高校節(jié)能潛力分析與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)

鄧金鵬 石忠軍

摘 要：首先，基于高校用能現(xiàn)狀，分析了其用能特點(diǎn)和節(jié)能潛力，分析結(jié)果表明，校園水、電、氣浪費(fèi)嚴(yán)重，其根本原因在于管理和技術(shù)手段不到位，因此采用能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以有效地改善高校能源利用狀況；然后，以湖南某高校為例，設(shè)計(jì)了高校能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的軟硬件系統(tǒng)，并分析說(shuō)明了該能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的功能、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；高校；能耗監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TU20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸之一。厲行節(jié)約，建立以能源的高效利用和循環(huán)利用為核心的節(jié)能型社會(huì)是必然選擇。高等學(xué)校擔(dān)負(fù)著教育、科研和社會(huì)服務(wù)的重任，是社會(huì)構(gòu)成中的重要社區(qū)，也是能源消費(fèi)大戶，涉及面廣、數(shù)量大、建筑物多，形式多樣。建設(shè)節(jié)能型高校不僅能有效地節(jié)約能源，還有助于傳承中國(guó)的勤儉傳統(tǒng)和節(jié)約美德，培養(yǎng)具有節(jié)約品德的高素質(zhì)人才。

高校節(jié)能的手段多種多樣，但高校的用能特點(diǎn)決定了高校節(jié)能的重點(diǎn)在于節(jié)能監(jiān)管體系的建立和完善，而監(jiān)管體系的關(guān)鍵又在于能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建立。能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)采用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制，具有施工簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低、維護(hù)費(fèi)用低等諸多優(yōu)勢(shì)。監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)通過(guò)技術(shù)手段來(lái)解決水、電、氣等能源的使用、定量與付費(fèi)管理等過(guò)程，能有效地減少能源浪費(fèi)。

2 高校能耗特點(diǎn)與節(jié)能潛力

2.1 高校能耗特點(diǎn)

根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)高?？偰芎母哌_(dá)220.35萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，人均能耗是全國(guó)平均水的4.9倍。高校用能與一般的公共建筑、住宅建筑存在較大區(qū)別，具有其自身特點(diǎn)。

首先，高校校園規(guī)模較大，呈多校區(qū)分布，用能系統(tǒng)性強(qiáng)。校園供水、空調(diào)、采暖、供電系統(tǒng)復(fù)雜且獨(dú)立于市政系統(tǒng)。其次，建筑功能相對(duì)單一，同一建筑的用能時(shí)間規(guī)律性明顯，不同功能建筑的能耗強(qiáng)度差異明顯，建筑能耗占高校總能耗的80%以上，高校節(jié)能的重點(diǎn)在于建筑節(jié)能。

同時(shí)，不少高?；A(chǔ)設(shè)施陳舊、設(shè)備能效低，跑冒滴漏現(xiàn)象得不到有效控制；此外，相對(duì)于注重效益的工業(yè)企業(yè)，高校的能源管理仍處于粗放、無(wú)序的發(fā)展階段，節(jié)能管理措施普遍缺失、缺位，高校中存在嚴(yán)重的能源過(guò)度使用和浪費(fèi)現(xiàn)象，表現(xiàn)在電腦、空調(diào)等辦公設(shè)備長(zhǎng)期處于開機(jī)狀態(tài)、教室白天不關(guān)燈等方面。

2.2 高校節(jié)能潛力分析

2.2.1用電節(jié)能潛力。初步分析用電存在的主要問(wèn)題為：學(xué)生生活用電偏高，存在用電浪費(fèi)現(xiàn)象；照明用電量偏大；校園電網(wǎng)亟待改造；用電定額及收費(fèi)管理制度尚不完善。

2.2.2燃?xì)夤?jié)能潛力。燃?xì)庵饕臑椴惋嫞臍饬肯鄬?duì)較高，采用節(jié)氣措施可節(jié)能20%以上。

2.2.3節(jié)水潛力。用水存在的主要問(wèn)題為：生均用水量偏高，存在用水浪費(fèi)現(xiàn)象；中水使用率較低，水資源綜合利用潛力仍較大。

針對(duì)高校目前能源技術(shù)相對(duì)不足、能源利用效率不高、單位能耗有待進(jìn)一步降低的局面，可利用網(wǎng)絡(luò)及自動(dòng)化控制等技術(shù)，建立能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，為節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供先進(jìn)的技術(shù)支持和保障。

3 能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)例

3.1 校區(qū)基本情況

湖南某高校占地約2200畝，分東、西兩個(gè)校。專任教職工2600多名，在校學(xué)生30000多人。由于校區(qū)面積大，水電管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜并且老化嚴(yán)重；加之學(xué)校發(fā)展迅速，用電容量不斷增加，水電開支逐年增加，僅2012年學(xué)校電費(fèi)開支達(dá)到了2600多萬(wàn)。由于沒有系統(tǒng)化、智能化的管理手段，單憑傳統(tǒng)的人工管理，出現(xiàn)了很多的管理漏洞，造成了大量的水電資源浪費(fèi)。

現(xiàn)學(xué)校已給部分樓棟裝有一、二、三級(jí)電表，需更換或加裝一、二、三級(jí)表，以完善用水用電管理，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化計(jì)量和節(jié)能管理，并支持各部門用量考核。學(xué)?，F(xiàn)有分體式空調(diào)近1500臺(tái)。

3.2 項(xiàng)目要求

3.2.1 用水管理部分

（1）完成教學(xué)辦公區(qū)、生活區(qū)樓棟總水表（一、二級(jí)表）信息定時(shí)或?qū)崟r(shí)采集、監(jiān)測(cè)、圖表分析及日、月、年度報(bào)表；

（2）完成學(xué)生宿舍入戶水表（三級(jí)表）信息采集、監(jiān)測(cè)、控制及付費(fèi)管理；

構(gòu)建較完善的用水管理系統(tǒng)。

3.2.2 用電管理部分

（1）完成教學(xué)辦公區(qū)、生活區(qū)樓棟總電表（一、二級(jí)表）信息定時(shí)或?qū)崟r(shí)采集、監(jiān)測(cè)、圖表分析及日、月、年度報(bào)表；

（2）完成辦公樓各房間電表（三級(jí)表）信息定時(shí)或?qū)崟r(shí)采集、監(jiān)測(cè)、圖表分析及報(bào)表；

（3）構(gòu)建較完善的用電管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)房間的用電控制。

3.2.3 空調(diào)管理部分

（1）完成分體式空調(diào)實(shí)時(shí)信息（溫度信息、狀態(tài)信息）采集；

（2）完成所有分體式空調(diào)的時(shí)段控制和溫度控制；

（3）完成所有分體式空調(diào)使用權(quán)限的統(tǒng)一管理。

3.3 系統(tǒng)建設(shè)

3.3.1 系統(tǒng)建設(shè)方案

（1）系統(tǒng)下層架構(gòu)：采用大家自組織無(wú)線采控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠。

（2）系統(tǒng)中間架構(gòu)：通過(guò)GPRS公共網(wǎng)絡(luò)和學(xué)校的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)保證網(wǎng)絡(luò)通信正常和安全。

（3）系統(tǒng)上層架構(gòu)：采用兩層/三層的軟件架構(gòu)，客戶端使用DELPHI開發(fā)。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：采用SQLSERVER或者ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)。

（5）服務(wù)器搭建：在學(xué)校計(jì)算機(jī)中心安置統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

3.3.2 系統(tǒng)組成與特點(diǎn)

系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。該能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)能完成如下任務(wù)。

（1）水電控制管理：基于水電采集管理，系統(tǒng)可以設(shè)置付費(fèi)模式水電控制，異常用水用電控制，定量用水用電控制等功能，并可設(shè)置實(shí)時(shí)通斷水電。可以根據(jù)地區(qū)規(guī)定的谷、峰時(shí)段的費(fèi)率標(biāo)準(zhǔn)分時(shí)段計(jì)價(jià)。

（2）空調(diào)控制管理：系統(tǒng)通過(guò)空調(diào)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的溫度控制和時(shí)段控制，從而減少電力浪費(fèi)。

（3）繳費(fèi)管理：集中統(tǒng)一的繳費(fèi)平臺(tái)，并配合水電控制管理，能避免“收費(fèi)難”的局面。

（4）短信管理：系統(tǒng)能以手機(jī)短信的方式及時(shí)的將費(fèi)用拖欠信息、停水停電信息、管線維修信息等及時(shí)的提醒用戶，實(shí)現(xiàn)人性化管理。

（5）紅外監(jiān)控管理：通過(guò)采集和分析傳感器傳輸出來(lái)的溫度、濕度、重點(diǎn)設(shè)備等信息，對(duì)環(huán)境變化做出正確的告警與響應(yīng)，能協(xié)助校方在校園安全、節(jié)能的環(huán)境下更好的管理。

該能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)具有如下優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定：數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中都采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳輸穩(wěn)定。同時(shí)，中間沒有接口、插孔等連接裝置，不會(huì)因?yàn)榻涌诮佑|不量良導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷，傳輸可靠、安全。

（2）施工難度低：系統(tǒng)無(wú)需大量布線，數(shù)據(jù)上傳和指令的下達(dá)，都通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。無(wú)須破壞原有房屋的結(jié)構(gòu)，施工量小，施工難度低。

（3）維護(hù)成本低：由于線路少，基本不需要線路的維護(hù)。后臺(tái)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障點(diǎn)，而不需要沿線排查，極大的減少了維護(hù)成本。

（4）計(jì)量穩(wěn)定可靠：系統(tǒng)采用外掛采集的方式，對(duì)計(jì)量裝置要求簡(jiǎn)單。一般生產(chǎn)單位都能生產(chǎn)這些計(jì)量裝置，產(chǎn)品成熟，性能穩(wěn)定可靠，不會(huì)因?yàn)橛?jì)量裝置功能復(fù)雜而產(chǎn)生基礎(chǔ)計(jì)量問(wèn)題。

（5）系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)：系統(tǒng)組網(wǎng)靈活，且不占用現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)資源。

3.3.3 系統(tǒng)軟件配置與功能

系統(tǒng)軟件配置由五大基本功能模塊和五大擴(kuò)展功能模塊組成，如圖2所示。

圖中各模塊功能簡(jiǎn)述如下：

（1）檔案管理（基本功能模塊一）：此功能模塊包括用水（電）、空調(diào)使用區(qū)域信息、部門信息、設(shè)備信息、用戶信息、全局編碼、操作員及權(quán)限管理等系統(tǒng)所需的基本信息的管理。

（2）數(shù)據(jù)采集（基本功能模塊二）：實(shí)時(shí)（人工控制）或定時(shí)（自動(dòng)）采集終端設(shè)備數(shù)據(jù)（包括：水表、電表、空調(diào)）等功能。

（3）數(shù)據(jù)分析（基本功能模塊三）：對(duì)采集上來(lái)的水（電）表、空調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理并提供相應(yīng)的分析圖表。包括匯總分析、損耗分析、對(duì)比分析等。

（4）查詢統(tǒng)計(jì)（基本功能模塊四）：提供各種查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，并生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表及圖表。

（5）系統(tǒng)管理（基本功能模塊五）：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置與管理；另外還包括設(shè)備初始化管理，集中器在線監(jiān)控管理，系統(tǒng)操作日志查詢管理及密碼修改等功能。

（1）短信管理（擴(kuò)展功能模塊一）：提醒拖欠水（電）費(fèi)、未及時(shí)繳納水（電）費(fèi)的用戶及時(shí)繳納相關(guān)費(fèi)用；區(qū)域內(nèi)停水（電）、線路維修以及區(qū)域內(nèi)未及時(shí)關(guān)閉水（電）源、空調(diào)的短信提醒；學(xué)生宿舍安全用（水）電的短信提醒等功能。

（2）繳費(fèi)管理（擴(kuò)展功能模塊二）：系統(tǒng)可根據(jù)用戶的實(shí)際繳費(fèi)管理模式，提供量身定制的繳費(fèi)管理功能，包括預(yù)付費(fèi)繳費(fèi)、查詢以及支持校園一卡通繳費(fèi)管理等。

（3）用電控制（擴(kuò)展功能模塊三）：對(duì)電表進(jìn)行遠(yuǎn)程通斷電控制、最大負(fù)荷控制等功能。

（4）用水控制（擴(kuò)展功能模塊四）：對(duì)水表進(jìn)行遠(yuǎn)程通斷水控制等功能。

（5）空調(diào)控制（擴(kuò)展功能模塊五）：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)開啟的時(shí)間和室內(nèi)溫度，只要達(dá)到設(shè)定的時(shí)間和溫度范圍便會(huì)自動(dòng)關(guān)閉或者開啟空調(diào)。

結(jié)語(yǔ)

開展建筑節(jié)能，一方面可以降低建筑能耗，緩解當(dāng)前能源緊張局面；另一方面可以減少環(huán)境污染，改善大氣環(huán)境。從消費(fèi)者的角度來(lái)看，建筑節(jié)能不僅可以帶來(lái)健康、舒適、安全的生活環(huán)境，同時(shí)還能減少能源消費(fèi)開支。

高校相對(duì)其他公共建筑能耗更高，節(jié)能潛力更大，是建筑節(jié)能的重點(diǎn)之一。建立能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高校校園水、電、氣、熱等能源消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的考核評(píng)價(jià)管理。能對(duì)高校的能源消費(fèi)狀況、管理水平、利用效率、消耗指標(biāo)、綜合利用及環(huán)境效果進(jìn)行檢查、測(cè)試、診斷、咨詢和評(píng)價(jià)，排查節(jié)能障礙和浪費(fèi)原因，挖掘節(jié)能潛力，提出整改措施，制訂節(jié)能目標(biāo)和規(guī)劃，最終促進(jìn)高校節(jié)能降耗。

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