安科瑞淺析基于建筑全壽命周期的校園能耗監(jiān)管平臺及產品應用

摘 要：文章基于建筑全壽命周期概念，從規(guī)范管理建筑運營能耗角度出發(fā)，針對學生用能現(xiàn)狀，提出通過構建校園能耗監(jiān)管平臺對能耗數據進行收集、上傳、儲存、分析，提升校園能耗管理水平，為構建節(jié)約型生*校園提供一定支持。

關鍵詞：建筑能耗；能耗監(jiān)管平臺；全壽命周期；綠色校園

0 引言

    隨著我國經濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化腳步加*，中國建筑業(yè)進入高速增長階段，建筑全壽命周期能耗隨之增加。基于我國嚴峻的人均能源占有量現(xiàn)狀，除了以開發(fā)清潔能源為主的“開源"節(jié)能，也采取減少能源浪費、提高能效等舉措的“節(jié)流"節(jié)能也發(fā)揮出重要作用。在當前能源和環(huán)境的巨大壓力條件下，作為能源消耗的建筑行業(yè)急需從建筑全壽命周期角度走出一條綠色健康發(fā)展之路。

1 建筑全壽命周期能耗監(jiān)管

    建筑全壽命周期是指從建筑材料生產、建筑規(guī)劃與設計、建筑施工與運輸、運營維護直到拆除處理的全循環(huán)過程。近些年已有不少針對低碳排放建材、綠色建筑設計、建筑節(jié)能設備等前期建筑設計建設階段進行的節(jié)能建筑研究，但對建筑建成后的運營階段缺少相應管理方式和管理平臺。相比起建筑建設期間的一次性能源消耗，建筑運營能耗具有長期性，且受到建筑使用者和建筑管理水平影響較大，是具有較大節(jié)約潛力的部分。建立健全建筑能耗監(jiān)控平臺，對能耗數據進行收集、上傳、儲存，并通過數據分析進行后續(xù)節(jié)能規(guī)劃對完善建筑全壽命周期管理、降低建筑運營能耗具有重要意義。

2 校園節(jié)能現(xiàn)狀

    高校建筑作為公共建筑的一部分，擁有較大建筑存量和增長空間。相較于全國居民人均能耗指標，大學生生均能耗、水能耗分別是其四倍和兩倍，這表明高校校園擁有巨大的節(jié)能潛力。早期高校校園建設缺少技術與設備支持，導致各類建筑、各種能耗數據嚴重缺失，很大影響開展校園節(jié)能工作。近年來我國加強了對校園建筑能耗監(jiān)管，致力于打造節(jié)約型校園。2013年，《綠色校園評價標準》開始實施，并作為我國開展綠色校園評價工作的指導文件和技術依據，綠色校園的建設發(fā)展。為加強校園可持續(xù)發(fā)展建設，相關部門提出建設校園建筑節(jié)能監(jiān)管體系的原則和思路，強調運用數字化技術對校園建筑能耗進行計量、控制和管理，并基于大數據對未來能耗消耗量進行預測，對校園節(jié)能減排，打造節(jié)約型校園具有重大價值和意義。為響應政策，不少高校已經試點安裝校園建筑能耗監(jiān)管平臺，提高能耗管理水平，挖掘校園節(jié)能潛力。如浙江大學在紫金港校區(qū)建成了節(jié)約型校園能耗管理平臺，已通過驗收，實現(xiàn)了各類建筑能耗監(jiān)控和數據全覆蓋。此后寧夏大學、北京外國語大學等高校也紛紛建立本校節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)，為全國高校能耗監(jiān)管體系建立拉開序幕。我國高校蘊含巨大節(jié)能潛力，而設立運用節(jié)約型校園能耗管理平臺可以有*改*能耗情況，起到節(jié)能作用。

3 校園數字化監(jiān)管平臺建設

   校園數字化監(jiān)管平臺通過對校園內安裝的智能化能耗計量表獲取校園內各類建筑的分項能耗數據，并傳輸回監(jiān)管平臺的數據中*，實現(xiàn)對校園能耗進行實時監(jiān)控?；跀祿?的歷史數據對當前數據進行縱向分析評估，提出適宜的校園節(jié)能目標，并對系統(tǒng)故障和異常能耗進行預警。

3.1 設備安裝與數據采集

    早期建筑在未安裝智能采集量表前，量表數據獲取多是利用人工抄寫后再錄入。隨著技術的進步，現(xiàn)有建筑大多安裝智能化量表，不僅實現(xiàn)了對能耗數據的實時采集和記錄，還包含測量電器實時功率、總功率等數據。智能化量表的出現(xiàn)和大面積安裝使用，保證了數據的時效性和準確性，為構建數字化監(jiān)管平臺提供基礎數據支撐。

3.2 能耗分項計量

   校園建筑雖然屬于公共建筑，但各類建筑功能不同，用能水平差異明顯。為便于系統(tǒng)識別和建筑分類，《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》中按16位編碼方法將建筑分為13類并編碼，內容如表1所示。

    不同建筑消耗能源種類也不同，如教學樓、科研樓等主要消耗電能，學生宿舍消耗水、電，鍋爐房消耗燃氣等。通過不同種類能耗安裝不同量表已經實現(xiàn)對校園能耗分類計量和統(tǒng)計分析。但每一類能耗的消耗地點、消耗電器無法通過單個量表體現(xiàn)。要實現(xiàn)校園節(jié)能，僅有一個龐大的單類能耗數據是不夠的，還需對建筑內每個房間的能耗，甚至房間內每類電器的能耗進行分項計量。可根據《辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數據采集技術導則》，可將電耗分為照明插座用電、空調用電、動力用電和特殊用電四類進行分項計量，以便后續(xù)分析各房間、各電器的節(jié)能潛力。

3.3 數據傳輸與儲存

    量表利用有線或無線端口實現(xiàn)與數據網關的對接，基于已建成的校園網基礎設施和WEB技術，可以實現(xiàn)高*率數據采集和數據傳輸工作，達到實時遠程監(jiān)控建筑能耗的目的。能耗數據將在數據中*完成的分類、分項統(tǒng)計和儲存工作，形成該校的能耗基礎數據庫并對數據安*進行保護。

3.4 數據處理與分析

    基于校園能耗監(jiān)管平臺建立的能耗數據庫，可以實現(xiàn)對各類建筑、房間、電器能耗的橫向對比和對歷史數據的縱向對比，從而掌握校園建筑的能耗基礎狀態(tài)和隨時空變化的特征。管理者根據分析結果針對不同建筑、不同能耗類型制定相應的能耗基線和節(jié)能措施，做到針對性能耗優(yōu)化。此外，基于數據庫的海量數據可對校園未來能耗趨勢進行預測，為校園節(jié)能提供目標參考。

3.5 數據互通與系統(tǒng)聯(lián)動

    校園能耗監(jiān)管平臺收集的能耗數據可與上級能源管理部門互通，通過對校園能耗水平和全市能耗水平分析，比較能耗差異、發(fā)掘能耗潛力，實現(xiàn)能源利用和能效水平*大化。同時，校園能耗監(jiān)管平臺可以延伸到數字化校園的OA、學生工作、公寓管理等相關子系統(tǒng)，通過多平臺數據互通展示、指標公示、節(jié)能宣傳等方式實現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)作，督促師生參與校園節(jié)能，加強環(huán)保節(jié)能意識。

4能耗管理制度建設健全

     配合校園能耗監(jiān)管平臺應建立相應的能耗設施管理和使用者管理制度。監(jiān)管平臺難以通過平臺直接實現(xiàn)建筑節(jié)能，需要管理者建立相應的管理制度和考核獎懲制度，根據平臺數據分析設定對應節(jié)能指標，層層推進落實，實現(xiàn)到每一個用能終端的管理。各地高?？蓞⒖家呀涱C布的《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》，基于本校自身條件和現(xiàn)階段用能水平，因地制宜建立校園能耗管理制度。通過監(jiān)管平臺的系統(tǒng)聯(lián)動和數據公開，使用者也能清晰明了地得到相關建筑的用能水平和用能特征，根據設定節(jié)能目標采取針對的節(jié)能舉措，形成正向節(jié)能反饋和節(jié)能激勵。

5 監(jiān)管平臺建設和管理不足之處

   我國建筑節(jié)能領域正處于探索發(fā)展階段，校園能耗監(jiān)管平臺運行在取得一定成效的同時，也出現(xiàn)新的問題等待解決。

5.1高校缺少面向師生的監(jiān)管平臺宣傳

5.2監(jiān)管平臺收集的能耗數據分析利用不足

6 高校綜合能效解決方案

6.1校園電力監(jiān)控與運維

   集成設備所有數據，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調控，集中監(jiān)控，數字化巡檢，移動運維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

6.2后勤計費管理

   采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠程抄表、費率設置、 賬單統(tǒng)計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。

6.2.1宿舍用電管理

   針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發(fā)基礎用電額度和定時通斷功能；可進行惡性負載識別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。

6.2.2商鋪水電收費

   針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理。

6.2.3充電樁管理平臺

   充電樁在“源、網、荷、儲、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中的一部分。

6.2.4智能照明管理

   通過對高校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理，實現(xiàn)校園內任一線路，任一個路燈的定時 開關、強制開關、亮度調節(jié)，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高*節(jié)能。

6.3能源管理系統(tǒng)

    針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統(tǒng)計分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類進行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提高管理效能。

    構建符合校園節(jié)能監(jiān)管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告，能夠監(jiān)測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，達到節(jié)能目的。

6.4智慧消防系統(tǒng)

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網、大數據、云計算等現(xiàn)代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

7.平臺部署硬件選型

7.1電力監(jiān)控與運維平臺

7.2后勤計費管理

7.2.1宿舍/商業(yè)預付費平臺

7.2.2充電樁管理平臺

7.2.3智能照明管理

7.3能源管理系統(tǒng)

7.4智慧消防系統(tǒng)

7.4.1電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.2消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

8 結束語

   校園監(jiān)管平臺的建成和運營實現(xiàn)了高校能耗的數字化采集儲存和分析，提升了高校能耗管理水平，為技術節(jié)能、管理節(jié)能和行為節(jié)能提供平臺和數據支撐，積極響應提出的節(jié)約型校園建設號召。校園監(jiān)管平臺作為建筑全壽命周期體系中重要的一環(huán)，在實現(xiàn)校園能耗管理數字化、科學化、規(guī)范化的同時也存在宣傳、數據挖掘不到位的情況。當前我國建設綠色校園、節(jié)約型校園工作正穩(wěn)步向前。通過前期試點高校的探索實踐，建立健全校園能耗監(jiān)管平臺使用管理體系并推廣，實現(xiàn)綠色校園目標任重而道遠。

【參考文獻】

【1】侯婧雯，喬宇.基于建筑全壽命周期的校園能耗監(jiān)管平臺淺析[J].能源科技，2020，14（1）：123-125.

【2】中國建筑節(jié)能協(xié)會.中國建筑能耗研究報告2020[J].建筑節(jié)能（中英文），2021，49（2）：1-6.

【3】高校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.