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淺談能耗分項(xiàng)計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在某大型公建中的應(yīng)用
閱讀：624 發(fā)布時(shí)間：2022-10-31
摘要：伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑能耗所占商品能源消費(fèi)量的比例居高不下,，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人 民正常生活的影響日益突出，而國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的高能耗問題,，已成為關(guān)乎社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大 問題,，我國(guó)大型公共建筑節(jié)能工作勢(shì)在必行。本文通過Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng) ,對(duì)青島地區(qū)某大型公共建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)能耗分項(xiàng)計(jì)量監(jiān)測(cè),，為今后青島地區(qū)大型公共建筑的節(jié)能改造提 供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和相關(guān)依據(jù),，也為青島地區(qū)乃至全國(guó)建筑能耗分析及建筑行業(yè)相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的制訂提供參考。
關(guān)鍵詞：大型公共建筑；建筑節(jié)能,；分項(xiàng)計(jì)量,；能耗監(jiān)測(cè)；節(jié)能診斷
引言
我國(guó)大型公共建筑雖然數(shù)量不多.但由于電耗指標(biāo)高,，其在民用建筑總能耗中占比有很大,。對(duì)全國(guó)而言，分布在北京,、上海,、廣州、深圳等主要大城市的大型公共建筑總量約為5億m2,不足全國(guó)城鎮(zhèn)建 ,筑總面積的百分之四,，但卻消耗民用建筑總用電量的百分之三十以上。建設(shè)部與財(cái)政部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實(shí)施意見》,，提出到"十一五"期末,，將國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑總能耗下降百分之二十,節(jié)約1000-1500 萬噸標(biāo)煤。因此做好國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建 筑的節(jié)能管理工作,，對(duì)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)具有重要意義,。
本文通過大型公建能耗分項(xiàng)計(jì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)Acrel-5000web，對(duì)青島地區(qū)某大型公共建筑進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)的能耗分項(xiàng)計(jì)量監(jiān)測(cè),，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析,，發(fā)現(xiàn)建筑中存在的用能問題，給大型公建的節(jié)能改造提供依據(jù)和幫助,。
一,、大型公建能耗分項(xiàng)計(jì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)Acrel-5000web
Acrel-5000web建筑能耗分析系統(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)。網(wǎng)絡(luò)化,、單元化,、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱印⒎旨?jí),、分布式智能一體化結(jié)構(gòu),。建立如下層次結(jié)構(gòu)：
圖1 Acrel-5000web系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)架構(gòu)
該系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng),、 數(shù)據(jù)分析展示子系統(tǒng)三大核心部分,，另外還有信息維護(hù)、數(shù)據(jù)上報(bào),、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等幾個(gè)子系統(tǒng),。
數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)利用安裝在現(xiàn)場(chǎng)的具有數(shù)字通 信接口的電計(jì)量表和超聲波冷熱量表采集數(shù)據(jù),，并由 數(shù)據(jù)采集器匯總接收，通過網(wǎng)關(guān)由路由器連接到互聯(lián)網(wǎng),，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸回?cái)?shù)據(jù)中心服務(wù)器,。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)校驗(yàn)、解析接收到的原始數(shù) 據(jù),，并根據(jù)能耗模型拆分計(jì)算得到分類分項(xiàng)數(shù)據(jù),。
數(shù)據(jù)分析展示子系統(tǒng)將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的分類 分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、匯總和整合,，一方面通過靜 態(tài)或者動(dòng)態(tài)的圖表方式將能耗數(shù)據(jù)展示出來,，另一方 面能夠提供針對(duì)第三方的數(shù)據(jù)接入服務(wù)和數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)。建筑用戶及節(jié)能管理部門均可憑密匙在網(wǎng)上查詢的數(shù)據(jù),，得到基本的分析報(bào)告,，發(fā)現(xiàn)建筑的用能問題。
二,、建筑用能評(píng)價(jià)分析指標(biāo)
統(tǒng)計(jì)學(xué)中,，"指標(biāo)"或"指數(shù)"(index)通常是 指一種對(duì)比性的量化分析指標(biāo).可以運(yùn)用"指標(biāo)"或 "指數(shù)"定量地考察社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的各種問題。本 文中,，提出了一系列用于考察大型公共建筑用能狀況的指標(biāo),，這些指標(biāo)可以反映大型公共建筑能源消耗方方面面、具體共性的特點(diǎn),，具有可比性,。本文主要采用單位服務(wù)量能耗指標(biāo)。所謂單位服務(wù)量能耗指標(biāo),，就是將建筑中各分項(xiàng)能耗除以其承擔(dān)的某種服務(wù)量,，如面積，人數(shù)等,。
對(duì)于大型公共建筑,，由于青島地區(qū)目前還尚無大 型公共建筑能源消耗基本數(shù)據(jù)，故可采用北京地區(qū)各單位服務(wù)量能耗指標(biāo)的限值作為本次測(cè)試的參考如表1,。
表1北京市各類大型公共建筑單位服務(wù)量能耗指標(biāo)限值(kW-h/ (m2-a))
三,、建筑基本信息及裝表方案
該建筑為青島市某綜合性辦公樓，建筑采用框架結(jié)構(gòu)玻璃幕墻,，主立面朝南,，建筑高度為90 m, 地上19層，地下2層,，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.2 m,總體建 筑面積33000 m2.空調(diào)面積15000 m2,車庫(kù)面積約1600 m2,辦公人員約600人,。其中地下二層為設(shè) 備層和車庫(kù)，地下一層為廚房和餐廳，地上一層,、二 層,、三層主要為大廳，會(huì)議室等,。四層到十九層為標(biāo)準(zhǔn)層,，主要為辦公室。工作人員上下班時(shí) 間為9： 00~17： 30,每周工作5天,。
該建筑采用集中式冷熱源,，夏季由2臺(tái)離心式 制冷機(jī)組提供冷量，冬季采用殼管式換熱器與市熱 電公司蒸汽進(jìn)行換熱提供熱量.利用采暖泵進(jìn)行熱 水循環(huán),，冬夏季末端均采用風(fēng)機(jī)盤管,。樓內(nèi)共有6部 電梯，其中4部客梯,，2部消防梯,。廚房蒸飯采用蒸 汽，設(shè)有冷庫(kù)1處.多臺(tái)冰柜,。樓內(nèi)有生活熱水(包 括餐廳熱水及浴室用水)。大樓每層在東西兩端各設(shè)有 1臺(tái)電開水器供給飲用熱水,。
該辦公樓地下二層設(shè)10/0.4 kV變配電所,，2臺(tái)變壓器，17個(gè)配電柜,。為清晰了解該建筑的配電系統(tǒng)構(gòu) 成,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果和原建筑的配電系統(tǒng)圖紙進(jìn)行了配電系統(tǒng)圖的繪制.綜合考慮是否具備裝表?xiàng)l件. 原支路是否已有其他電表.可否進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳等條 件,，確定分項(xiàng)計(jì)量的裝表方案，將日常使用較多,功率較大的用電設(shè)備安裝電計(jì)量表,，共計(jì)裝表36路,。
四、建筑用電分項(xiàng)計(jì)量監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析
本文以一年為單位分析該建筑的用電情況,，圖 2為該建筑2008年4月~2009年3月的各設(shè)備用 電圖,，可以看出該建筑制冷季的7、8月份用電量多,，處于過渡季的4,、5、10,、11月份用電量較少,。由于青島地區(qū)屬海洋性氣候，7,、8月份氣溫高,，室內(nèi)冷濕負(fù)荷較高，空調(diào)系統(tǒng)用電也較多，故整個(gè)建筑的用電量也很多,；而4,、5. 10. 11月份青島氣候宜人，溫濕度適宜,，室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)不運(yùn)行,，整個(gè)建筑用電量較少。進(jìn)入12月份后氣溫降低,，室內(nèi)采暖系統(tǒng)開始運(yùn)行,，電耗也隨之上升。
因此下面分別對(duì)制冷季,，過渡季,，供暖季該建 筑中不同性質(zhì)的設(shè)備用電進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，見圖3~圖 5,。本文中制冷季為6月22日~9月30日,，采暖季為11月15 H-次年4月5日，其余為過渡季,。
圖2建筑各設(shè)備分項(xiàng)用電圖
圖3制冷季不同性質(zhì)設(shè)備用電比例
圖4過渡季不同性質(zhì)設(shè)備用電比例
圖3為制冷季不同性質(zhì)設(shè)備用電比例,。該段時(shí)間 建筑總用電為58.2萬kW-h,空調(diào)系統(tǒng)(包括制冷機(jī) 組.冷凍泵,冷卻泵，冷卻塔,，風(fēng)機(jī)盤管等設(shè)備,，下文同)用電24.6萬kW h,占總建筑用電的百分之四十三。照 明插座(主要包括公共應(yīng)急照明,，夜景照明及辦公室 內(nèi)照明,、插座設(shè)備，下文同)用電14.2萬kW-h,占總 建筑用電的百分之二十四,。由于該建筑為綜合性辦公建筑,，主要是辦公，故除空調(diào)系統(tǒng)用電外照明插座所占 比例較大,。
圖4為過渡季不同性質(zhì)設(shè)備用電比例圖,。該段時(shí) 間建筑總用電為38.3萬kW h,照明插座用電16.6萬 kW-h,占總建筑用電的百分之四十四?？照{(diào)系統(tǒng)用電為0.9萬 kW-h,占總用電量的百分之二,。由于青島地區(qū)10月份初期天氣還較熱，空調(diào)系統(tǒng)可能會(huì)根據(jù)天氣情況在中午（圖5）采暖季不同性質(zhì)設(shè)備用電比例,。
圖5為供暖季不同性質(zhì)設(shè)備用電比例圖,。該段時(shí) 間建筑總用電為52.6萬kW h,照明插座用電16.6萬 kW-h,較熱時(shí)運(yùn)行一段時(shí)間，故在過渡季仍有用電量,。占總建筑用電的百分之三十六,?？照{(diào)系統(tǒng)中制冷機(jī)組仍有3547 kW h的用電，占總用電量的百分之一,。采暖泵及 風(fēng)機(jī)盤管用電為7.26萬kW-h,占總用電量的百分之十四,，制冷機(jī)組在供暖季仍有百分之一的電耗，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)診斷這是由于在冬季為了使?jié)櫸加捅３忠欢ǖ臏囟?冷機(jī)停機(jī) 但不斷電,，控制柜及潤(rùn)滑油加熱器系統(tǒng)耗電造成,。而冷機(jī)只需在開機(jī)前提前24 h預(yù)熱即可，因此在非制冷 季冷機(jī)可斷電,。
五,、建筑各設(shè)備單位面積年用電能耗指標(biāo)分析
為了綜合評(píng)價(jià)該建筑的用電情況.同時(shí)便于同類 建筑之間的橫向比較，下面運(yùn)用建筑用電評(píng)價(jià)指標(biāo),， 分析該建筑各用電設(shè)備用電量,，結(jié)果見表2。
表2該建筑各分項(xiàng)設(shè)備單位面積年用電量
通過表2可以看出該辦公樓單位面積建筑總用電量47.62 kW-h/(m2a),文獻(xiàn)[3]中的能耗調(diào)查結(jié)果顯示,，北京市機(jī)關(guān)辦公樓單位面積電耗在40-150 kW h/(m2a)之間.文獻(xiàn)[2]建議北京地區(qū)辦公樓單位面積建筑總用電量指標(biāo)限值為75 kW-h/(m2a)(表1),。可見本辦公樓總體能耗不是很高,。
由于照明,、插座一般混用同一線路，因此對(duì)照 明,、插座進(jìn)行整體分析,。由表2可以看出該建筑照明 插座的單位面積用電量為15.24 kW-h/(m2a),而北 京地區(qū)的照明和插座設(shè)備單位面積用電量之和為37 kW-h/(m2a)。該建筑照明插座能耗較低的原因可能 為該建筑人員密度較小,，每間辦公室面積為20~30 m2,辦公人員一般為2~4名，插座設(shè)備也較少,，部分辦公室甚至只有照明燈具和風(fēng)機(jī)盤管,，且整個(gè)建筑 的能耗也較低。
電梯單位面積用電量為1.94 kW?h/(m2a),。亦低于北京地區(qū)的電梯3.0 kW-h/(m2a)的單位面積用電量,。而電開水器、廚房,、給排水等設(shè)備用電目前還沒有明確的能耗指標(biāo),，且這些設(shè)備的用電量也因建筑的功能不同而有所差異。
本建筑中,，空調(diào)系統(tǒng)單位面積年用電量為17.26 kW h/(m2a),，供暖系統(tǒng)單位面積年用電量為4.85 kW-h/(m2a),則暖通空調(diào)單位面積年用電量為22.11 kW-h/(m2a),低于北京地區(qū)的單位面積暖通空調(diào)用電指標(biāo)限值26 kW-h/(m2a)(表1)。由于青島地處黃 海之濱,，受海洋氣候的影響十分明顯,，空氣濕潤(rùn),，溫度適中，四季分明,。年平均氣溫為12.3,，C,日平均氣 溫高于30°C的炎熱天氣很少出現(xiàn)，所以青島沒有酷暑,，冬季雖然風(fēng)大氣溫低,，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。但無嚴(yán)寒,；而北京地區(qū)為典型的暖溫帶半濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候,，夏季炎熱多雨.除山區(qū)外平原地區(qū)各月平均溫度 都在24°C以上，冬季寒冷漫長(zhǎng),，長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月,，有3個(gè)月(12~2月)平均氣溫低于0°C。故青島地區(qū)的暖通空調(diào)單位面積用電量必然低于北京地區(qū),。
通過上述的分析可知該建筑能耗指標(biāo)多低于北京地區(qū)的同類建筑,，但并不能就說明該建筑的節(jié)能工 作做得很好，畢竟青島地區(qū)的能耗利用情況不同于北京地區(qū),，北京地區(qū)的能耗指標(biāo)在青島地區(qū)并不一定適 用,。
因此對(duì)該建筑的用電系統(tǒng)進(jìn)行分析診斷，通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析,，發(fā)現(xiàn)該建筑存在的主要問題有：(1)照明插座,，風(fēng)機(jī)盤管、公共應(yīng)急照明存在夜 間不關(guān)等人為浪費(fèi)現(xiàn)象,；(2)空調(diào)系統(tǒng)"大流量,、小溫差"現(xiàn)象嚴(yán)重，制冷機(jī)組和循環(huán)泵選型過大.以 致空調(diào)系統(tǒng)的能效比較低,；造成電能的大量浪費(fèi)等,； (3)電開水器實(shí)際供應(yīng)熱水量遠(yuǎn)大于實(shí)際需要量?？梢娫摻ㄖ嬖谳^大的節(jié)能潛力,。
六、建筑能耗分析系統(tǒng)
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(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,，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(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐,。用戶可按照國(guó)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(jí)以上管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告,。
2.應(yīng)用場(chǎng)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(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì),、施工和運(yùn)行維護(hù)。
七,、系統(tǒng)功能
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,。
2.用能概況
對(duì)建筑、部門,、區(qū)域,、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對(duì)比,，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢(shì)、當(dāng)月逐日趨勢(shì)曲線,、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比,、總能耗 同環(huán)比對(duì)比。
3.用能統(tǒng)計(jì)
對(duì)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(duì)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,。
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(duì)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,。
5.同比分析
對(duì)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,。
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,。
7.夜間能耗分析
夜間能耗以表格,、曲線、餅圖等形式對(duì)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(duì)比,，支持導(dǎo)出報(bào)表,。
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,。
9.用戶報(bào)告
用戶報(bào)告針對(duì)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(shì)，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結(jié)果,，針對(duì)用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析,，報(bào)告可編輯。
八,、系統(tǒng)硬件配置
九,、結(jié)語(yǔ)
本文通過對(duì)周期為一年的測(cè)試數(shù)據(jù)的分析與處理。得岀該大型公共建筑目前的用電現(xiàn)狀,，主要有：該建筑處于制冷季的7. 8月份用電量多,， 過渡季用電量少。制冷季空調(diào)系統(tǒng)占該時(shí)期總建筑 用電的百分之四十三,。照明插座占總建筑用電的百分之二十四,；過渡季照明插座占該時(shí)期總建筑用電的百分之四十四.空調(diào)系統(tǒng)占 總建筑用電量的百分之二,；供暖季照明插座用電占該時(shí)期總建筑用電的百分之三十六。采暖泵及風(fēng)機(jī)盤管用電占總用電量的百分之十四,。
通過分析該建筑的用電評(píng)價(jià)指標(biāo),，雖然該建筑的各分項(xiàng)能耗指標(biāo)多低于北京地區(qū)同類建筑的能耗，但仍存在諸多的用電浪費(fèi)現(xiàn)象,，該建筑仍有較大的節(jié)能潛力,，應(yīng)通過加強(qiáng)工作人員的行為節(jié)能.調(diào)整設(shè)備運(yùn)行管理制度，并對(duì)部分用電設(shè)備采取相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)措施等對(duì)該建筑進(jìn)行一定的節(jié)能改造,，降低其在使用過程中的能耗,。
建筑節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，是不斷完善,，不斷前進(jìn)的過程,，因此應(yīng)對(duì)建筑用能系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷 監(jiān)測(cè)，完善積累測(cè)試數(shù)據(jù).不斷的發(fā)現(xiàn)建筑的用能問題,，并進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能改造,，以降低建筑物的使用能耗。同時(shí)可對(duì)青島地區(qū)其他典型公共建筑進(jìn)行測(cè)試,。為青島地區(qū)建筑定額用能的制定提供參考,。