技術文章

當前位置：首頁技術文章淺析節約型高校建筑物電能能耗

淺析節約型高校建筑物電能能耗

更新時間：2024-01-23

點擊次數：318

吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：根據高校建筑物電能采集點獲取的數據，利用電能能耗監測平臺對其進行分項、組合及分析，建立相對準確的參考模型，并設定合理的評價指標，以實現對高校建筑電能能耗評估，為制定出節能方案提供可靠依據。

關鍵詞：高校建筑；能耗監測；物聯網；能耗監測管理系統

0引言

我國能源消耗主要來自工業、交通和建筑，其中建筑行業的蓬勃發展一方面帶動了國民經濟的快速增長，但同時建筑能耗呈現出急劇上升的趨勢。據統計我國現有建筑物能耗占全國總能耗的25%左右，其中建筑物消耗的電能約占電力總消耗的六分之一，因此做好建筑物電能能耗分析與研究，提高節能能效水平，將有效緩解我國電力能源供應的緊張局面。

1高校建筑物電能能耗指標的建立及分析

高校是社會構成的一個重要組成部分同時也是社會資源能源消費大戶。開展校園建筑能耗節能研究.將對我國建設節約型社會具有重要的示范意義和深遠的教育意義。本文以吉林建筑大學為研究對象。通過分析和研究我校建筑物電能能耗的特點為提出合理化節能方案提供有效依據，從而實現建設節約型高校的目標。

電能能耗數據的計量。隨著我校辦學規模的大，截止目前共有在校生約16萬人，各類建筑物以及相關設備等配套設施不斷增加，校園建筑能耗出現了大幅度增長，我校園建筑明細如表2-1所示：

1e6bb4da20932981fcd7d51b2f6f5718_0a9449deded243fda5648dbe1fd0a637.png

利用我校各個建筑內部數據點位的采集器獲取相關數據.對學校建筑物的能耗數據進行分類、分項準確計量，并加以統計分析，其中電能能耗占建筑能耗的比重大。

電能消耗的方式多、分類計量過程復雜。其中影響電能能耗大的是建筑內部電路系統的復雜度、終端電器設備數量、規模及使用時間。因此，做好建筑物電能能耗采集，是建筑物電能能效評估和節能優化首要環節。如圖2-1所示為我校建筑物電能能耗數據采集示意圖：

0f8a49314a9ee1a2d918ca9a8a10db0d_d80d513f222e435a8dab5e7277a5b97a.png

圖2-1吉林建筑大學建筑物電能能耗數據采集示意圖

2.電能能耗指標的建立。依據校園建筑電能能耗數據對各個建筑進行對比評價，評價指標分為兩種：單位建筑面積和人均電能能耗。

單位建筑面積用電指標。

單位建筑面積耗電量是建筑用電總量除以建筑面積得到的平均值即：單位建筑面積耗電量建筑用電總量/建筑總面積。

（2）人均耗電量指標。對于人員流動性比較小的建筑，在采用單位建筑面積用電量為依據作為評價指標的同時.也可以用人數作為評價依據。人均耗電量是建筑用電總量除以使用人數得到的平均值，即人均耗電量-建筑用電總量/用電人數。

設定建筑電能能耗指標既可以通過計算得到各種指標后，經過對比讓使用者充分了解建筑物的用電水平，也可以將其中部分指標為能效評估提供數據支持。

3.電能能耗數據的分析。高校建筑電能能耗主要可分為四項：照明插座用電、動力用電、空調用電和特殊用電。電能能耗數據采集應嚴格遵循分類分項的計量規則。其中照明插座包括室內照明、室外照明、公共照明、用電設備插座和公共顯示屏用電：動力包括水泵熱力泵、電梯、通風設備用電：空調包括制冷和采暖設備用電;特殊用電包括食堂餐廳的用電。

對電能能耗數據的分析主要包括對能耗分類分項的統計計算，搭建電能能耗分項計量監測模型。多元線性回歸是統計分析中的重要方法，按時間利用學校能耗監測亞臺的數據采集功能獲得建筑電能能耗數據，證明篩選的能耗影響因素和電能能耗之間存在線性關系，建立多元線性回歸的預測模型，用來模擬和預測建筑電能能耗水平。模型函數形式為： 7cb2f1384c5f655595022c467cdf14d6_0f8aaa262ab749c1971aae07ade04a00.png ，其中EUI設為建筑物的月耗電量，x均為自變量， 74aa596550ade4aafe80347adc754e23_f317213d041c490381523ddeb5ae357e.png 的系數，x₁為室內外溫度差，x₂為平均照明用電時長，x₃為人均照明用度，x₄為每月平均使用人數，x₅為其它設備使用功率，誤差用 ec9a91bba4a745fa937e867244e25058_327627692dc044afadbcda34ed2066c2.png 表示。

為了達到節能的目的，找到多元線性回歸模型中找出對電能能耗影響較大的因素，例如對高校辦公樓進行模擬數據分析，x代表室內外溫度差，若系數 daa90d3d1f05b268e42767eeb126809c_296f3d70b02f484ba7b831381c5b5436.png 的數值明顯大于其他系數則表明為了維持室溫空調系統所耗費的電能，占該辦公樓電力能耗的比重大，是關鍵的節能影響因素。

2高校建筑物電能能耗監測系統的改進方案

為了保證系統的穩定性和準確性，我校電能能耗監測系統應具備以下特點：

系統要具備很高的可靠性，數據采集器需要有存儲功能。
系統需要能夠保證穩定傳輸速度，避免傳輸阻塞以以應對大量數據傳輸。
數據采集點設置要合理，避免采集點與局域網距離的問題，導致因網終故障造成系統不能正常獲取數據。

在上述需求之下，如何保證電能能耗監測系統正常有效運行，為后續節能工作提供更準確的依據，顯得尤為重要。近年來無線傳輸技術發展非常成熟，各種智能感知設備廣泛應用在冬個領域。改變傳統的電能能耗采集方式。改變以往的復雜布線利用智能采集終端。使數據采集器與監測系統采用無線連接。可以使電能能耗監測系統可靠性更高、實用性更強、可擴展性更好目前方案正在論證中，其中保證電能能耗數據采集器與傳感器的可靠傳輸、尤其是網關的功能方面還要完善，從而才能實現能耗數據從無線網絡到互聯網的轉換傳輸。

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，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。

3.2應用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業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，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

3.3.2用能概況

對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。

3.3.3用能統計

對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

3.3.4復費率統計

復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

e4a90b35f4eb7b7f14e4c2c85bc74f4a_29f458c9187f4cd1abfeb3c7504bce53.png

3.3.5同比分析

對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。

3.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑選定時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

3.3.7夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在選定時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

746efd144231cf5b1aab46d2a60e0425_3337983ef547411c980e4de3288d8473.png

3.3.8設備管理

設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

98efe6ee48f73fa651a45b0a90d797d1_26d57ba58913431aa67fbb4f7a625e4c.png

3.3.9用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

a3fc6d8e2ec559ebb4e2550a6e36eba1_67202a90e94349a796a61f75d5f5bb64.png

4系統硬件配置

應用場景	型號	圖片	保護功能
建筑能耗管理系統	Acrel-5000web		采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。
智能網關	ANet-1E2S1		采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。
高壓重要回路或低壓進線柜	APM810		具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。
高壓重要回路或低壓進線柜	APM520		三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，支持付費率，越限告警，SOE，4-20mA輸出。
低壓聯絡柜、出線柜	AEM96		三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數據統計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信"和“遙控"功能，并具備告警輸出，可廣泛應用于多種控制系統，SCADA系統和能源管理系統中。
動力柜	ACR120EL		測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。
	DTSD1352		DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。
	AEW100		三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。

照明箱	DTSD1352	DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。
	DDSD1352	DDSD1352單相電子式電能表主要用于計量低壓網絡的單相有功電能，同時可測量電壓、電流、功率等電量，具有紅外通訊功能，并可選配RS485通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。
	DDS1352	單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量，紅外及RS485通訊，電流規格10（60）A，有功電能精度1級。無功精度2級，尺寸：1P
	ADW300/4G	計量低壓網絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。
	ARCM300T-Z-4G	三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。
給水管道	水表	計量流經給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術，通過RS485總線直接輸出表盤數據。

5結束語

利用高等院校的科研優勢，應用電能能耗監測平臺對能耗數據進行分項、組合并加以分析，建立參考模型來反應電能能耗情況.利用合理的評價指標實現對高校建筑電能能耗評估，為制定出節能方案提供有力依據，為建設節約型校園提供了有力支撐。未來節約型校園的不建設發展中，對于各類校園建筑物用電分析還應細化，用電數據的采集分項還需更加細致。根據校園建筑電能能耗特點有針對性地建立更加詳細的分類模型。提高分析效率。

參考文獻

[1]鄭琦.節約型高校建筑物電能能耗的分析與研究[J].技術探討與推廣，2019(30)：84.

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.

上一條淺談大型醫院典型電氣火災分析與防控對策研究
下一條淺談醫院能源管理電能質量在線監測系統的應用