、氣采用人工管理模式。人工抄表存在諸多缺陷。如數(shù)據(jù)度不高、實時性差、延續(xù)性差等等。水電管理部門無法實時掌握高校各區(qū)域的水電數(shù)據(jù)及其能耗負荷的變化，從而無法及時做出可行性調(diào)整，制定相應(yīng)的管理制度。
高等院校建筑類型多、功能劃分區(qū)較復雜。主要由以下區(qū)域構(gòu)成，多種能源消耗并存于每個區(qū)域，電、水能源的消耗分布于每個區(qū)域中，燃氣分布區(qū)域相對單一以生活區(qū)為主。
2.能耗監(jiān)測中的問題。根據(jù)對東北農(nóng)業(yè)大學校園情況和各用能系統(tǒng)的調(diào)研以及現(xiàn)場勘測結(jié)果分析，能耗的監(jiān)測需要從以下三個方面進行優(yōu)化。
(1)計量點覆蓋不：
東北農(nóng)業(yè)大學的用電計量，僅覆蓋在變配電室、樓宇總進處，沒有進行用電分項的計量。用水計量，總進水管依據(jù)市政進水計量，二級用水計量點僅有少部分有水表，無法細致反映全校用能情況。需要逐步的健全計量點以幫助學校客觀準確地把握自身能源資源消費的狀況，實現(xiàn)精細化管理的*步，同時為制定有效的節(jié)能節(jié)約資源措施提供基礎(chǔ)資料。
(2)用能系統(tǒng)缺乏實時監(jiān)控：
變配電室是校園內(nèi)的電力中樞，目前僅采用電度表實現(xiàn)電度計量，其運行設(shè)備的情況依舊依靠人工巡查，遠遠不能滿足運行的要求，當出現(xiàn)運行故障、設(shè)備老化等情況時，無法及時進行故障隔離使得停電范圍不會擴大。對于實驗室等重要用能部門的電能質(zhì)量也沒有監(jiān)測和保障。需要通過建立實時監(jiān)控來保證用能系統(tǒng)的運行。同時北方院校的供熱系統(tǒng)同樣需要運行的監(jiān)測，可增加智能控制，通過電動調(diào)節(jié)閥的開閉來控制熱量，合理用能。
(3)計量統(tǒng)計依靠人工：
全校的各類用能計量統(tǒng)計依靠人工，統(tǒng)計工作繁雜方法較單一， 數(shù)據(jù)的準確度受人為因素的影響大，并且大量的紙張報表不易保存和傳遞。需要豐富數(shù)據(jù)分析的方法，并提高準確度和及時性，同時減少人工的統(tǒng)計工作量。
三、校園能耗監(jiān)管系統(tǒng)在東北農(nóng)業(yè)大學中的應(yīng)用
3.1 項目介紹
東北農(nóng)業(yè)大學1948年創(chuàng)建于哈爾濱，始稱東北農(nóng)學院，是中國共產(chǎn)黨在解放區(qū)創(chuàng)辦的*所普通高等農(nóng)業(yè)院校。安科瑞電氣股份有限公司于2009年9月承接東北農(nóng)業(yè)大學能源管理系統(tǒng)的設(shè)計及施工。實現(xiàn)了對配電室內(nèi)的高壓，低壓進線、電容補償、聯(lián)絡(luò)、出線回路進行遠程監(jiān)控。Acrel-5000型能源管理系統(tǒng)預留了擴展接口，可方便進行擴展。
Acrel-5000型能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對東北農(nóng)業(yè)大學的校園能耗監(jiān)測，現(xiàn)場設(shè)備全集中在同一個配電室中，業(yè)主的電氣值班室就近安排在配電室旁，本系統(tǒng)監(jiān)控中心也安置在該值班室中。系統(tǒng)組網(wǎng)采用常見的3層結(jié)構(gòu)，即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。
3.2 組網(wǎng)結(jié)構(gòu) 見圖1
圖1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。該項目中包括M4/M5中壓保護、ACR系列網(wǎng)絡(luò)儀表、DTSD三相終端計量表，遠傳水表、氣表及冷/熱量表，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)測和管理。
網(wǎng)絡(luò)通訊層是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器及總線網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁。
站控管理層是針對配電網(wǎng)絡(luò)的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要由能源管理系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計算機、打印機、UPS等組成。
3.3 參照標準
3.5 Acerl-5000軟件界面
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)采集方式包括人工采集方式和自動采集方式。通過人工采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑基本情況數(shù)據(jù)采集指標和其它不能通過自動方式采集的能耗數(shù)據(jù)，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過自動采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動計量裝置實時采集，通過自動傳輸方式實時傳輸至數(shù)據(jù)中心。3.5 Acerl-5000軟件界面
上位機軟件采用Acrel–5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)，通過軟件進行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等，完成了上位機軟件監(jiān)控及管理功能。
圖2 能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測
圖3 分類、分項能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計
圖4 建筑能耗數(shù)據(jù)分析
圖5 用能情況的同、環(huán)比分析
3.6 Acerl-5000主要功能
①大型公建或樓宇建筑的信息管理
系統(tǒng)提供標準的手工信息錄入界面，可對各棟監(jiān)控建筑的基本信息進行整理和錄入，并支持手工錄入歷史能耗數(shù)據(jù)的功能。
②能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測
系統(tǒng)采集站定時采集各監(jiān)控點的儀表參數(shù)并上傳至本地建筑能耗分析管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用戶可于當?shù)貙崟r查詢能耗監(jiān)測情況。
③建筑分類能耗分析
系統(tǒng)自動將建筑能耗進行分類分析，即：耗電量、耗水量、耗氣量(天然氣量或者煤氣量)、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量、其他能源應(yīng)用量(如集中熱水供應(yīng)量、煤、油、可再生能源等)
④用能情況的同、環(huán)比分析
統(tǒng)計建筑或片區(qū)能耗的時用量、日用量和年用量，以曲線圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報表輸出。
⑤建筑節(jié)能輔助診斷
系統(tǒng)可提取各能耗數(shù)據(jù)進行同、環(huán)對比分析，確立值并對各監(jiān)控點的能耗情況進行能耗水平判定，對能耗提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報告。
四、小結(jié)
通過能源監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)，深化了節(jié)約型校園的建設(shè)進程，幫助建立分散控制和集中管理機制，大大提高了管理效率和管理質(zhì)量，同時還建立了校園的能源公示機制，了同級單位的考核管理，有效的減少并限制能源的不合理消耗，幫助實現(xiàn)持續(xù)節(jié)能。校園是個功能齊全的社會形態(tài)，需要后勤管理的方面面廣量大，傳統(tǒng)的管理方式往往效率較低，難以成效。提高管理節(jié)能，加強對各類能耗的管理，依靠現(xiàn)代科技手段。校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)是實施各種節(jié)能手段的基礎(chǔ)和依據(jù)。通過能耗的監(jiān)測、智能控制，可實現(xiàn)全校能源消耗的分析、成本核算、節(jié)能檢測和能耗公示/考核，并配合管理模式進行遠程自動/手動的用能調(diào)節(jié)。Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)是東北農(nóng)業(yè)大學節(jié)能管理的主要組成部分，在東北農(nóng)業(yè)大學的節(jié)約型校園建設(shè)過程中發(fā)揮著重要的作用。
【參考文獻】
[1]《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導則》
[2]《建筑節(jié)能改造示范高校實施方案大綱》
[3]《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2011》
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