一、背景

據相關資料顯示，目前，我國國內建筑能耗已經占全社會總能耗的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。不完全統計，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。實現高校建筑節能，建設綠色節約型校園勢在必行。

本文以東北農業大學為例，探討校園能耗監管系統的應用。

二、校園能耗監管的現狀及建立能耗監管系統的重要性

    1．高校建筑能耗分布。目前，我國絕大多數高等院校的電、水、氣采用人工管理模式。人工抄表存在諸多缺陷。如數據精確度不高、實時性差、延續性差等等。水電管理部門無法實時掌握高校各區域的水電數據及其能耗負荷的變化，從而無法及時做出可行性調整，制定相應的管理制度。

高等院校建筑類型多、功能劃分區較復雜。主要由以下區域構成，多種能源消耗并存于每個區域，電、水能源的消耗分布于每個區域中，燃氣分布區域相對單一以生活區為主。

功能劃分區	組成部分
公共區	教學區、實驗樓、行政辦公樓、培訓中心
生活區	學生公寓、食堂、配套服務設施
體育運動區	體育館、活動中心
公共綠化區	校園綠化

 

2．能耗監測中的問題。根據對東北農業大學校園情況和各用能系統的調研以及現場勘測結果分析，能耗的監測需要從以下三個方面進行優化。

（1）計量點覆蓋不全面：

東北農業大學的用電計量，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，實現精細化管理的第一步，同時為制定有效的節能節約資源措施提供基礎資料。

（2）用能系統缺乏實時監控：

變配電室是校園內的電力中樞，目前僅采用電度表實現電度計量，其運行設備的情況依舊依靠人工巡查，遠遠不能滿足安全運行的要求，當出現運行故障、設備老化等情況時，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量也沒有監測和保障。需要通過建立實時監控來保證用能系統的安全運行。同時北方院校的供熱系統同樣需要運行的安全監測，可增加智能控制，通過電動調節閥的開閉來控制熱量，合理用能。

（3）計量統計依靠人工：

全校的各類用能計量統計依靠人工，統計工作繁雜方法較單一， 數據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。需要豐富數據分析的方法，并提高準確度和及時性，同時減少人工的統計工作量。

 

三、校園能耗監管系統在東北農業大學中的應用

3.1 項目介紹

    東北農業大學1948年創建于哈爾濱，始稱東北農學院，是中國共產黨在解放區創辦的第一所普通高等農業院校。安科瑞電氣股份有限公司于2009年9月承接東北農業大學能源管理系統的設計及施工。實現了對配電室內的高壓，低壓進線、電容補償、聯絡、出線回路進行遠程監控。Acrel-5000型能源管理系統預留了擴展接口，可方便進行擴展。              

    Acrel-5000型能源管理系統實現了對東北農業大學的校園能耗監測，現場設備全集中在同一個配電室中，業主的電氣值班室就近安排在配電室旁，本系統監控中心也安置在該值班室中。系統組網采用常見的3層結構，即站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

3.2 組網結構  見圖1

圖1  組網結構圖

 現場設備層主要是連接于網絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構建該配電系統必要的基本組成元素。該項目中包括M4/M5中壓保護、ACR系列網絡儀表、DTSD三相終端計量表，遠傳水表、氣表及冷/熱量表，實現現場設備的監測和管理。

網絡通訊層是由通訊服務器、接口轉換器及總線網絡等組成。該層是數據信息交換的橋梁。

站控管理層是針對配電網絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統的最上層部分，主要由能源管理系統軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等組成。

3.3 參照標準

v  GB50052-95	供配電系統設計規范
v  GB50054-95	低壓配電設計規范
v  DL/T 698	電能信息采集與管理系統
v  GB50198-2005	《公共建筑節能設計標準》
v  JGJ176-2009	《公共建筑節能改造技術規范》（行業規范）
v  DGJ32/TJ11-2010	《公共建筑能耗監測系統技術規程》（江蘇省）
v  DBJ/T14-071-2010	《公共建筑節能監測系統技術規范》（山東省）
v 《國家機關辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數據采集技術導則》
v 《國家機關辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數據傳輸技術導則》

3.4 設備配置列表

名稱	型號、規格	單位	數量	備注
現場設備層
電力儀表等		只	600
站控管理層
工作站主機	RPC-610 Core2 2.8G/2G/500G +鍵鼠	臺	1	華北工控
顯示器	19W"液晶顯示器	臺	1	AOC
UPS電源	MT1000	臺	1	SANTAK
打印機	A4幅面	臺	1
操作臺	鋼木結構含一椅	套	1	上海祥明
能耗分析軟件	系統組態軟件Acrel-5000	套	1	安科瑞
能耗分析軟件	數據存儲軟件Acrel-dbSQL	套	1	安科瑞
能耗分析軟件	電能管理軟件Acrel-EnerSys	套	1	安科瑞
能耗分析軟件	設備驅動軟件Acrel-Driver	套	1	安科瑞
能耗分析軟件	報表分析軟件	套	1	安科瑞
能耗分析軟件	環境監控軟件	套	1	安科瑞
網絡通訊層
工業網絡交換機	D-LINK 8口	臺		D-LINK
工業串口服務器	NPORT5630-16   RS485接口×16	套		MOXA

3.5 Acerl-5000軟件界面

Acrel-5000建筑能耗分析管理系統的能耗數據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據包括建筑基本情況數據采集指標和其它不能通過自動方式采集的能耗數據，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據包括建筑分項能耗數據和分類能耗數據，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據中心。

上位機軟件采用Acrel–5000建筑能耗分析管理系統，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了上位機軟件監控及管理功能。

3.6 Acerl-5000主要功能

①大型公建或樓宇建筑的信息管理

系統提供標準的手工信息錄入界面，可對各棟監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據的功能。

②能耗數據的實時監測

系統采集站定時采集各監控點的儀表參數并上傳至本地建筑能耗分析管理系統數據庫，用戶可于當地實時查詢能耗監測情況。

③建筑分類能耗分析

系統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、其他能源應用量（如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等）

④用能情況的同、環比分析

    統計建筑或片區能耗的時用量、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建筑節能輔助診斷

    系統可提取各能耗數據進行同、環對比分析，確立標桿值并對各監控點的能耗情況進行能耗水平判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報告。

 

四、小結

    通過能源監管系統的建設，深化了節約型校園的建設進程，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量，同時還建立了校園的能源公示機制，促進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，幫助實現持續節能。校園是個功能齊全的社會形態，需要后勤管理的方面面廣量大，傳統的管理方式往往效率較低，難以成效。提高管理節能，加強對各類能耗的管理，必須依靠現代科技手段。校園能耗監測系統是實施各種節能手段的基礎和依據。通過能耗的監測、智能控制，可實現全校能源消耗的分析、成本核算、節能檢測和能耗公示／考核，并配合管理模式進行遠程自動／手動的用能調節。Acrel-5000建筑能耗分析管理系統是東北農業大學節能管理的主要組成部分，在東北農業大學的節約型校園建設過程中發揮著重要的作用。

 

【參考文獻】

[1]《高等學校校園建筑節能監管系統建設技術導則》

[2]《建筑節能改造示范高校實施方案大綱》

[3]《中國建筑節能年度發展研究報告2011》

 

  作者簡介：淮亞利，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電網供配電。

 《建筑能耗監測管理系統設計與應用圖集》（圖集號：ACR12CDX301）由安科瑞電氣股份有限公司及山東省建筑電氣技術情報網主編，本圖集結合安科瑞Acrel-5000能耗監測系統，依據電氣設計規范，滿足國家機關辦公建筑和公共建筑節能監管體系建設的要求，達到綠色建筑用能管理科學化、數據化，實現綠色建筑節能降耗的目的。該圖集的編制得到了中國建筑學會建筑電氣分會、全國建筑電氣設計技術協作及情報交流網的許多專家的關心和支持，參加審閱的專家有丁杰、王東林、王金元、王勇、孫成群、孫勝進、張文才、李炳華、李蔚、楊德才、沈育祥、邵民杰、陳漢民、陳眾勵、陳建飚、周名嘉、俞志敏、洪偉、夏林、郭曉巖、熊江。圖集適用于新建或改擴建的國家機關辦公建筑和公共建筑的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。