東曲礦民用建筑節(jié)能技術(shù)方案

潘建云

(西山煤電集團(tuán)公司東曲礦,山西省古交市,030200)

東曲礦民用建筑節(jié)能技術(shù)方案

潘建云

(西山煤電集團(tuán)公司東曲礦,山西省古交市,030200)

在對(duì)東曲礦民用建筑能耗現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)地考察的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)先進(jìn)節(jié)能工程的例子,對(duì)民用建筑能耗進(jìn)行分類、分項(xiàng)遠(yuǎn)程計(jì)量,通過對(duì)各類民用建筑能源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量及技術(shù)改造,降低能耗支出。

民用建筑 節(jié)能減排 遠(yuǎn)程計(jì)量 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 分項(xiàng)計(jì)量

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,環(huán)境資源壓力越來越大,節(jié)能減排形勢(shì)嚴(yán)峻。在大力推進(jìn)建筑領(lǐng)域節(jié)能工作中,國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%,但年耗電量約占全國城鎮(zhèn)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(fā)達(dá)國家同類建筑的1.5～2倍。做好國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的節(jié)能管理工作,不僅直接關(guān)系到“十一五”末單位GDP能耗降低20%的節(jié)能戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),而且對(duì)整個(gè)節(jié)能減排工作具有強(qiáng)有力的示范作用。

東曲礦是山西省西山煤電集團(tuán)八礦之一,年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力達(dá)400萬t,其主要耗能建筑有辦公樓、任務(wù)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(xiàng)能耗是個(gè)相當(dāng)巨大的數(shù)字,有著很大的節(jié)能潛力。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

方案的設(shè)計(jì)是以建設(shè)部有關(guān)建筑能源監(jiān)管的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為指導(dǎo)思想,采用先進(jìn)的分布式能源監(jiān)管系統(tǒng)技術(shù),系統(tǒng)除具有基本的能源在線監(jiān)測(cè)功能外,還具有建筑能源管理的擴(kuò)展功能。

(1)對(duì)建筑能耗進(jìn)行分類、分項(xiàng)精確計(jì)量,計(jì)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸,數(shù)據(jù)采集與存貯,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析,數(shù)據(jù)發(fā)布與遠(yuǎn)傳。

(2)通過掌握各分類能耗的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),建立能源自動(dòng)化監(jiān)管系統(tǒng),對(duì)建筑各種能源系統(tǒng)進(jìn)行分布式監(jiān)控與集中管理,從而確保建筑單位正常運(yùn)營的能源需求且實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能,提高后勤運(yùn)營管理水平。

(3)對(duì)建筑開水爐、供熱總管進(jìn)行獨(dú)立監(jiān)控,在線分析各用電回路的需量,識(shí)別有效負(fù)荷與無效能耗,從而可通過技術(shù)或行為節(jié)能方式,實(shí)現(xiàn)建筑的有效節(jié)能。

(4)為業(yè)主單位的節(jié)能研究、設(shè)計(jì)與建設(shè)(改造)提供參考依據(jù)。

(5)為建筑能耗統(tǒng)計(jì)、審計(jì)、監(jiān)管與執(zhí)法部門提供準(zhǔn)確能耗數(shù)據(jù)及決策依據(jù)。

(6)以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)源數(shù)據(jù)為依據(jù),為機(jī)關(guān)辦公建筑業(yè)主提供能源利用診斷、能源質(zhì)量監(jiān)測(cè)、能源賬單核對(duì)、節(jié)能控制。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電能、水、熱能、燃?xì)獾姆诸愑?jì)量和部分示范樓的電分項(xiàng)計(jì)量。整個(gè)能源監(jiān)管系統(tǒng)由能源監(jiān)管中心、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控終端等組成。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)選用雙絞線LonWorks現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng),采用總線結(jié)構(gòu)通信距離2700 m,自由拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通信距離500 m,一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可接入64個(gè)計(jì)量裝置。采用自由拓?fù)浣M網(wǎng)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)安裝十分方便,計(jì)量裝置間可隨意連接。

(1)全開放“免維護(hù)”系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可接入各類智能與非智能計(jì)量裝置及監(jiān)控終端。

(2)符合國際、國家標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)信息傳輸協(xié)議。

(3)各類能源實(shí)時(shí)三級(jí)或分類/分項(xiàng)/分戶精確計(jì)量。

(4)能源質(zhì)量信息(如電壓、頻率、功率因數(shù)、諧波等)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

(5)能源需量(如電功率/電流)預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)度。

(6)能源系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控,故障自動(dòng)報(bào)警(如開關(guān)異常跳閘、缺相等)。

(7)根據(jù)監(jiān)測(cè)的各類能源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù),進(jìn)行用能診斷、節(jié)能潛力分析、節(jié)能控制和節(jié)能效果驗(yàn)證。

(8)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可采用雙絞線、電力載波或雙絞線載波進(jìn)行監(jiān)控信息傳輸,每個(gè)雙絞線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可接入64臺(tái)計(jì)量裝置,每個(gè)電力線載波監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可接入128臺(tái)計(jì)量裝置。

(9)能源監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的企事業(yè)單位的數(shù)量和位置不受限制。

(10)在授權(quán)的情況下,在國內(nèi)甚至國際上任何位置(具備INTERNET網(wǎng)或GPRS通信條件)均可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任何被監(jiān)管單位的各級(jí)計(jì)量數(shù)據(jù),對(duì)各類能源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(11)計(jì)量裝置現(xiàn)場(chǎng)不設(shè)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)(需要時(shí)可選配),即使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中斷,計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)存貯于網(wǎng)絡(luò)控制器,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)自行上傳,系統(tǒng)信息傳輸穩(wěn)定可靠。

(12)能源監(jiān)測(cè)信息采集與上傳時(shí)間按需任意設(shè)定。

(13)系統(tǒng)網(wǎng)管軟件自動(dòng)監(jiān)視各類計(jì)量裝置的工作狀態(tài),各級(jí)計(jì)量裝置故障自動(dòng)報(bào)警。

2.4 監(jiān)管中心配置

(1)監(jiān)管中心硬件配置。1臺(tái)監(jiān)控工作站,1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器,1臺(tái)UPS不間斷電源,1臺(tái)打印機(jī)。

(2)監(jiān)管中心軟件配置。建筑能源監(jiān)管系統(tǒng)-中心版軟件,WINDOWS XP professional中文版工作站操作系統(tǒng),WINDOWS 2008 Advanced server中文版服務(wù)器操作系統(tǒng),MSSQL Server 2008數(shù)據(jù)庫。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)配置

(1)對(duì)各建筑的電能進(jìn)行分項(xiàng)(照明插座用電、動(dòng)力用電、空調(diào)用電、特殊用電)計(jì)量,通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析,為后勤管理部門的電能收費(fèi)、節(jié)能改造、能源調(diào)度提供依據(jù);為防止偷電、漏電及無謂電損耗提供有效的技術(shù)手段;對(duì)超限用電、欠費(fèi)用電提供報(bào)警與遠(yuǎn)程斷電控制。

(2)對(duì)各建筑的總用水及重點(diǎn)用水支路進(jìn)行監(jiān)測(cè),建立水平衡系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析,為后勤管理部門的水系統(tǒng)管理,用水收費(fèi)、節(jié)水改造提供依據(jù);為防止水管網(wǎng)漏水、用水器具失效的無謂水流失、無節(jié)制用水提供有效的技術(shù)管理手段;對(duì)管網(wǎng)與用水器具漏水、無節(jié)制超額用水、欠費(fèi)用水提供報(bào)警。

(3)對(duì)各建筑的熱能進(jìn)行監(jiān)控。通過對(duì)供熱管路安裝熱能流量計(jì)、線性調(diào)節(jié)閥,可監(jiān)測(cè)到供熱管路的進(jìn)水、回水溫度,并且可以通過線性調(diào)節(jié)閥對(duì)管路的流量進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制,給用戶提供最舒適的環(huán)境溫度。針對(duì)目前東曲礦供暖期間進(jìn)水、回水溫度較高的情況,本技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)整個(gè)東曲礦供熱系統(tǒng)節(jié)能40%以上的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

根據(jù)上述說明,對(duì)東曲礦各建筑現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總共采用了N臺(tái)監(jiān)測(cè)型電力監(jiān)控終端,M臺(tái)智能水表, L臺(tái)熱能表及L臺(tái)線性調(diào)節(jié)閥。采用X臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)控制器,從網(wǎng)絡(luò)控制器到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控終端采用雙絞線連接。網(wǎng)絡(luò)控制器就近接入到各建筑局域網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)控制器和監(jiān)控工作站通過局域網(wǎng)連接。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.6 系統(tǒng)功能

(1)通過對(duì)東曲礦建筑的各類能源進(jìn)行監(jiān)測(cè),可以滿足建筑能源分戶、分類和電能分項(xiàng)計(jì)量的要求,實(shí)現(xiàn)對(duì)大樓內(nèi)的電能、水、熱能分類計(jì)量。

(2)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各供電回路的三相電壓、電流和功率等電力參數(shù),在線分析各種用電回路的需量,識(shí)別有效負(fù)荷與無效能耗,從而可通過技術(shù)或行為節(jié)能方式,實(shí)現(xiàn)建筑的有效節(jié)能。

(3)本系統(tǒng)為東曲礦后勤能源監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)打下基礎(chǔ),系統(tǒng)硬件和軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),方便今后能源監(jiān)管系統(tǒng)的擴(kuò)展;

(4)對(duì)采集的計(jì)量數(shù)據(jù)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?jī)蓚€(gè)能耗指標(biāo)來評(píng)價(jià)其能源利用效率,其中建筑面積和人員的具體數(shù)值可配置,以提高系統(tǒng)功能的靈活性。

(5)系統(tǒng)按日、月、年打印或顯示電能耗報(bào)表。

(6)系統(tǒng)提供建筑用電的同比與環(huán)比報(bào)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(xiàng)能耗的所占比例,用趨勢(shì)圖顯示一種或多種能耗的變化趨勢(shì)。

(8)以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能源數(shù)據(jù)為依據(jù),為建筑業(yè)主的能源利用診斷、能源質(zhì)量監(jiān)測(cè)、能源賬單核對(duì)、節(jié)能控制、節(jié)能潛力分析、節(jié)能效果驗(yàn)證、能源調(diào)度、保障健康與舒適環(huán)境、提高節(jié)能意識(shí)等提供有效手段,實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能(10～45%),并提高建筑能源的自動(dòng)化管理水平。

(9)能源監(jiān)管數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程上傳至上一級(jí)的能源監(jiān)管中心。

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

3 結(jié)束語

經(jīng)過對(duì)東曲礦民用建筑能耗數(shù)據(jù)的整理、統(tǒng)計(jì)和分析,認(rèn)為有節(jié)能潛力。東曲礦加強(qiáng)建筑節(jié)能管理和節(jié)能改造,大幅度降低了能耗和能耗支出。

(責(zé)任編輯 張毅玲)

TU86

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潘建云(1981-),男,2002年中國礦業(yè)大學(xué)本科學(xué)士助理工程師。