淺談高校公寓能耗監測平臺節能數據分析
發布時間：2023-02-13瀏覽次數：831返回列表
范曼曼
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：能耗監測平臺是建設節約型校園的主要措施.以北方高校學生公寓為研究對象，為了好地研究建筑物能耗趨勢的動態分析，挖掘節能潛力，提高監測平臺運行數據的全面性與可信性，對學生公寓全年能耗數據進行分析，進而采取有效的節能監管措施.
關鍵詞：能耗監測平臺；公寓；能耗；節能
0.引言
高校集教學、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.經調查發現，國內對公共建筑節能的研究主要集中在大型辦公樓、商場等建筑物,對高校建筑能耗監測與數據分析的研究比較少.我國高校單位建筑面積能耗顯著高于全國居民建筑單位面積能耗，高校建筑具有很大的節能潛力.目前許多高校能耗監測體系已經初步建成，并且開始通過平臺數據對學校用能狀況進行研究分析.以北方某高校學生公寓為研究對象，在已搭建的節能監管平臺及節能監控系統基礎上，分析和研究學生公寓全年的能耗數據，并進行能耗趨勢的動態分析及能效在線診斷，加完善的了解校園能耗情況，以便深入了解大學生公寓的能耗狀況與特點，挖掘校園節能潛力，探索有效的節能方法，優化校園的能耗管理與監控，為建設節約型校園工作提供基礎性參考資料.
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氣候區，高溫度39.5℃,低溫度-39.8℃,年平均氣溫4.8℃,日照時間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.該校區有11棟學生公寓建筑總面積131096.1m2.學生人數為1.5萬，男生占70%,女生占30%.該校目前對11棟學生公寓的能耗進行監測，建筑基本信息見表1.
1.1用水能耗監測系統方案
用水能耗是校園能耗監測項目的重要分類之一，其監測是通過對學校的市政總供水和自備井總供水進行計量，以及對公共建筑和每棟學生公寓等所有建筑總進水進行單獨計量.并且對供水監測回路采集器的配置，采取就近連接原則，這樣遠傳水表的485數據線穿過管井內的管道，連接到室內近的數據采集器.通過能耗檢測平臺，對學校用水量逐期監測，以便好地了解學校各建筑物用水情況，并采取相應的節水措施.
1.2用電能耗監測方案
以學生3公寓為例，公寓的配電室位于公寓的一層，目前對總支路、電開水器以及運營商直放站設備進行計量.根據現場勘查，配電柜內空間有限，所以將表具統一安裝在定制的表箱中，表箱安裝位置位于配電柜旁邊.根據實際供電監測支路數量，對配電支路計量配置1塊數據采集器，1塊采集器電源.各電表數據后匯總到能耗檢測平臺，通過能耗檢測平臺對學校用電量逐期監測，以便好地了解學校各建筑物用電情況，并采取相應的節能措施.
1.3監測系統運行維護
能耗監測系統運行維護工作主要包括：采集設備現場巡檢；平臺監測數據處理以及分析；平臺系統維護.在日常能耗監測系統的運行維護工作中，發現部分數據采集器數據丟失，讀數為0,實際工作中此類現象出現頻率較大、檢修所耗工作量大，具體原因可歸為如下幾方面：
(1)其他設備檢修過程中，未關閉采集器即斷電，長期操作，導致采集器燒壞；
(2)管理人員或其他工作人員人為將采集器斷電或將采集器網線拔掉，導致傳輸信號中斷；
(3)由于網絡被限制，導致采集器網關無法正常上傳數據；
(4)由于管理人員疏忽，導致電線被切斷造成數據丟失；
(5)部分數據使用無線網絡傳輸，數據傳輸信號不穩定.
針對數據丟失狀況的幾種影響因素，組織相關技術人員進行以下幾方面整頓：
(1)規范管理制度.通過張貼管理守則于采集箱旁以及對管理人員進行設備維護培訓，對管理人員的不當操作進行指正；
(2)采集設備檢修.通過總結運行過程中出現的設備損壞等問題，聯系維修人員進行設備維修、換；
(3)平臺操作系統升級.通過對能耗監測平臺的運用，針對平臺功能中發現的問題，聯系廠商進行改進升級，完善平臺的實際操作性；
(4)定期請其他院校有關方面的專家進行指導.
2.公寓能耗情況
2.1對比能耗指標，找出高能耗建筑
通過收集各公寓每日、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，得出各個建筑物單位建筑面積能源消耗量以及人均能源消耗量(見圖1～圖4).
由圖中可以看出，學生3公寓全年單位建筑面積電耗指標；人均電耗、水耗指標處于較高水平，而且該公寓建筑面積、入住人數較大，分別為21311.18m2,2080人，因此將學生3公寓作為重點用能分析對象.該公寓耗電設備主要由寢室走廊照明插座用電、電開水爐用電以及運營商直放站用電組成.
2.2建筑用水消耗量分析
學生3公寓不同月份的用水量見圖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表示工作日不同時刻學生公寓用水量的變化(2014年10月17日),圖8表示節假日不同時刻學生公寓用水量的變化(2014年10月2日).
2.3建筑用電分項能耗分析
根據調查，該學生公寓現住學生2073人，其中大二學生765人，大三602人，大四706人；所屬學院有材料學院、測勘學院、電氣學院、土木學院、建筑與規劃學院以及經濟管理學院.根據能耗監測平臺顯示數據，學生公寓3全年用電量為532422.03kWh,單位面積年總電耗24.98kWh/m2·a.學生3公寓逐月分項能耗見圖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).學生公寓無空調設施，另外2月份是寒假，學生離校，所以2月份的耗電量小，而12月份比較寒冷且晝短夜長，學生在宿舍時間長，所以耗電量大，這與劉海燕等[8]研究結果相似.
2.3.1寢室走廊公共耗電情況及節能潛力分析
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，這是由于大量學生離校，寢室入住人數少，照明插座用電量大幅度減少.長春地處冬季嚴寒地區，比較各月段用電量發現，寢室在冬季時(11月至4月)耗電量較大，這是由于冬季室外溫度低，學生在寢室停留時間較長，照明插座用電量大大變大，另外，由于冬季日照時間變短，寢室照明時間相對延長，致使照明用電量增加.并且一些寢室存在熱水壺、電熱毯、吹風機等大功率違章電器，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(見圖10).因此，在滿足學生生活、學習的需求下，有效降低寢室、走廊的用電，對降低學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.控制學生個人用電量是控制公寓用電的主要措施：一是減少學生寢室逗留時間.比較各公寓用電情況發現，大一大二的學生在圖書館學習的時間相對較長，公寓樓用電較少.大三，大四的學生課相對較少，寢室停留時間較長，特別是人均一臺電腦，加大了公寓用電總量；二是嚴禁大功率電器的使用.很多學校將熱水壺、電熱毯、電吹風列為違規電器，禁止學生公寓使用該電器，從節能角度看這規定是有利的.
2.3.2電開水爐耗電情況及節能潛力分析
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耗電量呈規律性變化，并且有自動斷電功能，大大降低了公寓用電.然而學生3公寓開水爐能耗沒有規律(見圖13),而且基本上全天處于工作狀態，嚴重加大了公寓能耗量.使用監測數據表明，非寒暑假期間，該學生公寓電開水爐逐時功率為0.5kWh～65kWh,日耗電量650kWh～800kWh,月耗電量8000kWh~25000kWh,全年累計耗電188143kWh.對比其他學生公寓，公寓正常電開水爐日耗電量為280kWh~500kWh,可以發現該學生公寓電開水爐用電量大，通過實際調查，存在管理人員操作不規范現象，電開水爐運行存在不合理時段，在未使用情況下電耗高達27276kwh(見圖11),如果加強管理，及時關閉電源，電開水爐電耗全年可節省17%.因此，定期檢查維護電開水爐的運行情況，定時開關電開水爐是降低公寓能耗的關鍵.
3.安科瑞建筑能耗分析系統
3.1概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、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行細分和統計，以直觀的數據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慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。
3.2應用場所
適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。
3.3系統功能
3.3.1系統概況
平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。
3.3.2用能概況
對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。
3.3.3用能統計
對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。
3.3.4復費率統計
復費率報表按日、月、年統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行統計分析。支持數據導出到EXCEL。
3.3.5同比分析
對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。
3.3.6能源流向圖
能源流向圖展示單棟建筑時段內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、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。
3.3.8設備管理
設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。
3.3.9用戶報告
用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。
4.系統硬件配置
5.結語
(1)對高校學生公寓能耗監測數據進行調查分析，可以使學校管理人員準確找到不合理用能環節，并加以改進；
(2)相對而言，學生公寓用電量差別大，主要是由于人為因素的影響，提高全體師生的節能意識是建設節約型校園的關鍵；
(3)高校對能耗檢測平臺定期進行運行維護，建立高校節能體系，保護數據庫的完整，有利于為高校建筑能耗監測系統的數據分析提供借鑒.
參考文獻
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[5]高劉曄，王翹楚.某高校學生公寓能耗監測平臺運行數據分析[J].
[6]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246 ：
