浅谈高校公寓能耗监测平台节能数据分析
时间：2023-02-23 阅读：470
摘要：能耗监测平台是建设节约型校园的主要措施.以北方高校学生公寓为研究对象，为了更好地研究建筑物能耗趋势的动态分析，挖掘节能潜力，提高监测平台运行数据的全面性与可信性，对学生公寓全年能耗数据进行分析，进而采取有效的节能监管措施.
关键词：能耗监测平台；公寓；能耗；节能
0.引言
高校集教学、办公、科研和生活于一体，建筑形式种类多样，是建筑能耗大户.经调查发现，国内对公共建筑节能的研究主要集中在大型办公楼、商场等建筑物,对高校建筑能耗监测与数据分析的研究比较少.我国高校单位建筑面积能耗显著高于全国居民建筑单位面积能耗，高校建筑具有很大的节能潜力.目前许多高校能耗监测体系已经初步建成，并且开始通过平台数据对学校用能状况进行研究分析.以北方某高校学生公寓为研究对象，在已搭建的节能监管平台及节能监控系统基础上，分析和研究学生公寓全年的能耗数据，并进行能耗趋势的动态分析及能效在线诊断，更加完善的了解校园能耗情况，以便深入了解大学生公寓的能耗状况与特点，挖掘校园节能潜力，探索有效的节能方法，优化校园的能耗管理与监控，为建设节约型校园工作提供基础性参考资料.
1.校园建筑基本信息概况
该高校地处125°24'24.62"E,43°47'43.44"N,属北温带大陆性季风气候区，高温度39.5℃,低温度-39.8℃,年平均气温4.8℃,日照时间2688h.2014年全校全年耗电量8298260kWh,耗水量375960m³,汽油总耗量8885L,柴油总耗量30167L,天然气总耗量227230m3.该校区有11栋学生公寓建筑总面积131096.1m2.学生人数为1.5万，男生占70%,女生占30%.该校目前对11栋学生公寓的能耗进行监测，建筑基本信息见表1.
1.1用水能耗监测系统方案
用水能耗是校园能耗监测项目的重要分类之一，其监测是通过对学校的市政总供水和自备井总供水进行计量，以及对公共建筑和每栋学生公寓等所有建筑总进水进行单独计量.并且对供水监测回路采集器的配置，采取就近连接原则，这样远传水表的485数据线穿过管井内的管道，连接到室内最近的数据采集器.通过能耗检测平台，对学校用水量逐期监测，以便更好地了解学校各建筑物用水情况，并采取相应的节水措施.
1.2用电能耗监测方案
以学生3公寓为例，公寓的配电室位于公寓的一层，目前对总支路、电开水器以及运营商直放站设备进行计量.根据现场勘查，配电柜内空间有限，所以将表具统一安装在定制的表箱中，表箱安装位置位于配电柜旁边.根据实际供电监测支路数量，对配电支路计量配置1块数据采集器，1块采集器电源.各电表数据最后汇总到能耗检测平台，通过能耗检测平台对学校用电量逐期监测，以便更好地了解学校各建筑物用电情况，并采取相应的节能措施.
1.3监测系统运行维护
能耗监测系统运行维护工作主要包括：采集设备现场巡检；平台监测数据处理以及分析；平台系统维护.在日常能耗监测系统的运行维护工作中，发现部分数据采集器数据丢失，读数为0,实际工作中此类现象出现频率较大、检修所耗工作量大，具体原因可归为如下几方面：
(1)其他设备检修过程中，未关闭采集器即断电，长期操作，导致采集器烧坏；
(2)管理人员或其他工作人员人为将采集器断电或将采集器网线拔掉，导致传输信号中断；
(3)由于网络被限制，导致采集器网关无法正常上传数据；
(4)由于管理人员疏忽，导致电线被切断造成数据丢失；
(5)部分数据使用无线网络传输，数据传输信号不稳定.
针对数据丢失状况的几种影响因素，组织相关技术人员进行以下几方面整顿：
(1)规范管理制度.通过张贴管理守则于采集箱旁以及对管理人员进行设备维护培训，对管理人员的不当操作进行指正；
(2)采集设备检修.通过总结运行过程中出现的设备损坏等问题，联系维修人员进行设备维修、更换；
(3)平台操作系统升级.通过对能耗监测平台的运用，针对平台功能中发现的问题，联系厂商进行改进升级，完善平台的实际操作性；
(4)定期请其他院校有关方面的专家进行指导.
2.公寓能耗情况
2.1对比能耗指标，找出高能耗建筑
通过收集各公寓每日、每月、每年的能源消耗情况，用其消耗量分别除以建筑物的面积、使用人数，得出各个建筑物单位建筑面积能源消耗量以及人均能源消耗量(见图1～图4).
由图中可以看出，学生3公寓全年单位建筑面积电耗指标；人均电耗、水耗指标处于较高水平，而且该公寓建筑面积、入住人数较大，分别为21311.18m²,2080人，因此将学生3公寓作为重点用能分析对象.该公寓耗电设备主要由寝室走廊照明插座用电、电开水炉用电以及运营商直放站用电组成.
2.2建筑用水消耗量分析
学生3公寓不同月份的用水量见图5(2014年).由图5可以看出，9月份用水量为7761m³,2月份是寒假，所以该月用水量小(86m³),仅有值班人员少量用水，年间总用水量为47463m³.图6表示日用水量(2014年10月1日至2014年12月31日)的变化.如图6所示，非国庆假日每日用水量变化幅度不大，每日平均用水量为150.8m³/日.图7表示工作日不同时刻学生公寓用水量的变化(2014年10月17日),图8表示节假日不同时刻学生公寓用水量的变化(2014年10月2日).
2.3建筑用电分项能耗分析
根据调查，该学生公寓现住学生2073人，其中大二学生765人，大三602人，大四706人；所属学院有材料学院、测勘学院、电气学院、土木学院、建筑与规划学院以及经济管理学院.根据能耗监测平台显示数据，学生公寓3全年用电量为532422.03kWh,单位面积年总电耗24.98kWh/m²·a.学生3公寓逐月分项能耗见图8,可以看出，耗电量低的月份是2月(9254.9kWh/月),大的是12月(62720.9kWh/月).学生公寓无空调设施，另外2月份是寒假，学生离校，所以2月份的耗电量小，而12月份比较寒冷且昼短夜长，学生在宿舍时间长，所以耗电量大，这与刘海燕等[8]研究结果相似.
2.3.1寝室走廊公共耗电情况及节能潜力分析
由逐月寝室走廊能耗可以看出，寒暑假期间用电量明显较低，这是由于大量学生离校，寝室入住人数少，照明插座用电量大幅度减少.长春地处冬季严寒地区，比较各月段用电量发现，寝室在冬季时(11月至4月)耗电量较大，这是由于冬季室外温度低，学生在寝室停留时间较长，照明插座用电量大大变大，另外，由于冬季日照时间变短，寝室照明时间相对延长，致使照明用电量增加.并且一些寝室存在热水壶、电热毯、吹风机等大功率违章电器，加大了公寓插座耗电量.
由于寝室、走廊公共用电占全年总用电量的64%,所占比重较高(见图10).因此，在满足学生生活、学习的需求下，有效降低寝室、走廊的用电，对降低学生公寓建筑的能耗有重要作用.寝室、走廊用电较高主要是人为因素造成的.控制学生个人用电量是控制公寓用电的主要措施：一是减少学生寝室逗留时间.比较各公寓用电情况发现，大一大二的学生在图书馆学习的时间相对较长，公寓楼用电较少.大三，大四的学生课相对较少，寝室停留时间较长，特别是人均一台电脑，加大了公寓用电总量；二是严禁大功率电器的使用.很多学校将热水壶、电热毯、电吹风列为违规电器，禁止学生公寓使用该电器，从节能角度看这规定是有利的.
2.3.2电开水炉耗电情况及节能潜力分析
电开水炉能耗占公寓能耗的35%,如图10所示，所占比重较大.由图12可以看出，正常开水炉每天逐时耗电量呈规律性变化，并且有自动断电功能，大大降低了公寓用电.然而学生3公寓开水炉能耗没有规律(见图13),而且基本上全天处于工作状态，严重加大了公寓能耗量.使用监测数据表明，非寒暑假期间，该学生公寓电开水炉逐时功率为0.5kWh～65kWh,日耗电量650kWh～800kWh,月耗电量8000kWh~25000kWh,全年累计耗电188143kWh.对比其他学生公寓，公寓正常电开水炉日耗电量为280kWh~500kWh,可以发现该学生公寓电开水炉用电量大，通过实际调查，存在管理人员操作不规范现象，电开水炉运行存在不合理时段，在未使用情况下电耗高达27276kwh(见图11),如果加强管理，及时关闭电源，电开水炉电耗全年可节省17%.因此，定期检查维护电开水炉的运行情况，定时开关电开水炉是降低公寓能耗的关键.
3.安科瑞建筑能耗分析系统
3.1概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源计算，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上管理节能工作的部门报送能源计算报告。
3.2应用场所
适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。
3.3系统功能
3.3.1系统概况
平台运行状态，当月能耗折算、地图导航，各能耗逐时、逐月曲线，当日，当月能耗同比分析滚动显示。
3.3.2用能概况
对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比，支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗同环比对比。
3.3.3用能统计
对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计，支持报表数据导出EXCEL，支持选择建筑数据进行生成柱状图。
3.3.4复费率统计
复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。
3.3.5同比分析
对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。
3.3.6能源流向图
能源流向图展示单栋建筑时段内各类能源从源头到末端的的能源流向，支持按原始值和折标值查看。
3.3.7夜间能耗分析
夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在时段工作时间与非工作时间用能统计对比，支持导出报表。
3.3.8设备管理
设备管理包括，设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备，确保设备的运行。
3.3.9用户报告
用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，针对用电提供单独的复费率用能分析，报告可编辑。
4.系统硬件配置
5.结语
(1)对高校学生公寓能耗监测数据进行调查分析，可以使学校管理人员准确找到不合理用能环节，并加以改进；
(2)相对而言，学生公寓用电量差别大，主要是由于人为因素的影响，提高全体师生的节能意识是建设节约型校园的关键；
(3)高校对能耗检测平台定期进行运行维护，建立高校节能体系，保护数据库的完整，有利于为高校建筑能耗监测系统的数据分析提供借鉴.