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一、背景
據(jù)相關(guān)資料顯示，目前，我國國內(nèi)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(xué)、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(kuò)大，校園建筑面積都比過去有了大幅度的增加。不完全統(tǒng)計(jì)，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(shí)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(xué)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)精確度不高、實(shí)時(shí)性差、延續(xù)性差等等。水電管理部門無法實(shí)時(shí)掌握高校各區(qū)域的水電數(shù)據(jù)及其能耗負(fù)荷的變化，從而無法及時(shí)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(fù)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?xì)夥植紖^(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(xué)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(jìn)行優(yōu)化。
（1）計(jì)量點(diǎn)覆蓋不全面：
東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的用電計(jì)量，僅覆蓋在變配電室、樓宇總進(jìn)處，沒有進(jìn)行用電分項(xiàng)的計(jì)量。用水計(jì)量，總進(jìn)水管依據(jù)市政進(jìn)水計(jì)量，二級用水計(jì)量點(diǎn)僅有少部分有水表，無法細(xì)致反映全校用能情況。需要逐步的健全計(jì)量點(diǎn)以幫助學(xué)校客觀準(zhǔn)確地把握自身能源資源消費(fèi)的狀況，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的第一步，同時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)電度計(jì)量，其運(yùn)行設(shè)備的情況依舊依靠人工巡查，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足安全運(yùn)行的要求，當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行故障、設(shè)備老化等情況時(shí)，無法及時(shí)進(jìn)行故障隔離使得停電范圍不會擴(kuò)大。對于實(shí)驗(yàn)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(shí)時(shí)監(jiān)控來保證用能系統(tǒng)的安全運(yùn)行。同時(shí)北方院校的供熱系統(tǒng)同樣需要運(yùn)行的安全監(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(jì)量統(tǒng)計(jì)依靠人工：
全校的各類用能計(jì)量統(tǒng)計(jì)依靠人工，統(tǒng)計(jì)工作繁雜方法較單一， 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度受人為因素的影響大，并且大量的紙張報(bào)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(zhǔn)確度和及時(shí)性，同時(shí)減少人工的統(tǒng)計(jì)工作量。
三、校園能耗監(jiān)管系統(tǒng)在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)中的應(yīng)用
3.1 項(xiàng)目介紹
東北農(nóng)業(yè)大學(xué)1948年創(chuàng)建于哈爾濱，始稱東北農(nóng)學(xué)院，是中國共產(chǎn)黨在解放區(qū)創(chuàng)辦的第一所普通高等農(nóng)業(yè)院校。安科瑞電氣股份有限公司于2009年9月承接?xùn)|北農(nóng)業(yè)大學(xué)能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工。實(shí)現(xiàn)了對配電室內(nèi)的高壓，低壓進(jìn)線、電容補(bǔ)償、聯(lián)絡(luò)、出線回路進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。Acrel-5000型能源管理系統(tǒng)預(yù)留了擴(kuò)展接口，可方便進(jìn)行擴(kuò)展。
Acrel-5000型能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對東北農(nóng)業(yè)大學(xué)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(hù)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(xiàng)目中包括M4/M5中壓保護(hù)、ACR系列網(wǎng)絡(luò)儀表、DTSD三相終端計(jì)量表，遠(yuǎn)傳水表、氣表及冷/熱量表，實(shí)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)的最上層部分，主要由能源管理系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS等組成。
3.3 參照標(biāo)準(zhǔn)
3.4 設(shè)備配置列表
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(biāo)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(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動計(jì)量裝置實(shí)時(shí)采集，通過自動傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心。
上位機(jī)軟件采用Acrel–5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)，通過軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計(jì)等，完成了上位機(jī)軟件監(jiān)控及管理功能。
 
圖2 能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測 圖3 分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
 
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(biāo)準(zhǔn)的手工信息錄入界面，可對各棟監(jiān)控建筑的基本信息進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測
系統(tǒng)采集站定時(shí)采集各監(jiān)控點(diǎn)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(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)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(jìn)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(jì)建筑或片區(qū)能耗的時(shí)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(bào)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(jìn)行同、環(huán)對比分析，確立標(biāo)桿值并對各監(jiān)控點(diǎn)的能耗情況進(jìn)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(bào)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(jìn)程，幫助建立分散控制和集中管理機(jī)制，大大提高了管理效率和管理質(zhì)量，同時(shí)還建立了校園的能源公示機(jī)制，促進(jìn)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(shí)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(qiáng)對各類能耗的管理，必須依靠現(xiàn)代科技手段。校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)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(shí)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(jìn)行遠(yuǎn)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(xué)節(jié)能管理的主要組成部分，在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)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(xiàn)】
[1]《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》
[2]《建筑節(jié)能改造示范高校實(shí)施方案大綱》
[3]《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2011》
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