淺析建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

摘要：本文介紹了福建省建筑能耗監(jiān)測(cè)工作開展和福建省公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)情況，從能耗監(jiān)測(cè)范圍、數(shù)據(jù)上傳要求、系統(tǒng)安裝驗(yàn)收等三個(gè)方面，闡述了建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，說明了平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳流程及建筑能耗監(jiān)測(cè)的意義。通過以上內(nèi)容的闡述，以期在今后的工程項(xiàng)目中，可以積極地促進(jìn)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行更加規(guī)范化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：公共建筑;能耗監(jiān)測(cè);分項(xiàng)能耗;分類能耗

0 引言 

    近年來，辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出。福建省“十三五”節(jié)能目標(biāo)中關(guān)于能耗增量控制要求是到2020年全省控制在2320萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)。提升建筑節(jié)能監(jiān)管和運(yùn)行維護(hù)管理水平是深化建筑節(jié)能的重要途徑之一。

    在政策方面，我省陸續(xù)發(fā)布了《福建省公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T13－158－2012)、《福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于開展公共建筑能耗監(jiān)測(cè)工作的通知》(閩建科［2018］7號(hào))等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文件，明確建筑能耗監(jiān)測(cè)的范圍、數(shù)據(jù)對(duì)接、安裝驗(yàn)收等內(nèi)容。

    福建省公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“省級(jí)平臺(tái)”)于2017年12月底建成并投入使用。目前已接入609棟建筑能耗，45個(gè)項(xiàng)目的可再生能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)(包括太陽能熱水系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng))，平均每天的接入量為1～2棟建筑。省級(jí)平臺(tái)的主要功能是能耗監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)，具備建筑能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、能耗分類對(duì)比、異常報(bào)警等匯總與分析能力。此外，省級(jí)平臺(tái)還包括綠色建筑、可再生能源、能耗統(tǒng)計(jì)和能源審計(jì)等其他功能。省級(jí)平臺(tái)向上可與住建部建筑能耗平臺(tái)對(duì)接，完成數(shù)據(jù)上報(bào);向下可與各地市市級(jí)平臺(tái)完成數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述 

    建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指通過在建筑物內(nèi)安裝分類和分項(xiàng)能耗計(jì)量裝置，采用遠(yuǎn)程傳輸?shù)仁侄渭皶r(shí)采集能耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)建筑能耗的在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和動(dòng)態(tài)分析功能的硬件和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。該系統(tǒng)主要由計(jì)量裝置設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理展示層、數(shù)據(jù)上傳層五大部分組成。每棟建筑通過建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞〖?jí)平臺(tái)。

    能耗分項(xiàng)計(jì)量與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過對(duì)建筑能耗的實(shí)時(shí)計(jì)量、分析，清楚地了解建筑內(nèi)的能耗。管理人員可通過比較分析建筑能耗數(shù)據(jù)后得到建筑當(dāng)前所存在的問題。該系統(tǒng)建成后將主要實(shí)現(xiàn)以下功能:

      (1)用能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):實(shí)現(xiàn)對(duì)本建筑主要能耗的計(jì)量總量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。

      (2)用能統(tǒng)計(jì):實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑用能數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析和比較，并以表格或圖表形式輸出，為用能運(yùn)行管理提供依據(jù)。

      (3)數(shù)據(jù)上報(bào):向省平臺(tái)上報(bào)總體能耗數(shù)據(jù)。

      (4)數(shù)據(jù)共享:實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的資源共享。

2 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

2.1能耗監(jiān)測(cè)范圍

    根據(jù)建筑物規(guī)模和性質(zhì)，明確本建筑物是否需要設(shè)置能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。按照《福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于開展公共建筑能耗監(jiān)測(cè)工作的通知》(閩建科［2018］7號(hào))文件要求，自2018年2月1日起，下列類型的公共建筑應(yīng)同步設(shè)計(jì)、安裝能耗在線監(jiān)測(cè)分項(xiàng)計(jì)量裝置并上傳數(shù)據(jù):

      (1)公共建筑項(xiàng)目:按照《福建省綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ13－197－2017)第9.2.17條規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)的新建辦公建筑、1萬m2以上的公共建筑;

      (2)建筑節(jié)能示范項(xiàng)目:由省、市建設(shè)主管部門公布的公共建筑節(jié)能改造示范項(xiàng)目、可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目;

      (3)節(jié)約型校園:根據(jù)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、教育部關(guān)于印發(fā)<節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)示范項(xiàng)目驗(yàn)收管理辦法(試行)>的通知》(建科〔2014〕85號(hào))有關(guān)節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)驗(yàn)收要求，獲得中央財(cái)政資金補(bǔ)助的節(jié)約型示范高校，包括廈門大學(xué)、福州大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、福建師范大學(xué)、集美大學(xué)、福建工程學(xué)院等。

2.2數(shù)據(jù)上傳

2.2.1分類能耗

    根據(jù)建筑用能類別，分類能耗數(shù)據(jù)采集指標(biāo)有6項(xiàng):水耗、電耗、燃?xì)狻⒓泄岷臒?、集中供冷耗冷和其他，其他包含燃油、煤、集中熱水、可再生能源等?/p>

2.2.2分項(xiàng)能耗

    新建建筑與既有建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分項(xiàng)能耗設(shè)置要求有所區(qū)別。主要是考慮到，既有建筑配電線路已安裝完畢并運(yùn)行，如果為了拆分分項(xiàng)，而進(jìn)行線路改造的話，經(jīng)濟(jì)成本比較大，對(duì)建筑正常運(yùn)行也有一定的影響。比如用電的分項(xiàng)中，既有建筑安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只要求照明插座系統(tǒng)用電數(shù)據(jù)上傳即可，但對(duì)于新建建筑，則要求把照明插座系統(tǒng)用電為室內(nèi)照明、室內(nèi)插座、公共區(qū)域照明和應(yīng)急照明、室外景觀照明等進(jìn)行分項(xiàng)上傳。分項(xiàng)要求具體詳見表1。

表1 能耗分項(xiàng)表

2.2.3其它技術(shù)要求

    除了以上規(guī)定外，能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

      (1)設(shè)計(jì)時(shí)需標(biāo)注計(jì)量裝置的安裝位置，簡(jiǎn)述系統(tǒng)的構(gòu)成，明確表具數(shù)量和系統(tǒng)配置。

      (2)電能表選型應(yīng)符合以下規(guī)定:①電能表精度等級(jí)應(yīng)不低于1.0及;②電能表性能參數(shù)應(yīng)符合《多功能電度表》(DL/T614)、《交流電測(cè)量設(shè)備》(GB/T17215)的規(guī)定，或由具有計(jì)量資格的電力設(shè)備檢測(cè)單位檢驗(yàn)合格。③電流互感器精度等級(jí)應(yīng)不低于0.5級(jí)。

      (3)數(shù)字水表選型與配置應(yīng)符合以下規(guī)定:①數(shù)字水表精度等級(jí)不應(yīng)低于2.5級(jí);②數(shù)字水表性能參數(shù)應(yīng)符合《封閉滿管道水流量的測(cè)量飲用冷水水表與熱水水表》(GB/T778)的規(guī)定。

2.3安裝驗(yàn)收

    公共建筑項(xiàng)目應(yīng)嚴(yán)格按照《福建省建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》(DBJ/T13－83－2013)進(jìn)行節(jié)能分部工程驗(yàn)收，建設(shè)單位應(yīng)同步出具《福建省樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建筑基本信息和能耗數(shù)據(jù)確認(rèn)表》作為能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝和數(shù)據(jù)上傳完成的證明材料。

    公共建筑節(jié)能改造、可再生能源建筑應(yīng)用等示范項(xiàng)目按設(shè)計(jì)要求安裝完成建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳功能，建設(shè)單位在申請(qǐng)示范驗(yàn)收時(shí)應(yīng)出具經(jīng)市級(jí)平臺(tái)審核通過的《福建省樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建筑基本信息和能耗數(shù)據(jù)確認(rèn)表》。

3 數(shù)據(jù)上傳 

3.1基本要求

    為了確保能耗數(shù)據(jù)對(duì)接，必須規(guī)范數(shù)據(jù)上傳程序，統(tǒng)一數(shù)據(jù)上傳標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以及按時(shí)上傳能耗數(shù)據(jù)。

      (1)規(guī)范數(shù)據(jù)上傳程序:樓宇、市級(jí)公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)、省級(jí)公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)3個(gè)層級(jí)順序進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)上傳。

      (2)傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議:樓宇和市級(jí)平臺(tái)之間能耗數(shù)據(jù)上傳協(xié)議按《福建省樓宇能耗數(shù)據(jù)和市級(jí)公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)通信協(xié)議》要求。市級(jí)平臺(tái)和省級(jí)平臺(tái)之間能耗數(shù)據(jù)上傳按《福建省市級(jí)和省級(jí)公共建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)能耗數(shù)據(jù)通信協(xié)議》要求。

3.2上傳流程

    樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝完畢后，根據(jù)、省市級(jí)平臺(tái)相關(guān)文件、《福建省公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約等技術(shù)要求，進(jìn)行平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)接，數(shù)據(jù)上傳流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)對(duì)接流程圖

    主要包括以下幾個(gè)方面:

      (1)平臺(tái)技術(shù)人員審核實(shí)施單位提交相關(guān)材料準(zhǔn)確性，并為對(duì)接建筑提供對(duì)接協(xié)議和對(duì)接端口;

      (2)能耗數(shù)據(jù)上傳過程中，技術(shù)人員觀察分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)聯(lián)系反饋給接入方。

      (3)數(shù)據(jù)對(duì)接成功后，出具《福建省樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建筑基本信息和能耗數(shù)據(jù)確認(rèn)表》，作為驗(yàn)收依據(jù)。

4 安科瑞能耗監(jiān)控系統(tǒng)介紹 

    Acrel-5000能耗在線監(jiān)測(cè)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(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對(duì)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，節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源審計(jì)，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(jí)以上人民管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源審計(jì)報(bào)告。

4.1平臺(tái)結(jié)構(gòu)

    Acrel-5000能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用現(xiàn)場(chǎng)總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和檢測(cè)設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱?、分?jí)、分布式智能結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：

圖2 能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2平臺(tái)功能

    (1)系統(tǒng)可按使用年份統(tǒng)計(jì)建筑物各分類能耗——電、水、氣、集中供熱、集中供冷以及其它能源消耗量，自動(dòng)折算成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量，從而反映建筑物當(dāng)年各分類能耗用能和綜合能耗。系統(tǒng)以餅圖形式展示建筑4大用電分項(xiàng)能耗的占比情況。系統(tǒng)以曲線圖形展現(xiàn)各類能耗的消耗的消耗趨勢(shì)，便于業(yè)主方實(shí)時(shí)直觀掌握能源消耗情況。

    (2)系統(tǒng)可以根據(jù)分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當(dāng)日和當(dāng)月的用能峰值。顯示當(dāng)日用能、當(dāng)月用能、當(dāng)年用能與昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況。以條形顯示過去48小時(shí)、31天、12個(gè)月、3年的能耗情況。右上角顯示過去15分鐘曲線（電表顯示功率曲線，流量表顯示流速曲線）。

    (3)系統(tǒng)依據(jù)建筑物能源消耗的分布情況進(jìn)行能耗計(jì)量點(diǎn)的選取和設(shè)置，使得能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以覆蓋整個(gè)建筑物。系統(tǒng)使用者可通過相關(guān)界面調(diào)取該建筑物各能耗節(jié)點(diǎn)的能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計(jì)量誤差。

    (4)系統(tǒng)依據(jù)住建部分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集導(dǎo)則，將建筑物耗電分為照明插座、空調(diào)、動(dòng)力和特殊用電進(jìn)行計(jì)量裝置選型和設(shè)置，并按用能區(qū)域或功能區(qū)域等劃分并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以報(bào)表和同、環(huán)比棒圖形式展現(xiàn)該區(qū)域的能源消耗。

    (5)系統(tǒng)可針對(duì)能源消耗量大的設(shè)備或區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位，便于管理層制定節(jié)能績(jī)效考核制度，推動(dòng)節(jié)能降耗的執(zhí)行。為用能設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案，長(zhǎng)期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過程中的能效分析結(jié)果，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。

    (6)系統(tǒng)提供分級(jí)權(quán)限管理功能，對(duì)具備權(quán)限用戶提供開放的信息維護(hù)接口，用戶可自行對(duì)建筑和系統(tǒng)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)計(jì)量點(diǎn)的信息進(jìn)行增、刪、改和查詢，建筑物信息包括建筑類型、建設(shè)年代、建筑面積、建筑物人員數(shù)量等。系統(tǒng)還對(duì)無法自動(dòng)采集的計(jì)量信息提供手動(dòng)錄入功能，便于使用者掌握建筑物總體能耗情況。

4.3數(shù)據(jù)上傳

    安科瑞能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按照用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺(tái)接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎(chǔ)信息、計(jì)量器具信息、用能數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級(jí)或平臺(tái)，上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或超時(shí)（網(wǎng)絡(luò)故障），將重發(fā)數(shù)據(jù)，直至接收成功反饋消息。

4.4能源計(jì)量表具選型

5 結(jié)論 

    抓好新建建筑節(jié)能，發(fā)展綠色建筑，實(shí)施既有建筑節(jié)能改造，推廣可再生能源建筑應(yīng)用，發(fā)展裝配式建筑都是為了實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)。建設(shè)分項(xiàng)計(jì)量與能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可確保能源的髙效使用，控制建筑運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)促進(jìn)政策的制定、能耗定額制度的推廣、節(jié)能改造等方面具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)： 

[1]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2018[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2018.

[2]謝竹雯.福建省建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析[J].福建建設(shè)科技,2020(03):99-101.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版