基于公共建筑分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)模塊功能的優(yōu)化措施

歐二勝

上海建科節(jié)能技術(shù)有限公司

1 建設(shè)分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)的意義

公共建筑在運(yùn)行期間為實(shí)現(xiàn)各類生產(chǎn)和提供服務(wù)，需要消耗能源。不同性質(zhì)、功能、規(guī)模的公共建筑，其能源消耗的結(jié)構(gòu)性和復(fù)雜性存在相對的差異，同時(shí)，不同建筑的能源利用效率亦不相同。建設(shè)分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)，有助于公共建筑管理人員及時(shí)了解建筑能源消耗的實(shí)時(shí)情況及歷史記錄，分析相關(guān)的建筑能耗指標(biāo)及能源利用效率，發(fā)現(xiàn)建筑運(yùn)行中的節(jié)能潛力點(diǎn)，并針對性地開展節(jié)能管理工作和節(jié)能技術(shù)改造。在直接方面，降低能源消耗有利于提高建筑的能效水平，降低建筑運(yùn)行過程中的能源費(fèi)用；在間接方面，可有效促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展，打造友好和諧的環(huán)境生態(tài)。因此建設(shè)分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)對社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步具有積極的意義。

2 分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用情況

目前分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)在全國各個(gè)省市推廣及應(yīng)用。在上海市、北京市及深圳市，均以政府職能部門牽頭，建設(shè)市級及區(qū)級分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測平臺(tái)，對全市范圍內(nèi)符合要求的公共建筑，將其納入分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測的對象名單，要求對其能耗進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量并且實(shí)時(shí)上傳對應(yīng)的能耗數(shù)據(jù)。以上海市為例，2012年提出對單體建筑面積在1萬m2以上的國家機(jī)關(guān)辦公建筑和2萬m2以上的公共建筑推進(jìn)用能分項(xiàng)計(jì)量裝置的安裝及聯(lián)網(wǎng)［1］。截至2021年12月31日，上海市累計(jì)聯(lián)網(wǎng)建筑數(shù)量2 143棟，覆蓋建筑面積10 101.1萬m2［2］。

3 功能需求情況

按照上海市市級平臺(tái)的基本要求，目前分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)需對配電間低壓側(cè)的用電回路進(jìn)行監(jiān)測，并且將用電系統(tǒng)分為照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及特殊系統(tǒng)等四大分項(xiàng)進(jìn)行計(jì)量。該分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)可通過電腦瀏覽器登錄網(wǎng)站的方式，實(shí)現(xiàn)相關(guān)統(tǒng)計(jì)及分析功能的可視化操作。其中在數(shù)據(jù)查詢方面可實(shí)現(xiàn)對各個(gè)用電回路、用電系統(tǒng)分項(xiàng)查詢，精度為年、月、日、時(shí)；數(shù)據(jù)分析方面可實(shí)現(xiàn)歷史能耗數(shù)據(jù)之間的同比分析及環(huán)比分析。

目前大多數(shù)的實(shí)際工程中，多棟建筑園區(qū)和單棟建筑在能耗計(jì)量方面存在共性的待優(yōu)化空間。在單棟建筑方面，存在不同樓層包含不同租戶（用戶），同一樓層多個(gè)租戶（用戶）的情況；在園區(qū)方面，園區(qū)內(nèi)多棟建筑共用一個(gè)低壓配電間或多個(gè)低壓配電間，而園區(qū)內(nèi)的單棟建筑內(nèi)亦存在不同樓層包含不同租戶（用戶），同一樓層多個(gè)租戶（用戶）的情況。分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)雖然可以對配電間低壓側(cè)的用電回路進(jìn)行完整計(jì)量，但是目前的基礎(chǔ)模塊無法做到準(zhǔn)確分棟、分區(qū)、分戶計(jì)量，只能按回路分類并導(dǎo)出能耗數(shù)據(jù)，人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

同時(shí)，分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)用戶端的功能較為簡單固定，用戶不能根據(jù)自己的需求進(jìn)行配置或定制對應(yīng)的能耗數(shù)據(jù)，從而無法獲得更準(zhǔn)確的信息和制定更高效的節(jié)能方案。本文從建筑基本信息的優(yōu)化、設(shè)備信息的優(yōu)化、計(jì)量回路的校正、用戶及權(quán)限的優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)功能的優(yōu)化、告警功能的優(yōu)化、計(jì)算匯總功能的優(yōu)化及其他功能的優(yōu)化等八個(gè)方面，對分項(xiàng)計(jì)量能耗監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱“能耗監(jiān)測系統(tǒng)”）的模塊功能提出一系列的優(yōu)化措施。

4 模塊功能優(yōu)化措施

4.1 建筑基本信息的優(yōu)化

根據(jù)上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)提供建筑基本信息人工錄入功能，建筑基本信息劃分為基本項(xiàng)和附加項(xiàng)［3］。在能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，常見的建筑基本信息主要包括建筑名稱、地址、總建筑面積、層數(shù)、建筑功能、用能人數(shù)、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)信息、變配電信息及其他機(jī)電信息等。這些建筑基本信息的表現(xiàn)形式一般為匯總及概括，未能做到細(xì)致梳理和詳細(xì)記錄。建筑基本信息的梳理和詳細(xì)程度，對能耗數(shù)據(jù)的全面監(jiān)測及科學(xué)分析存在直接影響，因此建筑基本信息的優(yōu)化有必要性，提升能耗監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)用性。

建筑基本信息的優(yōu)化包括：建筑功能區(qū)域的功能、面積、人數(shù)等基本信息，便于細(xì)化梳理；功能區(qū)域機(jī)電設(shè)備信息聯(lián)動(dòng)，便于調(diào)出該區(qū)所有機(jī)電設(shè)備信息；功能區(qū)域計(jì)量回路歸屬，便于統(tǒng)計(jì)該區(qū)能耗記錄；建筑通用機(jī)電設(shè)備覆蓋的區(qū)域范圍，便于計(jì)算各區(qū)域能耗分?jǐn)偟取?/p>

4.2 設(shè)備信息的優(yōu)化

能耗監(jiān)測系統(tǒng)記錄的是每一個(gè)被計(jì)量回路的消耗數(shù)據(jù)結(jié)果，但每一個(gè)被計(jì)量回路僅有一個(gè)名稱定義，未做到詳細(xì)記錄，不利于在日常管理工作中進(jìn)行科學(xué)分析用能情況。因此需要對每一個(gè)被計(jì)量回路對應(yīng)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行設(shè)備信息優(yōu)化。設(shè)備信息優(yōu)化的具體措施包括：在系統(tǒng)所計(jì)量的回路中登記機(jī)電設(shè)備的名稱、型號、功率等基本信息參數(shù)；登記機(jī)電設(shè)備的特性信息參數(shù)，如水泵的流量、揚(yáng)程，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，空調(diào)主機(jī)的制冷量、制熱量，等等；機(jī)電設(shè)備所屬分項(xiàng)系統(tǒng)信息登記，便于查詢各類分項(xiàng)系統(tǒng)所有設(shè)備；標(biāo)記機(jī)電設(shè)備所覆蓋的區(qū)域，便于按區(qū)域篩選、能耗匯總、能耗均攤等。

設(shè)備信息的優(yōu)化相當(dāng)于把公共建筑的機(jī)電設(shè)備信息做成設(shè)備臺(tái)賬，融入到能耗監(jiān)測系統(tǒng)平臺(tái)中，有利于結(jié)合機(jī)電設(shè)備信息和計(jì)量回路的能耗，對公共建筑運(yùn)行情況進(jìn)行分析和能效評價(jià)，制定更高效的機(jī)電運(yùn)行方案或更科學(xué)合理的節(jié)能改造方案。同時(shí)設(shè)備信息的優(yōu)化，也有利于設(shè)備臺(tái)賬的信息化，在日常工作中的精細(xì)查詢和分級管理。

4.3 計(jì)量回路的校正

在計(jì)量回路中，增加計(jì)量回路信息修改有利于對計(jì)量回路的校正，實(shí)現(xiàn)對能耗計(jì)量數(shù)據(jù)更科學(xué)、更細(xì)化的統(tǒng)計(jì)。在新建公共建筑方面，配電系統(tǒng)的回路設(shè)計(jì)中，往往有預(yù)留的備用回路，在未投入運(yùn)行的情況下，備用回路的具體用途尚未明確，用電系統(tǒng)的分類存在不確定性。在既有公共建筑方面，如遇裝修改造，需要改變預(yù)留回路的功能用途或啟用預(yù)留的備用回路，亦有可能改變用電系統(tǒng)的分類。因此，增加對計(jì)量回路校正的功能是有必要的，具體措施包括后臺(tái)用電回路更名、用電回路所屬系統(tǒng)分項(xiàng)修改、用電回路對應(yīng)設(shè)備信息修改、用電回路覆蓋區(qū)域信息修改等。

計(jì)量回路的校正有利于在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，按區(qū)域查詢所有計(jì)量回路及其能耗，該計(jì)量回路下的相關(guān)機(jī)電設(shè)備，以及相關(guān)機(jī)電設(shè)備的設(shè)備信息，形成“區(qū)域—所有回路—所有機(jī)電設(shè)備—區(qū)域”的聯(lián)動(dòng)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)任一環(huán)節(jié)均有跡可循、有據(jù)可依的能耗查詢條件，達(dá)到查詢區(qū)域能耗、計(jì)量回路能耗、產(chǎn)生能耗的機(jī)電設(shè)備的目的。

4.4 用戶及權(quán)限的優(yōu)化

在同一個(gè)公共建筑中，管理工作一般由物業(yè)部門、工程部門或業(yè)主持有人負(fù)責(zé)和執(zhí)行，在較大規(guī)模的公共建筑中往往是多人輪崗或輪值制度，在交接班的時(shí)候，也存在對工作安排及計(jì)劃的傳達(dá)情況。同時(shí)，能耗監(jiān)測系統(tǒng)中部分?jǐn)?shù)據(jù)及信息的調(diào)整或修改，以及重要信息的發(fā)布，需由專人負(fù)責(zé)。

在用戶及權(quán)限優(yōu)化方面，應(yīng)該根據(jù)工作職責(zé)的重要性，設(shè)置不同的用戶及賦予相應(yīng)的管理權(quán)限。比如建筑基本信息的完善、計(jì)量回路的校正、設(shè)備信息的完善等，由一般權(quán)限用戶進(jìn)行調(diào)整登記后，再由上級權(quán)限或最高權(quán)限進(jìn)行審批，最后系統(tǒng)執(zhí)行。

另外增加值班內(nèi)容和日志記錄模塊，用于記錄值班內(nèi)容和日志信息。值班的內(nèi)容或日志由一般權(quán)限用戶進(jìn)行操作，各個(gè)權(quán)限用戶均可進(jìn)行瀏覽查看，并留言或補(bǔ)充。比如記錄當(dāng)天某一系統(tǒng)或某一設(shè)備的時(shí)間加時(shí)或數(shù)量加開的運(yùn)行情況，導(dǎo)致當(dāng)天能耗高于平時(shí)，便于在未來進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢時(shí)，作出正確的分析和判斷。同時(shí)該措施優(yōu)化后，不受人員崗位變動(dòng)的影響，防止新?lián)Q的當(dāng)值人員無法溯源歷史信息情況。

4.5 統(tǒng)計(jì)功能的優(yōu)化

能耗監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)功能包括：按時(shí)間精度統(tǒng)計(jì)、按同比環(huán)比統(tǒng)計(jì)、按系統(tǒng)分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)等。在公共建筑運(yùn)行過程中，增加了除基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)功能外的額外需求，包括分棟計(jì)量、分層計(jì)量、分戶計(jì)量、分區(qū)計(jì)量的功能需求。

統(tǒng)計(jì)功能的優(yōu)化涉及建筑基本信息優(yōu)化、設(shè)備信息的優(yōu)化和計(jì)量回路的優(yōu)化。通用設(shè)備如公共垂直客梯、生活水泵、中央空調(diào)系統(tǒng)及其他公用輔助機(jī)電設(shè)備，均涉及分棟、分層、分戶及分區(qū)這“四分”。統(tǒng)計(jì)功能的優(yōu)化基礎(chǔ)是要做到計(jì)量回路及設(shè)備信息的“四分”標(biāo)記，并且聯(lián)動(dòng)建筑基本信息的面積數(shù)據(jù)。在“四分”功能中，能耗監(jiān)測系統(tǒng)可區(qū)分相對獨(dú)立而不通用的計(jì)量回路并統(tǒng)計(jì)能耗數(shù)據(jù)，對于棟內(nèi)、層內(nèi)、戶內(nèi)及區(qū)內(nèi)的相對通用的計(jì)量回路能耗數(shù)據(jù)，可結(jié)合建筑面積進(jìn)行均攤或按設(shè)置的特定比例進(jìn)行計(jì)算。統(tǒng)計(jì)功能優(yōu)化后的能耗數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)“四分”的相對獨(dú)立能耗量匯總數(shù)據(jù)和通用能耗量分?jǐn)倲?shù)據(jù)，讓各區(qū)域的業(yè)主清晰地了解其區(qū)域的獨(dú)立能耗量和通用能耗量的使用情況。

4.6 告警功能的優(yōu)化

告警功能的優(yōu)化可分為采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的告警優(yōu)化和控制能耗目標(biāo)的告警優(yōu)化。采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的告警優(yōu)化是指系統(tǒng)采集到量級異常的錯(cuò)誤能耗數(shù)據(jù)而通知用戶，目的是糾正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，提高能耗監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性?？刂颇芎哪繕?biāo)的告警優(yōu)化是指系統(tǒng)對比出周期內(nèi)的能耗超出預(yù)先設(shè)置的能耗控制量，目的是提醒用戶能耗超出計(jì)劃，注意節(jié)能。

在能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要是計(jì)量表具的累計(jì)值，一個(gè)周期內(nèi)的累計(jì)值之差，便是該周期內(nèi)表具所計(jì)量出的能耗量。在極少情況下，計(jì)量表具由于故障出現(xiàn)累計(jì)值過大異常，導(dǎo)致該周期內(nèi)能耗量過大，且數(shù)量級明顯異常，就會(huì)在連續(xù)的能耗數(shù)據(jù)中，出現(xiàn)類似“拔尖”的突出情況。該能耗數(shù)據(jù)明顯不符合對應(yīng)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行能耗，影響能耗監(jiān)測系統(tǒng)計(jì)量的準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)對能耗監(jiān)測系統(tǒng)中的告警功能進(jìn)行優(yōu)化。

能耗監(jiān)測過程中，系統(tǒng)應(yīng)在告警功能模塊中，設(shè)置周期內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)量級控制機(jī)制，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到周期內(nèi)的能耗量超過預(yù)先設(shè)置或指定的量級時(shí)，告警功能應(yīng)啟動(dòng)，通知對應(yīng)權(quán)限的用戶進(jìn)行檢查并調(diào)整和糾正。比如在空調(diào)制冷主機(jī)的計(jì)量回路中，單個(gè)小時(shí)的正常耗電量應(yīng)為百位級，但是由于計(jì)量表具故障，導(dǎo)致系統(tǒng)采集到的能耗數(shù)據(jù)為百萬級別的隨機(jī)數(shù)，超過預(yù)先設(shè)置的量級范圍，此時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)告警功能通知用戶進(jìn)行人工判定及處理。用戶可通過查詢計(jì)量回路的機(jī)電設(shè)備信息，獲知空調(diào)制冷主機(jī)的額定功率，對錯(cuò)誤的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷后，重新修正計(jì)量表具及調(diào)整能耗數(shù)據(jù)，并在日志記錄模塊中記錄情況。

控制能耗目標(biāo)的告警優(yōu)化可通過預(yù)先在系統(tǒng)中設(shè)置能耗量目標(biāo)范圍，系統(tǒng)在檢測到超出范圍后，通知用戶該計(jì)量回路的能耗數(shù)據(jù)超出計(jì)劃，需開展管理節(jié)能工作。計(jì)量回路可利用“區(qū)域—所有回路—所有機(jī)電設(shè)備—區(qū)域”的聯(lián)動(dòng)閉環(huán)進(jìn)行查詢，便于管理節(jié)能工作中具體事項(xiàng)的落實(shí)，同時(shí)如存在能耗合理增加的情況，可在日志記錄模塊中補(bǔ)充情況。

4.7 計(jì)算匯總功能的優(yōu)化

能耗監(jiān)測系統(tǒng)不僅需要保證采集能耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也要具備能耗指標(biāo)分析的科學(xué)合理性。常見的公共建筑能耗指標(biāo)包括建筑總能耗、分項(xiàng)系統(tǒng)能耗及其占比、單位面積建筑能耗、年人均能耗等。在對公共建筑能耗進(jìn)行統(tǒng)一折算成標(biāo)準(zhǔn)煤的過程中，涉及對應(yīng)的折標(biāo)煤系數(shù)。其中電力的折標(biāo)煤系數(shù)受發(fā)電效率的影響，“同一時(shí)期不同城市”或“不同時(shí)期同一城市”的發(fā)電效率不同，因此電力折標(biāo)煤系數(shù)存在地點(diǎn)和時(shí)間差異。優(yōu)化措施是在計(jì)算匯總模塊中，增加各類能耗的折標(biāo)煤系數(shù)調(diào)整功能，由相關(guān)權(quán)限的用戶進(jìn)行操作執(zhí)行。

另外，通過建筑基本信息優(yōu)化及計(jì)量回路的校正，還可以提供更精細(xì)的計(jì)算匯總結(jié)果，對分棟、分區(qū)、分層、分戶這“四分”范圍內(nèi)的建筑能耗、分項(xiàng)系統(tǒng)能耗及其占比、單位面積建筑能耗、年人均能耗進(jìn)行計(jì)算匯總，獲得更多方位及角度的能耗分析指標(biāo)。

4.8 其他功能的優(yōu)化

除了上述功能外，能耗監(jiān)測系統(tǒng)作為能源管理的有效輔助工具，還應(yīng)具備其他的輔助功能。

紙質(zhì)版能耗賬單信息化存儲(chǔ)。公共建筑的紙質(zhì)版能耗賬單作為能源使用量及費(fèi)用的結(jié)算證明，由能源供應(yīng)公司出具并交由公共建筑物業(yè)管理部門或工程部，由后者自行保管。一般情況下，經(jīng)過繳費(fèi)的紙質(zhì)版能耗賬單均進(jìn)行歸檔入庫，如未保存電子版且需調(diào)取數(shù)據(jù)時(shí)，翻閱檔案材料存在煩瑣的工作環(huán)節(jié)。能耗監(jiān)測系統(tǒng)提供紙質(zhì)版能耗賬單的掃描件存儲(chǔ)，不僅有利于校核系統(tǒng)計(jì)量的準(zhǔn)確性，也有利于后期的公共建筑能源審計(jì)、節(jié)能改造方案制定、節(jié)能量審核工作的數(shù)據(jù)快速導(dǎo)出及調(diào)用。

能源相關(guān)制度及文件發(fā)布。能耗監(jiān)測系統(tǒng)作為管理工具，在管理過程中還需要發(fā)揮管理者的主觀能動(dòng)性。定期對建筑能耗及各類指標(biāo)進(jìn)行分析，并將制定改進(jìn)措施或提升辦法寫入周期性的能耗分析報(bào)告，通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)布或公示，提醒相關(guān)責(zé)任人或用戶開展節(jié)能工作。另外，開展過的公共建筑能源審計(jì)、節(jié)能改造方案制定、節(jié)能量審核的相關(guān)工作電子化成果亦可上傳保存，便于后期調(diào)取使用。

5 總結(jié)

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的步伐加快，公共建筑的規(guī)模和數(shù)量都在逐步擴(kuò)大，建筑運(yùn)行而產(chǎn)生的能耗必須做到科學(xué)、合理且有效的控制。能耗監(jiān)測系統(tǒng)作為一個(gè)監(jiān)測和管理的輔助工具，必須完善及優(yōu)化各類功能和模塊。本文結(jié)合公共建筑中管理者的實(shí)際需求，從建筑基本信息的優(yōu)化、設(shè)備信息的優(yōu)化、計(jì)量回路的校正、用戶及權(quán)限的優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)功能的優(yōu)化、告警功能的優(yōu)化、計(jì)算匯總功能的優(yōu)化及其他功能的優(yōu)化等八個(gè)方面提出優(yōu)化措施，強(qiáng)化能耗監(jiān)測系統(tǒng)在日常節(jié)能監(jiān)管工作中的運(yùn)用。能耗監(jiān)測系統(tǒng)不僅需要完善電力監(jiān)測計(jì)量，也應(yīng)對建筑中的天然氣、水、蒸汽等其他種類的能源進(jìn)行監(jiān)測計(jì)量。節(jié)約能源應(yīng)以準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過研究公共建筑的歷史能耗數(shù)據(jù)，計(jì)算相關(guān)的能耗指標(biāo)，才能掌握公共建筑的用能合理性情況，以利于挖掘公共建筑的節(jié)能潛力點(diǎn)，制定相對應(yīng)的節(jié)能提升或改造方案，促進(jìn)城市綠色化發(fā)展。