能耗監(jiān)管的校園綠色行

【摘要】我國大多數(shù)高等院校的用水、電、氣的管理模式大多數(shù)采用人工管理。提高管理節(jié)能，加強對各類能耗的管理，必須依靠現(xiàn)代科技手段。本文旨在介紹通過能耗的監(jiān)測、智能控制，可實現(xiàn)全校能源消耗的分析、成本核算、節(jié)能檢測和能耗公示/考核，并配合管理模式進行遠程自動/手動的用能調節(jié)，實現(xiàn)高校建筑的節(jié)能控制和監(jiān)管等功能。

【關鍵詞】校園能耗 節(jié)能監(jiān)管 節(jié)能運行管理 監(jiān)管平臺

據(jù)相關資料顯示，目前，我國國內建筑能耗已經占全社會總能耗的29%以上，未來這一比例將會上升到35%左右。高等院校是集教學、科研和生活于一體的高人口密度的綜合性建筑群體，近年來，隨著高校規(guī)模的不斷擴大，校園建筑面積都比過去有了大幅度的增加。實現(xiàn)高校建筑節(jié)能，建設綠色節(jié)約型校園勢在必行。

為此，教育部推動節(jié)約型校園建設，與住建部聯(lián)合在高校進行了校園節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)示范建設項目，為指導高等學校節(jié)約型校園建設工作，住房和城鄉(xiāng)建設部會同教育部組織有關專家編制了《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》。

節(jié)能監(jiān)管平臺是要建設一個涵蓋學校各項用能指標，集測量、信號采集、用能效益分析和運行管理為一體，實現(xiàn)能耗數(shù)字化、管理動態(tài)化、節(jié)能指標化，通過節(jié)能監(jiān)管做到“掌握情況、摸清規(guī)律、按需定量、定額考核”，提高管理水平。2008年首批建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)示范在江南大學、浙江大學等八個學校進行了建設。吉林大學于2010年獲得此項目建設，在滿足《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》要求的基礎上，對供熱、空調和電開水爐等特殊用電進行監(jiān)控的嘗試，形成自己的特色。并于2011年建設完成一期節(jié)能監(jiān)管平臺建設，2012年通過國家驗收，目前則已完成了三期建設，共建設用水監(jiān)測點290個，用電監(jiān)測點4827個，用熱點15各，路燈927個，學生公寓15905個。

建立校園能耗監(jiān)管的重要性

1.校園能耗情況及分布

目前，我國大多數(shù)高校的用水、電和燃氣的管理模式大多數(shù)采用人工管理。原始的人工抄表存在各種各樣的問題，比如，數(shù)據(jù)不可靠、實時性差、沒有延續(xù)性等。節(jié)能管理部門無法實時的掌握各單位的水電數(shù)據(jù)及其能耗負荷的變化，及時做出調整，制定出相應的管理制度。

高等院校集教學、科研和生活于一體，占地面積大、建筑類型多、功能劃分區(qū)較復雜，既是人口的高密度區(qū)，更是重要的能耗大戶。主要由公共區(qū)（包括行政辦公、各學院、研究所、實驗室等）、生活區(qū)（包括學生公寓、食堂、配套服務設施等）、體育運動區(qū)、公共綠化區(qū)、產研結合的科技園區(qū)構成，多種能耗并存在每個區(qū)域中，水資源、電力能源的消耗分布于每個區(qū)域中。

2.能耗監(jiān)測中的問題

根據(jù)高校校園自身情況和各用能系統(tǒng)的調研和現(xiàn)場勘測結果分析，現(xiàn)如今，能耗的監(jiān)測尚存在不足，亟需優(yōu)化。

一是計量點覆蓋不全面。吉林大學的各類用能計量點覆蓋不全面，例如用電計量，僅覆蓋在變配電室、樓宇總進處，沒有進行用電分項的計量。用水計量，總進水管依據(jù)市政進水計量，二級用水計量點沒有全覆蓋，無法細致反映全校用能情況。需要健全計量管理，也為制定有效的節(jié)能節(jié)約資源措施提供基礎資料。

二是用能系統(tǒng)缺乏實時監(jiān)控。變配電室是校園內的電力中樞，目前僅采用電度表實現(xiàn)電度計量，其運行設備的情況依舊依靠人工巡查，遠遠不能滿足安全運行的要求，當出現(xiàn)運行故障、設備老化等情況時，無法及時進行故障隔離防止停電范圍擴大。對于實驗室等重要用能部門的電能質量也沒有監(jiān)測和保障。需要通過建立實時監(jiān)控來保證用能系統(tǒng)的安全運行；同時北方院高校的供熱系統(tǒng)同樣需要運行的安全監(jiān)測，可增加智能控制，通過電動調節(jié)閥的開閉來控制熱量，合理用能。

三是計量統(tǒng)計依靠人工。全校的各類用能計量統(tǒng)計依靠人工，統(tǒng)計工作繁雜方法較單一，數(shù)據(jù)的準確度受人為因素的影響大，并且大量的紙張報表不易保存和傳遞。需要豐富數(shù)據(jù)分析的方法，并提高準確度和及時性，同時減少人工的統(tǒng)計工作量。

高校校園建筑節(jié)能監(jiān)管平臺的基本建設

根據(jù)校園建筑設施消耗的主要能源可按種類可分為：水資源消耗、電能耗、熱耗（集中供熱 ）、燃氣消耗、汽油消耗等。根據(jù)吉林大學的實際情況，按能耗類型建立了7個子系統(tǒng)，分別是用水計量管理系統(tǒng)、電能計量管理系統(tǒng)、配電室低壓配電回路監(jiān)測系統(tǒng)、用熱監(jiān)測系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、節(jié)能專家管理系統(tǒng)。

校園能源監(jiān)管平臺，功能定位在 “能源監(jiān)管、技術節(jié)能、管理節(jié)能 ”三位一體的平臺，結合了學校的管理需求和機制，新技術、新產品的引進，從管理節(jié)能出發(fā)，建立自身的能耗考核體系、能耗公示制度、重要能耗設備管理方法。系統(tǒng)對學校的能源利用效率、消耗水平、環(huán)境效果可以進行監(jiān)測、診斷和評價，查找存在的各種問題和浪費能源的原因，提出整改建議和改進措施，進一步發(fā)揮學校自身的節(jié)能監(jiān)管職能。

1.建筑節(jié)能監(jiān)測和計量

智能電力監(jiān)控。采用高精度的多功能電力參數(shù)測量儀表，實現(xiàn)變配電室、各樓宇的智能監(jiān)管，主要監(jiān)測供配電系統(tǒng)各回路電流、電壓、功率、電度、諧波和變壓器負載率等，實時監(jiān)視回路開關運行狀態(tài)和故障信號；監(jiān)測實驗室、計算中心等敏感負荷點的電能質量。智能電力監(jiān)控可以提高電力系統(tǒng)運行連續(xù)性和可靠性、提高電力系統(tǒng)運行管理的效率、幫助減少電能消耗成本、縮短停電時間，減少停電損失，避免故障發(fā)生、減少系統(tǒng)運行管理和維護費用。

建筑用電計量。各校區(qū)各建筑樓宇內采用電度計量儀表進行用電的計量采集，針對各建筑區(qū)域用電情況不同，依據(jù)《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》進行分項、分區(qū)計量，用電數(shù)據(jù)采集可計量到建筑總用電、各樓層照明/空調/動力等分項用電。

校園用水計量。實現(xiàn)各校區(qū)自來水管網(wǎng)總進水、各建筑用水總計的二級計量：首先，實現(xiàn)各校區(qū)的總進水計量，在自來水公司水表下端增加智能遠傳直讀冷水表，具備數(shù)據(jù)遠程傳遞功能。其次，各校區(qū)各建筑的總進水管增加智能遠傳直讀冷水表，具備數(shù)據(jù)遠程傳遞功能。

給水管網(wǎng)監(jiān)測。對各校區(qū)供水總管和各建筑、各區(qū)域供水分支管路進行用水監(jiān)測，提取校區(qū)整個供水管網(wǎng)用水瞬時流量和累計流量，實現(xiàn)全?！八胶狻北O(jiān)控。

校園供暖計量。在各校園內各建筑的供熱總管上加裝分體式電磁流量計，同時安裝電動調節(jié)閥，自動或策略控制各區(qū)域供熱分支時間及流量，實現(xiàn)校園內各建筑供暖量計量。

本項目系統(tǒng)預留手動錄入接口，方便需要進行綜合處理的數(shù)據(jù)的錄入。

此外，還需安錄入建筑面積、學生、教職工人數(shù)等相關信息數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)的分析單產能耗，人工成本等計算模型，逐步完善成一個綜合性數(shù)據(jù)管理分析的系統(tǒng)。

2.建筑節(jié)能控制

用電節(jié)能控制：選取帶有獨立空調的典型房間，進行獨立計量和監(jiān)控?？蛇h程實現(xiàn)對房間內的空調、插座、照明等不同回路的用電計量采集和自動分時控制控制，防止下班后無人關閉，造成浪費。單體空調節(jié)能控制，根據(jù)室內外溫度差值及室內舒適度情況自動調節(jié)。

路燈節(jié)能控制：該系統(tǒng)結合數(shù)字矢量地圖技術，結合無線數(shù)據(jù)傳輸和遠程控制方法，實現(xiàn)校園內路燈的單燈控制。安裝路燈節(jié)電控制器，根據(jù)校園夜間不同時段和不同路段，采取“隔一亮一”或“隔二亮一”管理。

根據(jù)天氣情況和實際光的照度和經緯時間控制儀，設置自動控制路燈的開/關。

電開水爐節(jié)能控制：保障用戶在使用方便的前提下，最大限度的節(jié)能和方便、快捷的控制電開水爐的運行，防止“千沸水”和“循環(huán)啟?！钡炔涣嫉默F(xiàn)象，更好地節(jié)約能耗，實現(xiàn)開水爐的定時管理及遠程控制等功能，同時也保障飲水質量。

采暖分時自動控制：系統(tǒng)通過對熱流量和進水、回水溫度，以及室內外溫度等參數(shù)的綜合判斷，可遠程手動或自動控制電動調節(jié)閥，保證冬季房間的舒適度，避免出現(xiàn)過高過低的溫度，合理調配供熱量；可根據(jù)樓宇或房間的功能需求設置不同的供暖時間及溫度；比如夜間沒有人使用房間時可自動調節(jié)為“防凍模式”降低供暖能耗。

3.技術特點

能耗數(shù)據(jù)采集方法：采用自動采集與人工采集相結合的方法，可以完整了解學校的能源結構，合理全面的分析學校的用能情況。其中用水、用電及供暖量等數(shù)據(jù)由自動計量裝置實時采集，通過遠程傳輸方式經數(shù)據(jù)中轉站傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務器。其他能耗比如，煤、汽油、柴油及燃氣等數(shù)據(jù)，以及校園師生人數(shù)、建筑面積、能源資產管理設備信息等數(shù)據(jù)采用人工采集的方式。

兼容性和穩(wěn)定性：系統(tǒng)采用B/S和C/S兩種架構模式，系統(tǒng)可兼容自動采集的不同設備數(shù)據(jù)、人工采集的各類信息化數(shù)據(jù)以及不同的已有自動化系統(tǒng)轉發(fā)的數(shù)據(jù)，比如鍋爐、空調等系統(tǒng)，同時可以融合所有的子系統(tǒng)或信息化系統(tǒng)，比如資產管理、供水管理、設備管理、公用房管理、家具管理、校園物業(yè)、校園綠化及地理信息管理系統(tǒng)等。

利用網(wǎng)絡優(yōu)勢進行信息發(fā)布和管理。管理部門可以通過校園網(wǎng)絡進行能源管理工作，學校能源監(jiān)管控建設了能源信息網(wǎng)，不僅可以查看到學校的年度、月度能耗總量，還能來查看各校區(qū)、各單位的能源消耗排名、能耗花費，一段時期內的走勢及未來的發(fā)展趨勢。信息平臺可以并根據(jù)這些分析結果制定考核、管理制度。

大數(shù)據(jù)技術的應用，通對能耗和環(huán)境數(shù)據(jù)進行深度挖掘，從雜亂無章的校園用能數(shù)據(jù)提取規(guī)律，并結合配置動態(tài)參數(shù)調整進行定性分析，生成多維耗能數(shù)據(jù)模型。可以指導優(yōu)化日常運行管理或節(jié)能技術改造，逐步挖掘節(jié)能潛力。而后建立適合的指標體系，進行對標分析，進一步推動學校節(jié)能。最終形成完善的能耗定額管理體系。

能源監(jiān)管平臺的運行管理及成效

能源監(jiān)管平臺的科學建設，為學校能源監(jiān)管實現(xiàn)理念創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和技術創(chuàng)新奠定了堅實的基礎。依托能源管理系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)挖掘和高級計算處理分析，發(fā)現(xiàn)各種運行管理或設備選型方面的問題，為學校部門管理者提供運行管理的指導意見，為設計選型單位提供數(shù)據(jù)支撐分析，為學校領導決策提供決策依據(jù)的多層次服務產品。包括日常管理節(jié)能診斷分析服務；月度、年度節(jié)能診斷及運行管理分析報告；節(jié)能改造分析咨詢報告及設計選型、設備配置參數(shù)建議報告等。

通過能源監(jiān)管系統(tǒng)的建設，加快了節(jié)約型校園的建設進程，幫助建立分散控制和集中管理機制，通過監(jiān)管平臺能夠及時、準確的提供學校各類能耗數(shù)據(jù)，為今后學校與國家有關部委和吉林省地方管理部門能源智能管理系統(tǒng)對接及時上報能耗數(shù)據(jù)奠定了基礎，大大提高管理效率和管理質量，同時還建立了校園的能源公示機制，促進了同級單位的考核管理，有效地減少并限制能源的不合理消耗，實現(xiàn)了年度能耗持續(xù)下降，持續(xù)節(jié)能的新模式。