摘要：能耗監(jiān)測平臺(tái)是建設(shè)節(jié)約型校園的主要措施.以北方高校學(xué)生公寓為研究對象，為了更好地研究建筑物能耗趨勢的動(dòng)態(tài)分析，挖掘節(jié)能潛力，提高監(jiān)測平臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面性與可信性，對學(xué)生公寓全年能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而采取有效的節(jié)能監(jiān)管措施.
關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測平臺(tái)；公寓；能耗；節(jié)能
0.引言
高校集教學(xué)、辦公、科研和生活于一體，建筑形式種類多樣，是建筑能耗大戶.經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)對公共建筑節(jié)能的研究主要集中在大型辦公樓、商場等建筑物,對高校建筑能耗監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析的研究比較少.我國高校單位建筑面積能耗顯著高于全國居民建筑單位面積能耗，高校建筑具有很大的節(jié)能潛力.目前許多高校能耗監(jiān)測體系已經(jīng)初步建成，并且開始通過平臺(tái)數(shù)據(jù)對學(xué)校用能狀況進(jìn)行研究分析.以北方某高校學(xué)生公寓為研究對象，在已搭建的節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)及節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，分析和研究學(xué)生公寓全年的能耗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行能耗趨勢的動(dòng)態(tài)分析及能效在線診斷，更加完善的了解校園能耗情況，以便深入了解大學(xué)生公寓的能耗狀況與特點(diǎn)，挖掘校園節(jié)能潛力，探索有效的節(jié)能方法，優(yōu)化校園的能耗管理與監(jiān)控，為建設(shè)節(jié)約型校園工作提供基礎(chǔ)性參考資料.
1.校園建筑基本信息概況
該高校地處125°24'24.62"E,43°47'43.44"N,屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，高溫度39.5℃,低溫度-39.8℃,年平均氣溫4.8℃,日照時(shí)間2688h.2014年全校全年耗電量8298260kWh,耗水量375960m3,汽油總耗量8885L,柴油總耗量30167L,天然氣總耗量227230m3.該校區(qū)有11棟學(xué)生公寓建筑總面積131096.1m2.學(xué)生人數(shù)為1.5萬，男生占70%,女生占30%.該校目前對11棟學(xué)生公寓的能耗進(jìn)行監(jiān)測，建筑基本信息見表1.
1.1用水能耗監(jiān)測系統(tǒng)方案
用水能耗是校園能耗監(jiān)測項(xiàng)目的重要分類之一，其監(jiān)測是通過對學(xué)校的市政總供水和自備井總供水進(jìn)行計(jì)量，以及對公共建筑和每棟學(xué)生公寓等所有建筑總進(jìn)水進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量.并且對供水監(jiān)測回路采集器的配置，采取就近連接原則，這樣遠(yuǎn)傳水表的485數(shù)據(jù)線穿過管井內(nèi)的管道，連接到室內(nèi)最近的數(shù)據(jù)采集器.通過能耗檢測平臺(tái)，對學(xué)校用水量逐期監(jiān)測，以便更好地了解學(xué)校各建筑物用水情況，并采取相應(yīng)的節(jié)水措施.
1.2用電能耗監(jiān)測方案
以學(xué)生3公寓為例，公寓的配電室位于公寓的一層，目前對總支路、電開水器以及運(yùn)營商直放站設(shè)備進(jìn)行計(jì)量.根據(jù)現(xiàn)場勘查，配電柜內(nèi)空間有限，所以將表具統(tǒng)一安裝在定制的表箱中，表箱安裝位置位于配電柜旁邊.根據(jù)實(shí)際供電監(jiān)測支路數(shù)量，對配電支路計(jì)量配置1塊數(shù)據(jù)采集器，1塊采集器電源.各電表數(shù)據(jù)最后匯總到能耗檢測平臺(tái)，通過能耗檢測平臺(tái)對學(xué)校用電量逐期監(jiān)測，以便更好地了解學(xué)校各建筑物用電情況，并采取相應(yīng)的節(jié)能措施.
1.3監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)
能耗監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作主要包括：采集設(shè)備現(xiàn)場巡檢；平臺(tái)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理以及分析；平臺(tái)系統(tǒng)維護(hù).在日常能耗監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作中，發(fā)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)丟失，讀數(shù)為0,實(shí)際工作中此類現(xiàn)象出現(xiàn)頻率較大、檢修所耗工作量大，具體原因可歸為如下幾方面：
(1)其他設(shè)備檢修過程中，未關(guān)閉采集器即斷電，長期操作，導(dǎo)致采集器燒壞；
(2)管理人員或其他工作人員人為將采集器斷電或?qū)⒉杉骶W(wǎng)線拔掉，導(dǎo)致傳輸信號(hào)中斷；
(3)由于網(wǎng)絡(luò)被限制，導(dǎo)致采集器網(wǎng)關(guān)無法正常上傳數(shù)據(jù)；
(4)由于管理人員疏忽，導(dǎo)致電線被切斷造成數(shù)據(jù)丟失；
(5)部分?jǐn)?shù)據(jù)使用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)不穩(wěn)定.
針對數(shù)據(jù)丟失狀況的幾種影響因素，組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行以下幾方面整頓：
(1)規(guī)范管理制度.通過張貼管理守則于采集箱旁以及對管理人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)培訓(xùn)，對管理人員的不當(dāng)操作進(jìn)行指正；
(2)采集設(shè)備檢修.通過總結(jié)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的設(shè)備損壞等問題，聯(lián)系維修人員進(jìn)行設(shè)備維修、更換；
(3)平臺(tái)操作系統(tǒng)升級.通過對能耗監(jiān)測平臺(tái)的運(yùn)用，針對平臺(tái)功能中發(fā)現(xiàn)的問題，聯(lián)系廠商進(jìn)行改進(jìn)升級，完善平臺(tái)的實(shí)際操作性；
(4)定期請其他院校有關(guān)方面的專家進(jìn)行指導(dǎo).
2.公寓能耗情況
2.1對比能耗指標(biāo)，找出高能耗建筑
通過收集各公寓每日、每月、每年的能源消耗情況，用其消耗量分別除以建筑物的面積、使用人數(shù)，得出各個(gè)建筑物單位建筑面積能源消耗量以及人均能源消耗量(見圖1～圖4).
由圖中可以看出，學(xué)生3公寓全年單位建筑面積電耗指標(biāo)；人均電耗、水耗指標(biāo)處于較高水平，而且該公寓建筑面積、入住人數(shù)較大，分別為21311.18m2,2080人，因此將學(xué)生3公寓作為重點(diǎn)用能分析對象.該公寓耗電設(shè)備主要由寢室走廊照明插座用電、電開水爐用電以及運(yùn)營商直放站用電組成.
2.2建筑用水消耗量分析
學(xué)生3公寓不同月份的用水量見圖5(2014年).由圖5可以看出，9月份用水量為7761m3,2月份是寒假，所以該月用水量小(86m3),僅有值班人員少量用水，年間總用水量為47463m3.圖6表示日用水量(2014年10月1日至2014年12月31日)的變化.如圖6所示，非國慶假日每日用水量變化幅度不大，每日平均用水量為150.8m3/日.圖7表示工作日不同時(shí)刻學(xué)生公寓用水量的變化(2014年10月17日),圖8表示節(jié)假日不同時(shí)刻學(xué)生公寓用水量的變化(2014年10月2日).
2.3建筑用電分項(xiàng)能耗分析
根據(jù)調(diào)查，該學(xué)生公寓現(xiàn)住學(xué)生2073人，其中大二學(xué)生765人，大三602人，大四706人；所屬學(xué)院有材料學(xué)院、測勘學(xué)院、電氣學(xué)院、土木學(xué)院、建筑與規(guī)劃學(xué)院以及經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院.根據(jù)能耗監(jiān)測平臺(tái)顯示數(shù)據(jù)，學(xué)生公寓3全年用電量為532422.03kWh,單位面積年總電耗24.98kWh/m2·a.學(xué)生3公寓逐月分項(xiàng)能耗見圖8,可以看出，耗電量低的月份是2月(9254.9kWh/月),大的是12月(62720.9kWh/月).學(xué)生公寓無空調(diào)設(shè)施，另外2月份是寒假，學(xué)生離校，所以2月份的耗電量小，而12月份比較寒冷且晝短夜長，學(xué)生在宿舍時(shí)間長，所以耗電量大，這與劉海燕等[8]研究結(jié)果相似.
2.3.1寢室走廊公共耗電情況及節(jié)能潛力分析
由逐月寢室走廊能耗可以看出，寒暑假期間用電量明顯較低，這是由于大量學(xué)生離校，寢室入住人數(shù)少，照明插座用電量大幅度減少.長春地處冬季嚴(yán)寒地區(qū)，比較各月段用電量發(fā)現(xiàn)，寢室在冬季時(shí)(11月至4月)耗電量較大，這是由于冬季室外溫度低，學(xué)生在寢室停留時(shí)間較長，照明插座用電量大大變大，另外，由于冬季日照時(shí)間變短，寢室照明時(shí)間相對延長，致使照明用電量增加.并且一些寢室存在熱水壺、電熱毯、吹風(fēng)機(jī)等大功率違章電器，加大了公寓插座耗電量.
由于寢室、走廊公共用電占全年總用電量的64%,所占比重較高(見圖10).因此，在滿足學(xué)生生活、學(xué)習(xí)的需求下，有效降低寢室、走廊的用電，對降低學(xué)生公寓建筑的能耗有重要作用.寢室、走廊用電較高主要是人為因素造成的.控制學(xué)生個(gè)人用電量是控制公寓用電的主要措施：一是減少學(xué)生寢室逗留時(shí)間.比較各公寓用電情況發(fā)現(xiàn)，大一大二的學(xué)生在圖書館學(xué)習(xí)的時(shí)間相對較長，公寓樓用電較少.大三，大四的學(xué)生課相對較少，寢室停留時(shí)間較長，特別是人均一臺(tái)電腦，加大了公寓用電總量；二是嚴(yán)禁大功率電器的使用.很多學(xué)校將熱水壺、電熱毯、電吹風(fēng)列為違規(guī)電器，禁止學(xué)生公寓使用該電器，從節(jié)能角度看這規(guī)定是有利的.
2.3.2電開水爐耗電情況及節(jié)能潛力分析
電開水爐能耗占公寓能耗的35%,如圖10所示，所占比重較大.由圖12可以看出，正常開水爐每天逐時(shí)耗電量呈規(guī)律性變化，并且有自動(dòng)斷電功能，大大降低了公寓用電.然而學(xué)生3公寓開水爐能耗沒有規(guī)律(見圖13),而且基本上全天處于工作狀態(tài)，嚴(yán)重加大了公寓能耗量.使用監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，非寒暑假期間，該學(xué)生公寓電開水爐逐時(shí)功率為0.5kWh～65kWh,日耗電量650kWh～800kWh,月耗電量8000kWh~25000kWh,全年累計(jì)耗電188143kWh.對比其他學(xué)生公寓，公寓正常電開水爐日耗電量為280kWh~500kWh,可以發(fā)現(xiàn)該學(xué)生公寓電開水爐用電量大，通過實(shí)際調(diào)查，存在管理人員操作不規(guī)范現(xiàn)象，電開水爐運(yùn)行存在不合理時(shí)段，在未使用情況下電耗高達(dá)27276kwh(見圖11),如果加強(qiáng)管理，及時(shí)關(guān)閉電源，電開水爐電耗全年可節(jié)省17%.因此，定期檢查維護(hù)電開水爐的運(yùn)行情況，定時(shí)開關(guān)電開水爐是降低公寓能耗的關(guān)鍵.
3.安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)
3.1概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統(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(chǔ)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(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，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(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。
3.2應(yīng)用場所
適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
3.3系統(tǒng)功能
3.3.1系統(tǒng)概況
平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。
3.3.2用能概況
對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對比、總能耗同環(huán)比對比。
3.3.3用能統(tǒng)計(jì)
對建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)對分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。
3.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)
復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。
3.3.5同比分析
對建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。
3.3.6能源流向圖
能源流向圖展示單棟建筑時(shí)段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標(biāo)值查看。
3.3.7夜間能耗分析
夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對比，支持導(dǎo)出報(bào)表。
3.3.8設(shè)備管理
設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺(tái)賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運(yùn)行。
3.3.9用戶報(bào)告
用戶報(bào)告針對選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。
4.系統(tǒng)硬件配置
5.結(jié)語
(1)對高校學(xué)生公寓能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查分析，可以使學(xué)校管理人員準(zhǔn)確找到不合理用能環(huán)節(jié)，并加以改進(jìn)；
(2)相對而言，學(xué)生公寓用電量差別大，主要是由于人為因素的影響，提高全體師生的節(jié)能意識(shí)是建設(shè)節(jié)約型校園的關(guān)鍵；
(3)高校對能耗檢測平臺(tái)定期進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，建立高校節(jié)能體系，保護(hù)數(shù)據(jù)庫的完整，有利于為高校建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析提供借鑒.
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