東曲礦民用建筑節能技術方案

潘建云

(西山煤電集團公司東曲礦,山西省古交市,030200)

東曲礦民用建筑節能技術方案

潘建云

(西山煤電集團公司東曲礦,山西省古交市,030200)

在對東曲礦民用建筑能耗現狀進行實地考察的基礎上,結合國內先進節能工程的例子,對民用建筑能耗進行分類、分項遠程計量,通過對各類民用建筑能源的實時監測計量及技術改造,降低能耗支出。

民用建筑 節能減排 遠程計量 實時監測 分項計量

1 概述

隨著我國經濟社會的發展,環境資源壓力越來越大,節能減排形勢嚴峻。在大力推進建筑領域節能工作中,國家機關辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出。據統計,我國國家機關辦公建筑和大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%,但年耗電量約占全國城鎮建筑耗電量的22%,每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍,是歐洲、日本等發達國家同類建筑的1.5～2倍。做好國家機關辦公建筑和大型公共建筑的節能管理工作,不僅直接關系到“十一五”末單位GDP能耗降低20%的節能戰略目標的實現,而且對整個節能減排工作具有強有力的示范作用。

東曲礦是山西省西山煤電集團八礦之一,年設計生產能力達400萬t,其主要耗能建筑有辦公樓、任務樓、福利樓、食堂、鍋爐房及所屬居民建筑。這些建筑每年的水、電、熱3項能耗是個相當巨大的數字,有著很大的節能潛力。

2 方案設計

2.1 系統設計目標

方案的設計是以建設部有關建筑能源監管的相關技術導則為指導思想,采用先進的分布式能源監管系統技術,系統除具有基本的能源在線監測功能外,還具有建筑能源管理的擴展功能。

(1)對建筑能耗進行分類、分項精確計量,計量數據遠程傳輸,數據采集與存貯,數據統計與分析,數據發布與遠傳。

(2)通過掌握各分類能耗的實時數據,建立能源自動化監管系統,對建筑各種能源系統進行分布式監控與集中管理,從而確保建筑單位正常運營的能源需求且實現有效節能,提高后勤運營管理水平。

(3)對建筑開水爐、供熱總管進行獨立監控,在線分析各用電回路的需量,識別有效負荷與無效能耗,從而可通過技術或行為節能方式,實現建筑的有效節能。

(4)為業主單位的節能研究、設計與建設(改造)提供參考依據。

(5)為建筑能耗統計、審計、監管與執法部門提供準確能耗數據及決策依據。

(6)以實時監測源數據為依據,為機關辦公建筑業主提供能源利用診斷、能源質量監測、能源賬單核對、節能控制。

2.2 系統結構

系統實現電能、水、熱能、燃氣的分類計量和部分示范樓的電分項計量。整個能源監管系統由能源監管中心、現場監測網絡、監控終端等組成。

2.3 系統特點

本系統現場網絡選用雙絞線LonWorks現場控制網絡組網,采用總線結構通信距離2700 m,自由拓撲網絡結構通信距離500 m,一個網絡可接入64個計量裝置。采用自由拓撲組網時,現場安裝十分方便,計量裝置間可隨意連接。

(1)全開放“免維護”系統網絡結構,可接入各類智能與非智能計量裝置及監控終端。

(2)符合國際、國家標準的監測信息傳輸協議。

(3)各類能源實時三級或分類/分項/分戶精確計量。

(4)能源質量信息(如電壓、頻率、功率因數、諧波等)實時監測。

(5)能源需量(如電功率/電流)預測、實時監測與調度。

(6)能源系統自動化監控,故障自動報警(如開關異常跳閘、缺相等)。

(7)根據監測的各類能源實時數據為依據,進行用能診斷、節能潛力分析、節能控制和節能效果驗證。

(8)現場監測網絡可采用雙絞線、電力載波或雙絞線載波進行監控信息傳輸,每個雙絞線監測網絡可接入64臺計量裝置,每個電力線載波監測網絡可接入128臺計量裝置。

(9)能源監測與管理系統所監測的企事業單位的數量和位置不受限制。

(10)在授權的情況下,在國內甚至國際上任何位置(具備INTERNET網或GPRS通信條件)均可實時監測任何被監管單位的各級計量數據,對各類能源設備進行實時監控。

(11)計量裝置現場不設監測計算機(需要時可選配),即使系統網絡中斷,計量數據自動存貯于網絡控制器,系統網絡恢復時自行上傳,系統信息傳輸穩定可靠。

(12)能源監測信息采集與上傳時間按需任意設定。

(13)系統網管軟件自動監視各類計量裝置的工作狀態,各級計量裝置故障自動報警。

2.4 監管中心配置

(1)監管中心硬件配置。1臺監控工作站,1臺數據服務器,1臺UPS不間斷電源,1臺打印機。

(2)監管中心軟件配置。建筑能源監管系統-中心版軟件,WINDOWS XP professional中文版工作站操作系統,WINDOWS 2008 Advanced server中文版服務器操作系統,MSSQL Server 2008數據庫。

2.5 現場網絡配置

(1)對各建筑的電能進行分項(照明插座用電、動力用電、空調用電、特殊用電)計量,通過數據統計與分析,為后勤管理部門的電能收費、節能改造、能源調度提供依據;為防止偷電、漏電及無謂電損耗提供有效的技術手段;對超限用電、欠費用電提供報警與遠程斷電控制。

(2)對各建筑的總用水及重點用水支路進行監測,建立水平衡系統。通過數據統計與分析,為后勤管理部門的水系統管理,用水收費、節水改造提供依據;為防止水管網漏水、用水器具失效的無謂水流失、無節制用水提供有效的技術管理手段;對管網與用水器具漏水、無節制超額用水、欠費用水提供報警。

(3)對各建筑的熱能進行監控。通過對供熱管路安裝熱能流量計、線性調節閥,可監測到供熱管路的進水、回水溫度,并且可以通過線性調節閥對管路的流量進行遠程自動控制,給用戶提供最舒適的環境溫度。針對目前東曲礦供暖期間進水、回水溫度較高的情況,本技術方案可實現整個東曲礦供熱系統節能40%以上的經濟指標。

根據上述說明,對東曲礦各建筑現場網絡總共采用了N臺監測型電力監控終端,M臺智能水表, L臺熱能表及L臺線性調節閥。采用X臺通信網絡控制器,從網絡控制器到現場監控終端采用雙絞線連接。網絡控制器就近接入到各建筑局域網,網絡控制器和監控工作站通過局域網連接。系統的總體結構如圖1所示。

2.6 系統功能

(1)通過對東曲礦建筑的各類能源進行監測,可以滿足建筑能源分戶、分類和電能分項計量的要求,實現對大樓內的電能、水、熱能分類計量。

(2)系統實時監測各供電回路的三相電壓、電流和功率等電力參數,在線分析各種用電回路的需量,識別有效負荷與無效能耗,從而可通過技術或行為節能方式,實現建筑的有效節能。

(3)本系統為東曲礦后勤能源監管系統的建設打下基礎,系統硬件和軟件采用模塊化結構,方便今后能源監管系統的擴展;

(4)對采集的計量數據采用每年每平方米的能耗量和每年每人(常駐人員)的能耗量兩個能耗指標來評價其能源利用效率,其中建筑面積和人員的具體數值可配置,以提高系統功能的靈活性。

(5)系統按日、月、年打印或顯示電能耗報表。

(6)系統提供建筑用電的同比與環比報表。

(7)采用棒直圖顯示一種或多種能耗的消耗值大小,用餅圖顯示各項能耗的所占比例,用趨勢圖顯示一種或多種能耗的變化趨勢。

(8)以實時監測能源數據為依據,為建筑業主的能源利用診斷、能源質量監測、能源賬單核對、節能控制、節能潛力分析、節能效果驗證、能源調度、保障健康與舒適環境、提高節能意識等提供有效手段,實現有效節能(10～45%),并提高建筑能源的自動化管理水平。

(9)能源監管數據可遠程上傳至上一級的能源監管中心。

圖1 系統的總體結構

3 結束語

經過對東曲礦民用建筑能耗數據的整理、統計和分析,認為有節能潛力。東曲礦加強建筑節能管理和節能改造,大幅度降低了能耗和能耗支出。

(責任編輯 張毅玲)

TU86

B

潘建云(1981-),男,2002年中國礦業大學本科學士助理工程師。