建筑能耗監(jiān)測對既有建筑節(jié)能的研究分析

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：在建筑能耗監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合建筑能源審計技術(shù)性和工程建筑能耗等級評價技術(shù)，研究現(xiàn)有建筑的能耗，明確提出節(jié)能改造計劃方案。在未來，該研究思路還可以運用于我國既有建筑的節(jié)能工作，為未來既有建筑的節(jié)能項目提供更為合理和可靠的技術(shù)解決方法，并指出既有建筑節(jié)能工作的新方法。

關(guān)鍵詞：工程建筑；能耗監(jiān)測；建筑節(jié)能項目；能源審計

0 引言

由于我國在早期沒有高度重視建筑物的環(huán)保節(jié)能，造成了過去30年內(nèi)竣工的建筑絕大多數(shù)是高能耗工程建筑，這類工程建筑在未來幾十年里將耗費許多能源供應(yīng)。在未來，我國將重點發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)性，重點發(fā)展在不同氣候情況下使用的節(jié)能墻、節(jié)能房頂、綠色節(jié)能門窗等，合理綜合利用太陽能、地下熱量、降水、風(fēng)速、電力能源等可再生資源，使新建筑滿足環(huán)保節(jié)能要求，另外，逐步開始對既有工程建筑進(jìn)行節(jié)能改造，使既有建筑的環(huán)保節(jié)能符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

1 建筑能耗監(jiān)測的特點和運用

根據(jù)對近10年城市相關(guān)政策和信息進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)工程建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以為工程建筑耗能管理給予能耗研究，同時根據(jù)數(shù)據(jù)比對和提升，完成用能，降低成本資金投入，進(jìn)一步提高建筑用能耗水準(zhǔn)，同時減少碳排放，現(xiàn)歸納總結(jié)能耗監(jiān)測特性，具體如下。

1.1 掌握用能動態(tài)性的計量

依據(jù)我國分項目測量指南的規(guī)定，工程建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)將建筑的總耗能分為4個項目：照明電源插座、空調(diào)、動力和特殊用電量。根據(jù)對各分項目用電量的實時監(jiān)控,可以掌握電力能源應(yīng)用狀況，掌握分項目用電量的實際情況。

1.2 對能耗管理漏洞進(jìn)行實時監(jiān)測

系統(tǒng)軟件可采用分鐘級乃至二級對監(jiān)控支路開展數(shù)據(jù)信息收集，另外具有數(shù)據(jù)信息分析作用。根據(jù)提升系統(tǒng)軟件監(jiān)控與提醒作用，可以立即提示建筑業(yè)主應(yīng)用能源的異常狀況，發(fā)覺應(yīng)用能源出現(xiàn)的異常狀況。此外，系統(tǒng)軟件可根據(jù)移動終端的應(yīng)用開發(fā)設(shè)計，及其APP、信息內(nèi)容、電子郵件、短消息等方法推送給工作人員，協(xié)助工作人員立即發(fā)覺工程施工用能出現(xiàn)異常的地區(qū)，提升工程施工用能的合理性，另外，降低工作人員的勞動強度，提升工作效能。

1.3 挖掘節(jié)能潛力，用能對比

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)與工程建筑控制結(jié)合的方法，可以利用智能化信息科技，根據(jù)不同階段、不同支路的綜合能源應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)機器設(shè)備搭配的不合理性，完成節(jié)能管控+提升操縱，不但可以為能源消耗管理者給予能源應(yīng)用分析工具，同時執(zhí)行線上節(jié)能管控方式，限度地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的功效。

1.4 靈活運用大數(shù)據(jù)的信息提質(zhì)增效

結(jié)合上述能耗監(jiān)測的特點，靈活運用5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等新方式，加強工程建筑能耗監(jiān)測的運用，牢牢把握工程建筑能耗數(shù)據(jù)信息，協(xié)助節(jié)能人員根據(jù)交互進(jìn)行更新改造，發(fā)掘出更合理的節(jié)能建筑改造方案。除此之外，工程建筑時間、總建筑面積、建筑裝飾材料、能耗的基本信息，如工程建筑時間、總建筑面積、建筑裝飾材料、樓房數(shù)、窗墻比、工程建筑方向、活動人數(shù)、床位數(shù)、電力能源設(shè)備等信息，從互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)方面發(fā)掘不同類別工程建筑的能耗特點，運用人工智能技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，從人工轉(zhuǎn)型發(fā)展到系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步提高工程建筑能耗效率。

2 案例改造介紹

中國工商銀行鎮(zhèn)江分行營業(yè)性辦公樓興建于1994年，位于江蘇省鎮(zhèn)江市解放路81號，是城市鬧市區(qū)的繁榮地段。

很多的交通噪聲、車輛有機廢氣、大古建筑群的城市熱島效應(yīng)均會影響辦公樓的一切正常運作。在改造前沒有建筑節(jié)能對策，工程建筑面積為17647.31m2,工程建筑地下1層，地面上22層，工程建筑總高度為17m，工程建筑結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，工程建筑級別為三級，抗震烈度為7度。改造前運用2臺水冷器螺桿空調(diào)作為冷源，61臺分體式空調(diào)或一拖多空調(diào)作為其他區(qū)冷熱源，1臺天然氣鍋爐作為大工程建筑熱源。依據(jù)項目的初始建筑設(shè)計圖紙，工程建筑的主體結(jié)構(gòu)部分沒有采取任何環(huán)保節(jié)能對策。原來的平屋面做法為：細(xì)石混凝土（內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固）（50mm）+混合砂漿（20mm）+輕骨料混凝土澆筑搗固（平屋面找坡）（30mm）+混凝土結(jié)構(gòu)（120mm）+石灰粉混凝土水泥砂漿（20mm）；原先的墻體做法為：混合砂漿（20mm）+混凝土結(jié)構(gòu)（20mm）+混合砂漿(20mm）,原來的窗扇建筑幕墻是鋁框單面窗框+單面夾層玻璃。LED綠色照明設(shè)備未用于建筑物里面的過道、公司辦公室、會議廳、服務(wù)廳等公共區(qū)域。

3 建筑能耗監(jiān)測技術(shù)性

3.1 工程建筑能耗監(jiān)測技術(shù)性簡述

工程建筑能耗計量檢定技術(shù)性指的是運用遠(yuǎn)程控制傳送等方式，根據(jù)建設(shè)工程子計量檢定設(shè)備搜集能耗數(shù)據(jù)信息，完成工程建筑耗能的在線監(jiān)控和動態(tài)變化的方式方法。該工藝主要是根據(jù)組裝多功能儀表（電度表、智能水表、氣體表）、遠(yuǎn)程控制傳送回收器對電氣工程、水、氣等能耗開展實時監(jiān)測，并將檢測值上傳到工程建筑地區(qū)工程建筑能耗監(jiān)測核心的網(wǎng)絡(luò)平臺上。小區(qū)業(yè)主根據(jù)能耗監(jiān)測系統(tǒng)線上查詢能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。

3.2 運用更新改造實例

在達(dá)到《能源分項測量指南》規(guī)定的類別和分項目測量的條件下，完成了對更新改造前中國工商銀行寫字樓一般照明電、空調(diào)耗電、驅(qū)動力用電量、加熱爐用供氣量和工程建筑需水量的實時監(jiān)控系統(tǒng)。中國工商銀行寫字樓耗能分項目測量系統(tǒng)共組裝收集電度表27臺，總供電組裝DN150渦輪流量計1臺，遠(yuǎn)程控制傳送數(shù)據(jù)采集器1臺，蒸汽表2臺，空調(diào)室組裝冷熱量計1臺。照明燈具和空調(diào)耗電是老寫字樓較大的耗能由來，非電氣設(shè)備耗能占老寫字樓綜合能耗的比率較小。依據(jù)測算，2014年老寫字樓綜合能耗為44.72kgce/（m2·a），與寫字樓綜合能耗指標(biāo)值中的有效值范疇不符合≤25kgce/（m2·a）的要求。

4 安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

4.1 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)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計，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)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照有關(guān)規(guī)定實施能源審計，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上人民管理節(jié)能工作的部門報送能源審計報告。

4.2 應(yīng)用場所

適用于公共建筑、集團公司、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)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護(hù)。

4.3 系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-5000建筑能耗分析系統(tǒng)以計算機、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、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時數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測設(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?、分級、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：

4.4 系統(tǒng)功能

1）系統(tǒng)概況

平臺運行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動顯示。

2）用能概況

對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進(jìn)行對比，支持當(dāng)日逐時趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。

3）用能統(tǒng)計

對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計，支持報表數(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)費率統(tǒng)計

復(fù)費率報表按日、月、年統(tǒng)計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進(jìn)行統(tǒng)計分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

5）同比分析

對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(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）配電監(jiān)測/管網(wǎng)圖

以變電站配電結(jié)構(gòu)一次圖或建筑水、燃?xì)夤芫W(wǎng)圖展示結(jié)構(gòu)中各重要節(jié)點數(shù)據(jù)，方便用戶掌握能源運行時參數(shù)。

8）夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導(dǎo)出報表。

9）三維展示

通過3D圖形方式展示項目現(xiàn)場模擬圖，以更直觀的方式對項目中建筑或設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)展示。

10）設(shè)備管理

設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運行。

11）用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨的復(fù)費率用能分析，報告可編輯。

4.5 系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語

建筑能耗監(jiān)測可以提升建筑管理者的管理能力，發(fā)現(xiàn)建筑耗能的片面性，提醒建筑業(yè)主及時開展節(jié)能管理，限度地降低管理者的數(shù)量,提高效率。據(jù)統(tǒng)計，僅根據(jù)工程建筑耗能管理，就可以節(jié)約8%的建筑物能耗。同時,可以充分運用5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等新的數(shù)據(jù)方式全面提高耗能管控的高效性，完善節(jié)能建筑的管理方法，運用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的共享特性，為城市規(guī)劃建設(shè)的互聯(lián)共享目標(biāo)給予合理的執(zhí)行方式。除此之外，當(dāng)建筑能耗引進(jìn)其他方式開展交互時，如碳交易市場方式，可以全面提高能耗的節(jié)能發(fā)展?jié)摿?，合理降低城市碳排放的形成，為城市完成低碳?jié)能目標(biāo)給予有效的幫助。

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【8】王彪.建筑能耗監(jiān)測對既有建筑節(jié)能的研究

【9】安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)