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淺談高校公寓能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)節(jié)能數(shù)據(jù)分析
點(diǎn)擊次數(shù):836 更新時(shí)間:2023-03-02

韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要:能耗監(jiān)測(cè)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(duì)象,為了更好地研究建筑物能耗趨勢(shì)的動(dòng)態(tài)分析,挖掘節(jié)能潛力,提高監(jiān)測(cè)平臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面性與可信性,對(duì)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(cè)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(guó)內(nèi)對(duì)公共建筑節(jié)能的研究主要集中在大型辦公樓、商場(chǎng)等建筑物,對(duì)高校建筑能耗監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析的研究比較少.我國(guó)高校單位建筑面積能耗顯著高于全國(guó)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(cè)體系已經(jīng)初步建成,并且開始通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)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(duì)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(shì)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(wàn),男生占70%,女生占30%.該校目前對(duì)11棟學(xué)生公寓的能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè),建筑基本信息見(jiàn)表1.
 
 
1.1用水能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案
     用水能耗是校園能耗監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的重要分類之一,其監(jiān)測(cè)是通過(guò)對(duì)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(duì)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(duì)供水監(jiān)測(cè)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(guò)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(guò)能耗檢測(cè)平臺(tái),對(duì)學(xué)校用水量逐期監(jiān)測(cè),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(cè)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(duì)總支路、電開水器以及運(yùn)營(yíng)商直放站設(shè)備進(jìn)行計(jì)量.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)支路數(shù)量,對(duì)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(cè)平臺(tái),通過(guò)能耗檢測(cè)平臺(tái)對(duì)學(xué)校用電量逐期監(jiān)測(cè),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(cè)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)
     能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作主要包括:采集設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)巡檢;平臺(tái)監(jiān)測(cè)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(cè)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(guò)程中,未關(guān)閉采集器即斷電,長(zhǎng)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(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)不穩(wěn)定.
    針對(duì)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(guò)張貼管理守則于采集箱旁以及對(duì)管理人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)培訓(xùn),對(duì)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(guò)總結(jié)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的設(shè)備損壞等問(wèn)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(jí).通過(guò)對(duì)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)用,針對(duì)平臺(tái)功能中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,聯(lián)系廠商進(jìn)行改進(jìn)升級(jí),完善平臺(tái)的實(shí)際操作性;
    (4)定期請(qǐng)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(duì)比能耗指標(biāo),找出高能耗建筑
     通過(guò)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(jiàn)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(duì)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(yíng)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(jiàn)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(guó)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(cè)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(cè)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(jiàn)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(wú)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(zhǎng),學(xué)生在宿舍時(shí)間長(zhǎng),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(zhǎng)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(zhǎng),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(duì)延長(zhǎng),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(jiàn)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(duì)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(duì)較長(zhǎng),公寓樓用電較少.大三,大四的學(xué)生課相對(duì)較少,寢室停留時(shí)間較長(zhǎng),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(méi)有規(guī)律(見(jiàn)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(cè)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(duì)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(guò)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(jiàn)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(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析,通過(guò)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(wèn)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。
3.2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)。
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(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。
3.3.3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。
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(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。
3.3.5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。
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(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。
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(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。
 
4.系統(tǒng)硬件配置
  
 
 
 
 
5.結(jié)語(yǔ)
     (1)對(duì)高校學(xué)生公寓能耗監(jiān)測(cè)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(duì)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(duì)能耗檢測(cè)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(kù)的完整,有利于為高校建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析提供借鑒.
參考文獻(xiàn)
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[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.
作者介紹:
韓歡慶,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)榻ㄖ芎南到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用


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