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浅析建筑能耗监测系统设计要点
2021-7-19 阅读(787)
摘要：本文介绍了福建省建筑能耗监测工作开展和福建省公共建筑节能监管平台建设情况，从能耗监测范围、数据上传要求、系统安装验收等三个方面，阐述了建筑能耗监测系统设计要点，说明了平台数据上传流程及建筑能耗监测的意义。通过以上内容的阐述，以期在今后的工程项目中，可以积极地促进能耗监测系统的设计、施工与运行更加规范化发展。
关键词：公共建筑;能耗监测;分项能耗;分类能耗
0 引言
近年来，办公建筑和大型公共建筑高耗能的问题日益突出。福建省“十三五”节能目标中关于能耗增量控制要求是到2020年全省控制在2320万吨标准煤以内。提升建筑节能监管和运行维护管理水平是深化建筑节能的重要途径之一。
在政策方面，我省陆续发布了《福建省公共建筑能耗监测系统技术规程》(DBJ/T13－158－2012)、《福建省住房和城乡建设厅关于开展公共建筑能耗监测工作的通知》(闽建科［2018］7号)等相关标准和文件，明确建筑能耗监测的范围、数据对接、安装验收等内容。
福建省公共建筑节能监管平台(以下简称“省级平台”)于2017年12月底建成并投入使用。目前已接入609栋建筑能耗，45个项目的可再生能源系统运行数据(包括太阳能热水系统与地源热泵系统)，平均每天的接入量为1～2栋建筑。省级平台的主要功能是能耗监测与统计，具备建筑能耗的实时监测、能耗分类对比、异常报警等汇总与分析能力。此外，省级平台还包括绿色建筑、可再生能源、能耗统计和能源审计等其他功能。省级平台向上可与住建部建筑能耗平台对接，完成数据上报;向下可与各地市市级平台完成数据交互，实现数据共享。
1 能耗监测系统概述
建筑能耗监测系统是指通过在建筑物内安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现建筑能耗的在线监测、数据处理及数据远程传输和动态分析功能的硬件和软件系统的统称。该系统主要由计量装置设备层、数据采集层、数据传输层、数据存储处理展示层、数据上传层五大部分组成。每栋建筑通过建筑能耗监测系统将能耗监测数据传输到省级平台。
能耗分项计量与监测系统通过对建筑能耗的实时计量、分析，清楚地了解建筑内的能耗。管理人员可通过比较分析建筑能耗数据后得到建筑当前所存在的问题。该系统建成后将主要实现以下功能:
(1)用能实时监测:实现对本建筑主要能耗的计量总量的实时监测功能。
(2)用能统计:实现对建筑用能数据的统计、分析和比较，并以表格或图表形式输出，为用能运行管理提供依据。
(3)数据上报:向省平台上报总体能耗数据。
(4)数据共享:实现监测数据的资源共享。
2 能耗监测系统设计
2.1能耗监测范围
根据建筑物规模和性质，明确本建筑物是否需要设置能耗监测系统。按照《福建省住房和城乡建设厅关于开展公共建筑能耗监测工作的通知》(闽建科［2018］7号)文件要求，自2018年2月1日起，下列类型的公共建筑应同步设计、安装能耗在线监测分项计量装置并上传数据:
(1)公共建筑项目:按照《福建省绿色建筑设计标准》(DBJ13－197－2017)第9.2.17条规定进行设计的新建办公建筑、1万m2以上的公共建筑;
(2)建筑节能示范项目:由省、市建设主管部门公布的公共建筑节能改造示范项目、可再生能源建筑应用示范项目;
(3)节约型校园:根据《住房城乡建设部、教育部关于印发<节约型校园节能监管体系建设示范项目验收管理办法(试行)>的通知》(建科〔2014〕85号)有关节能监管平台验收要求，获得中央财政资金补助的节约型示范高校，包括厦门大学、福州大学、福建农林大学、福建师范大学、集美大学、福建工程学院等。
2.2数据上传
2.2.1分类能耗
根据建筑用能类别，分类能耗数据采集指标有6项:水耗、电耗、燃气、集中供热耗热、集中供冷耗冷和其他，其他包含燃油、煤、集中热水、可再生能源等。
2.2.2分项能耗
新建建筑与既有建筑能耗监测系统的分项能耗设置要求有所区别。主要是考虑到，既有建筑配电线路已安装完毕并运行，如果为了拆分分项，而进行线路改造的话，经济成本比较大，对建筑正常运行也有一定的影响。比如用电的分项中，既有建筑安装监测系统，只要求照明插座系统用电数据上传即可，但对于新建建筑，则要求把照明插座系统用电为室内照明、室内插座、公共区域照明和应急照明、室外景观照明等进行分项上传。分项要求具体详见表1。
表1 能耗分项表
2.2.3其它技术要求
除了以上规定外，能耗监测系统设计时还应注意以下几点:
(1)设计时需标注计量装置的安装位置，简述系统的构成，明确表具数量和系统配置。
(2)电能表选型应符合以下规定:①电能表精度等级应不低于1.0及;②电能表性能参数应符合《多功能电度表》(DL/T614)、《交流电测量设备》(GB/T17215)的规定，或由具有计量资格的电力设备检测单位检验合格。③电流互感器精度等级应不低于0.5级。
(3)数字水表选型与配置应符合以下规定:①数字水表精度等级不应低于2.5级;②数字水表性能参数应符合《封闭满管道水流量的测量饮用冷水水表与热水水表》(GB/T778)的规定。
2.3安装验收
公共建筑项目应严格按照《福建省建筑节能工程施工质量验收规程》(DBJ/T13－83－2013)进行节能分部工程验收，建设单位应同步出具《福建省楼宇能耗监测系统建筑基本信息和能耗数据确认表》作为能耗监测系统安装和数据上传完成的证明材料。
公共建筑节能改造、可再生能源建筑应用等示范项目按设计要求安装完成建筑能耗监测系统并实现数据上传功能，建设单位在申请示范验收时应出具经市级平台审核通过的《福建省楼宇能耗监测系统建筑基本信息和能耗数据确认表》。
3 数据上传
3.1基本要求
为了确保能耗数据对接，必须规范数据上传程序，统一数据上传标准协议，以及按时上传能耗数据。
(1)规范数据上传程序:楼宇、市级公共建筑节能监管平台、省级公共建筑节能监管平台3个层级顺序进行能耗数据上传。
(2)传输标准协议:楼宇和市级平台之间能耗数据上传协议按《福建省楼宇能耗数据和市级公共建筑节能监管平台通信协议》要求。市级平台和省级平台之间能耗数据上传按《福建省市级和省级公共建筑节能监管平台能耗数据通信协议》要求。
3.2上传流程
楼宇能耗监测系统安装完毕后，根据、省市级平台相关文件、《福建省公共建筑能耗监测系统技术规程》和数据传输规约等技术要求，进行平台数据传输对接，数据上传流程如图1所示。
图1 数据对接流程图
主要包括以下几个方面:
(1)平台技术人员审核实施单位提交相关材料准确性，并为对接建筑提供对接协议和对接端口;
(2)能耗数据上传过程中，技术人员观察分析数据，发现异常情况，及时联系反馈给接入方。
(3)数据对接成功后，出具《福建省楼宇能耗监测系统建筑基本信息和能耗数据确认表》，作为验收依据。
4 安科瑞能耗监控系统介绍
Acrel-5000能耗在线监测系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照有关规定实施能源审计，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上人民管理节能工作的部门报送能源审计报告。
4.1平台结构
Acrel-5000能耗在线监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通讯中的一种或多种结合的组网方式，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能结构。建立如下层次结构：
图2 能耗在线监测系统结构图
4.2平台功能
(1)系统可按使用年份统计建筑物各分类能耗——电、水、气、集中供热、集中供冷以及其它能源消耗量，自动折算成相应的标准煤消耗量，从而反映建筑物当年各分类能耗用能和综合能耗。系统以饼图形式展示建筑4大用电分项能耗的占比情况。系统以曲线图形展现各类能耗的消耗的消耗趋势，便于业主方实时直观掌握能源消耗情况。
(2)系统可以根据分类能耗的支路名称查询用能情况，显示当日和当月的用能峰值。显示当日用能、当月用能、当年用能与昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比较情况。以条形显示过去48小时、31天、12个月、3年的能耗情况。右上角显示过去15分钟曲线（电表显示功率曲线，流量表显示流速曲线）。
(3)系统依据建筑物能源消耗的分布情况进行能耗计量点的选取和设置，使得能耗监测系统可以覆盖整个建筑物。系统使用者可通过相关界面调取该建筑物各能耗节点的能耗统计报表，减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。
(4)系统依据住建部分类分项能耗数据采集导则，将建筑物耗电分为照明插座、空调、动力和特殊用电进行计量装置选型和设置，并按用能区域或功能区域等划分并进行统计，以报表和同、环比棒图形式展现该区域的能源消耗。
(5)系统可针对能源消耗量大的设备或区域进行准确定位，便于管理层制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的执行。为用能设备建立运行记录档案，长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析结果，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。
(6)系统提供分级权限管理功能，对具备权限用户提供开放的信息维护接口，用户可自行对建筑和系统监测范围内计量点的信息进行增、删、改和查询，建筑物信息包括建筑类型、建设年代、建筑面积、建筑物人员数量等。系统还对无法自动采集的计量信息提供手动录入功能，便于使用者掌握建筑物总体能耗情况。
4.3数据上传
安科瑞能耗在线监测系统按照用能单位能耗在线监测系统技术规范定义的系统平台接口协议规范的要求，将用能企业的基础信息、计量器具信息、用能数据及能效数据上传至省级或平台，上传数据经过HTTPS协议加密传输。如果数据传输失败或超时（网络故障），将重发数据，直至接收成功反馈消息。
4.4能源计量表具选型
5 结论
抓好新建建筑节能，发展绿色建筑，实施既有建筑节能改造，推广可再生能源建筑应用，发展装配式建筑都是为了实现建筑节能的目标。建设分项计量与能耗监测系统可确保能源的髙效使用，控制建筑运营成本，对促进政策的制定、能耗定额制度的推广、节能改造等方面具有重要的意义。
参考文献：
[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2018[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.
[2]谢竹雯.福建省建筑能耗监测系统设计要点解析[J].福建建设科技,2020(03):99-101.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
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