高校節能潛力分析與能耗監測平臺建設

鄧金鵬 石忠軍

（十一冶建設集團有限責任公司，廣西 柳州 545007）

1 概述

隨著我國經濟的快速發展，能源短缺已經成為制約經濟發展的瓶頸之一。厲行節約，建立以能源的高效利用和循環利用為核心的節能型社會是必然選擇。高等學校擔負著教育、科研和社會服務的重任，是社會構成中的重要社區，也是能源消費大戶，涉及面廣、數量大、建筑物多，形式多樣。建設節能型高校不僅能有效地節約能源，還有助于傳承中國的勤儉傳統和節約美德，培養具有節約品德的高素質人才。

高校節能的手段多種多樣，但高校的用能特點決定了高校節能的重點在于節能監管體系的建立和完善，而監管體系的關鍵又在于能耗監測平臺的建立。能耗監測平臺采用網絡進行數據傳輸和控制，具有施工簡單、工程造價低、維護費用低等諸多優勢。監測平臺建設通過技術手段來解決水、電、氣等能源的使用、定量與付費管理等過程，能有效地減少能源浪費。

2 高校能耗特點與節能潛力

2.1 高校能耗特點

根據相關調查統計，目前我國高校總能耗高達220.35萬噸標準煤，人均能耗是全國平均水的4.9倍。高校用能與一般的公共建筑、住宅建筑存在較大區別，具有其自身特點。

首先，高校校園規模較大，呈多校區分布，用能系統性強。校園供水、空調、采暖、供電系統復雜且獨立于市政系統。其次，建筑功能相對單一，同一建筑的用能時間規律性明顯，不同功能建筑的能耗強度差異明顯，建筑能耗占高校總能耗的80%以上，高校節能的重點在于建筑節能。

同時，不少高校基礎設施陳舊、設備能效低，跑冒滴漏現象得不到有效控制；此外，相對于注重效益的工業企業，高校的能源管理仍處于粗放、無序的發展階段，節能管理措施普遍缺失、缺位，高校中存在嚴重的能源過度使用和浪費現象，表現在電腦、空調等辦公設備長期處于開機狀態、教室白天不關燈等方面。

2.2 高校節能潛力分析

2.2.1 用電節能潛力。初步分析用電存在的主要問題為：學生生活用電偏高，存在用電浪費現象；照明用電量偏大；校園電網亟待改造；用電定額及收費管理制度尚不完善。

2.2.2 燃氣節能潛力。燃氣主要消耗為餐飲，生均耗氣量相對較高，采用節氣措施可節能20%以上。

2.2.3 節水潛力。用水存在的主要問題為：生均用水量偏高，存在用水浪費現象；中水使用率較低，水資源綜合利用潛力仍較大。

針對高校目前能源技術相對不足、能源利用效率不高、單位能耗有待進一步降低的局面，可利用網絡及自動化控制等技術，建立能耗監測平臺，為節能目標的實現提供先進的技術支持和保障。

3 能耗監測平臺應用項目實例

3.1 校區基本情況

湖南某高校占地約2200畝，分東、西兩個校。專任教職工2600多名，在校學生30000多人。由于校區面積大，水電管網系統復雜并且老化嚴重；加之學校發展迅速，用電容量不斷增加，水電開支逐年增加，僅2012年學校電費開支達到了2600多萬。由于沒有系統化、智能化的管理手段，單憑傳統的人工管理，出現了很多的管理漏洞，造成了大量的水電資源浪費。

現學校已給部分樓棟裝有一、二、三級電表，需更換或加裝一、二、三級表，以完善用水用電管理，實現精細化計量和節能管理，并支持各部門用量考核。學校現有分體式空調近1500臺。

3.2 項目要求

3.2.1 用水管理部分

（1）完成教學辦公區、生活區樓棟總水表（一、二級表）信息定時或實時采集、監測、圖表分析及日、月、年度報表；

（2）完成學生宿舍入戶水表（三級表）信息采集、監測、控制及付費管理；

構建較完善的用水管理系統。

3.2.2 用電管理部分

（1）完成教學辦公區、生活區樓棟總電表（一、二級表）信息定時或實時采集、監測、圖表分析及日、月、年度報表；

（2）完成辦公樓各房間電表（三級表）信息定時或實時采集、監測、圖表分析及報表；

（3）構建較完善的用電管理系統，實現對每個房間的用電控制。

3.2.3 空調管理部分

（1）完成分體式空調實時信息（溫度信息、狀態信息）采集；

（2）完成所有分體式空調的時段控制和溫度控制；

（3）完成所有分體式空調使用權限的統一管理。

3.3 系統建設

3.3.1 系統建設方案

（1）系統下層架構：采用大家自組織無線采控網絡，實現數據采集的實時、準確、可靠。

（2）系統中間架構：通過GPRS公共網絡和學校的內部網絡保證網絡通信正常和安全。

（3）系統上層架構：采用兩層/三層的軟件架構，客戶端使用DELPHI開發。

（4）數據庫系統：采用SQLSERVER或者ORACLE數據庫。

（5）服務器搭建：在學校計算機中心安置統一的數據庫服務器。

3.3.2 系統組成與特點

系統構成如圖1所示。該能耗監測平臺能完成如下任務。

（1）水電控制管理：基于水電采集管理，系統可以設置付費模式水電控制，異常用水用電控制，定量用水用電控制等功能，并可設置實時通斷水電。可以根據地區規定的谷、峰時段的費率標準分時段計價。

（2）空調控制管理：系統通過空調控制器實現對空調的溫度控制和時段控制，從而減少電力浪費。

（3）繳費管理：集中統一的繳費平臺，并配合水電控制管理，能避免“收費難”的局面。

（4）短信管理：系統能以手機短信的方式及時的將費用拖欠信息、停水停電信息、管線維修信息等及時的提醒用戶，實現人性化管理。

圖1 能耗監測平臺系統組成圖

（5）紅外監控管理：通過采集和分析傳感器傳輸出來的溫度、濕度、重點設備等信息，對環境變化做出正確的告警與響應，能協助校方在校園安全、節能的環境下更好的管理。

該能耗監測平臺具有如下優勢和特點。

（1）系統穩定：數據在傳輸過程中都采用無線網絡傳輸，傳輸穩定。同時，中間沒有接口、插孔等連接裝置，不會因為接口接觸不量良導致數據傳輸中斷，傳輸可靠、安全。

（2）施工難度低：系統無需大量布線，數據上傳和指令的下達，都通過無線網絡進行傳輸。無須破壞原有房屋的結構，施工量小，施工難度低。

（3）維護成本低：由于線路少，基本不需要線路的維護。后臺也能及時發現設備故障點，而不需要沿線排查，極大的減少了維護成本。

（4）計量穩定可靠：系統采用外掛采集的方式，對計量裝置要求簡單。一般生產單位都能生產這些計量裝置，產品成熟，性能穩定可靠，不會因為計量裝置功能復雜而產生基礎計量問題。

（5）系統擴展性強：系統組網靈活，且不占用現有校園網絡資源。

圖2 能耗監測平臺軟件配置

3.3.3 系統軟件配置與功能

系 統軟件配置由五大基本功能模塊和五大擴展功能模塊組成，如圖2所示。

圖中各模塊功能簡述如下：

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

（2）數據采集（基本功能模塊二）：實時（人工控制）或定時（自動）采集終端設備數據（包括：水表、電表、空調）等功能。

（3）數據分析（基本功能模塊三）：對采集上來的水（電）表、空調數據進行分析、處理并提供相應的分析圖表。包括匯總分析、損耗分析、對比分析等。

（4）查詢統計（基本功能模塊四）：提供各種查詢及數據統計功能，并生成相應的數據統計報表及圖表。

（5）系統管理（基本功能模塊五）：對系統運行的參數進行設置與管理；另外還包括設備初始化管理，集中器在線監控管理，系統操作日志查詢管理及密碼修改等功能。

（1）短信管理（擴展功能模塊一）：提醒拖欠水（電）費、未及時繳納水（電）費的用戶及時繳納相關費用；區域內停水（電）、線路維修以及區域內未及時關閉水（電）源、空調的短信提醒；學生宿舍安全用（水）電的短信提醒等功能。

（2）繳費管理（擴展功能模塊二）：系統可根據用戶的實際繳費管理模式，提供量身定制的繳費管理功能，包括預付費繳費、查詢以及支持校園一卡通繳費管理等。

（3）用電控制（擴展功能模塊三）：對電表進行遠程通斷電控制、最大負荷控制等功能。

（4）用水控制（擴展功能模塊四）：對水表進行遠程通斷水控制等功能。

（5）空調控制（擴展功能模塊五）：實時監測空調開啟的時間和室內溫度，只要達到設定的時間和溫度范圍便會自動關閉或者開啟空調。

結語

開展建筑節能，一方面可以降低建筑能耗，緩解當前能源緊張局面；另一方面可以減少環境污染，改善大氣環境。從消費者的角度來看，建筑節能不僅可以帶來健康、舒適、安全的生活環境，同時還能減少能源消費開支。

高校相對其他公共建筑能耗更高，節能潛力更大，是建筑節能的重點之一。建立能耗監測平臺系統，可以實現對高校校園水、電、氣、熱等能源消耗的實時監測，進行科學規范的考核評價管理。能對高校的能源消費狀況、管理水平、利用效率、消耗指標、綜合利用及環境效果進行檢查、測試、診斷、咨詢和評價，排查節能障礙和浪費原因，挖掘節能潛力，提出整改措施，制訂節能目標和規劃，最終促進高校節能降耗。

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