淺談高校公寓能耗監測平臺節能數據分析

更新時(shí)間：2023-03-15瀏覽：516次

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(xué)生公寓為研究對象，為了更好地研究建筑物能耗趨勢的動(dòng)態(tài)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(xué)生公寓全年能耗數據進(jìn)行分析，進(jìn)而采取有效的節能監管措施.

關(guān)鍵詞：能耗監測平臺；公寓；能耗；節能

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(lèi)多樣，是建筑能耗大戶(hù).經(jīng)調查發(fā)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(chǎng)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(zhù)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(jīng)初步建成，并且開(kāi)始通過(guò)平臺數據對學(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(xué)生公寓全年的能耗數據，并進(jìn)行能耗趨勢的動(dòng)態(tài)分析及能效在線(xiàn)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)，挖掘校園節能潛力，探索有效的節能方法，優(yōu)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(fēng)氣候區，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.該校區有11棟學(xué)生公寓建筑總面積131096.1m2.學(xué)生人數為1.5萬(wàn)，男生占70%,女生占30%.該校目前對11棟學(xué)生公寓的能耗進(jìn)行監測，建筑基本信息見(jiàn)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(lèi)之一，其監測是通過(guò)對學(xué)校的市政總供水和自備井總供水進(jìn)行計量，以及對公共建筑和每棟學(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(xiàn)穿過(guò)管井內的管道，連接到室內最近的數據采集器.通過(guò)能耗檢測平臺，對學(xué)校用水量逐期監測，以便更好地了解學(xué)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(xué)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(kāi)水器以及運營(yíng)商直放站設備進(jìn)行計量.根據現場(chǎng)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(shí)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.各電表數據最后匯總到能耗檢測平臺，通過(guò)能耗檢測平臺對學(xué)校用電量逐期監測，以便更好地了解學(xué)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(chǎng)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(fā)現部分數據采集器數據丟失，讀數為0,實(shí)際工作中此類(lèi)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(guò)程中，未關(guān)閉采集器即斷電，長(cháng)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(wǎng)線(xiàn)拔掉，導致傳輸信號中斷；

(3)由于網(wǎng)絡(luò )被限制，導致采集器網(wǎng)關(guān)無(wú)法正常上傳數據；

(4)由于管理人員疏忽，導致電線(xiàn)被切斷造成數據丟失；

(5)部分數據使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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(guān)技術(shù)人員進(jìn)行以下幾方面整頓：

(1)規范管理制度.通過(guò)張貼管理守則于采集箱旁以及對管理人員進(jìn)行設備維護培訓，對管理人員的不當操作進(jìn)行指正；

(2)采集設備檢修.通過(guò)總結運行過(guò)程中出現的設備損壞等問(wèn)題，聯(lián)系維修人員進(jìn)行設備維修、更換；

(3)平臺操作系統升級.通過(guò)對能耗監測平臺的運用，針對平臺功能中發(fā)現的問(wèn)題，聯(lián)系廠(chǎng)商進(jìn)行改進(jìn)升級，完善平臺的實(shí)際操作性；

(4)定期請其他院校有關(guān)方面的專(zhuān)家進(jìn)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(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，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；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(xué)生3公寓作為重點(diǎn)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(kāi)水爐用電以及運營(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建筑用電分項能耗分析

根據調查，該學(xué)生公寓現住學(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、測勘學(xué)院、電氣學(xué)院、土木學(xué)院、建筑與規劃學(xué)院以及經(jīng)濟管理學(xué)院.根據能耗監測平臺顯示數據，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)空調設施，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(cháng)，學(xué)生在宿舍時(shí)間長(cháng)，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(xué)生離校，寢室入住人數少，照明插座用電量大幅度減少.長(cháng)春地處冬季嚴寒地區，比較各月段用電量發(fā)現，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(cháng)，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)間相對延長(cháng)，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(mǎn)足學(xué)生生活、學(xué)習的需求下，有效降低寢室、走廊的用電，對降低學(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，大一大二的學(xué)生在圖書(shū)館學(xué)習的時(shí)間相對較長(cháng)，公寓樓用電較少.大三，大四的學(xué)生課相對較少，寢室停留時(shí)間較長(cháng)，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(xué)校將熱水壺、電熱毯、電吹風(fēng)列為違規電器，禁止學(xué)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(kāi)水爐耗電情況及節能潛力分析

電開(kāi)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(kāi)水爐每天逐時(shí)耗電量呈規律性變化，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(kāi)水爐能耗沒(méi)有規律(見(jiàn)圖13),而且基本上全天處于工作狀態(tài)，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(xué)生公寓電開(kāi)水爐逐時(shí)功率為0.5kWh～65kWh,日耗電量650kWh～800kWh,月耗電量8000kWh~25000kWh,全年累計耗電188143kWh.對比其他學(xué)生公寓，公寓正常電開(kāi)水爐日耗電量為280kWh~500kWh,可以發(fā)現該學(xué)生公寓電開(kāi)水爐用電量大，通過(guò)實(shí)際調查，存在管理人員操作不規范現象，電開(kāi)水爐運行存在不合理時(shí)段，在未使用情況下電耗高達27276kwh(見(jiàn)圖11),如果加強管理，及時(shí)關(guān)閉電源，電開(kāi)水爐電耗全年可節省17%.因此，定期檢查維護電開(kāi)水爐的運行情況，定時(shí)開(kāi)關(guān)電開(kāi)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

3.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶(hù)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(guò)對用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶(hù)可按照國家有關(guān)規定實(shí)施能源計算，分析現狀，查找問(wèn)題，挖掘節能潛力，提出切實(shí)可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門(mén)報送能源計算報告。

3.2應用場(chǎng)所

適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區、大型物業(yè)、學(xué)校、醫院、企業(yè)等不同行業(yè)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(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當日，當月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

3.3.2用能概況

對建筑、部門(mén)、區域、支路、分類(lèi)分項等用能進(jìn)行對比，支持當日逐時(shí)趨勢、當月逐日趨勢曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統計對比、總能耗同環(huán)比對比。