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摘要:根據(jù)高校建筑物電能采集點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù),利用電能能耗監(jiān)測平臺對其進(jìn)行分項、組合及分析,建立相對準(zhǔn)確的參考模型,并設(shè)定合理的評價指標(biāo),以實現(xiàn)對高校建筑電能能耗評估,為制定出節(jié)能方案提供可靠依據(jù)。
關(guān)鍵詞:高校建筑;能耗監(jiān)測;物聯(lián)網(wǎng);能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)
0引言
我國能源消耗主要來自工業(yè)、交通和建筑,其中建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展一方面帶動了國民經(jīng)濟(jì)的快速增長,但同時建筑能耗呈現(xiàn)出急劇上升的趨勢。據(jù)統(tǒng)計我國現(xiàn)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(jié)能能效水平,將有效緩解我國電力能源供應(yīng)的緊張局面。
1高校建筑物電能能耗指標(biāo)的建立及分析
高校是社會構(gòu)成的一個重要組成部分同時也是社會資源能源消費(fèi)大戶。開展校園建筑能耗節(jié)能研究.將對我國建設(shè)節(jié)約型社會具有重要的示范意義和深遠(yuǎn)的教育意義。本文以吉林建筑大學(xué)為研究對象。通過分析和研究我校建筑物電能能耗的特點(diǎn)為提出合理化節(jié)能方案提供有效依據(jù),從而實現(xiàn)建設(shè)節(jié)約型高校的目標(biāo)。
電能能耗數(shù)據(jù)的計量。隨著我校辦學(xué)規(guī)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(guān)設(shè)備等配套設(shè)施不斷增加,校園建筑能耗出現(xiàn)了大幅度增長,我校園建筑明細(xì)如表2-1所示:
利用我校各個建筑內(nèi)部數(shù)據(jù)點(diǎn)位的采集器獲取相關(guān)數(shù)據(jù).對學(xué)校建筑物的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分項準(zhǔn)確計量,并加以統(tǒng)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(fù)雜。其中影響電能能耗大的是建筑內(nèi)部電路系統(tǒng)的復(fù)雜度、終端電器設(shè)備數(shù)量、規(guī)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(jié)能優(yōu)化首要環(huán)節(jié)。如圖2-1所示為我校建筑物電能能耗數(shù)據(jù)采集示意圖:
圖2-1吉林建筑大學(xué)建筑物電能能耗數(shù)據(jù)采集示意圖
2.電能能耗指標(biāo)的建立。依據(jù)校園建筑電能能耗數(shù)據(jù)對各個建筑進(jìn)行對比評價,評價指標(biāo)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(biāo)。
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(biāo)。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(jù)作為評價指標(biāo)的同時.也可以用人數(shù)作為評價依據(jù)。人均耗電量是建筑用電總量除以使用人數(shù)得到的平均值,即人均耗電量-建筑用電總量/用電人數(shù)。
設(shè)定建筑電能能耗指標(biāo)既可以通過計算得到各種指標(biāo)后,經(jīng)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(biāo)為能效評估提供數(shù)據(jù)支持。
3.電能能耗數(shù)據(jù)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(diào)用電和特殊用電。電能能耗數(shù)據(jù)采集應(yīng)嚴(yán)格遵循分類分項的計量規(guī)則。其中照明插座包括室內(nèi)照明、室外照明、公共照明、用電設(shè)備插座和公共顯示屏用電:動力包括水泵熱力泵、電梯、通風(fēng)設(shè)備用電:空調(diào)包括制冷和采暖設(shè)備用電;特殊用電包括食堂餐廳的用電。
對電能能耗數(shù)據(jù)的分析主要包括對能耗分類分項的統(tǒng)計計算,搭建電能能耗分項計量監(jiān)測模型。多元線性回歸是統(tǒng)計分析中的重要方法,按時間利用學(xué)校能耗監(jiān)測亞臺的數(shù)據(jù)采集功能獲得建筑電能能耗數(shù)據(jù),證明篩選的能耗影響因素和電能能耗之間存在線性關(guān)系,建立多元線性回歸的預(yù)測模型,用來模擬和預(yù)測建筑電能能耗水平。模型函數(shù)形式為:,其中EUI設(shè)為建筑物的月耗電量,x均為自變量,的系數(shù),x1為室內(nèi)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(shù),x5為其它設(shè)備使用功率,誤差用表示。
為了達(dá)到節(jié)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(jìn)行模擬數(shù)據(jù)分析,x代表室內(nèi)外溫度差,若系數(shù)的數(shù)值明顯大于其他系數(shù)則表明為了維持室溫空調(diào)系統(tǒng)所耗費(fèi)的電能,占該辦公樓電力能耗的比重大,是關(guān)鍵的節(jié)能影響因素。
2高校建筑物電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)的改進(jìn)方案
為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,我校電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備以下特點(diǎn):
系統(tǒng)要具備很高的可靠性,數(shù)據(jù)采集器需要有存儲功能。
系統(tǒng)需要能夠保證穩(wěn)定傳輸速度,避免傳輸阻塞以以應(yīng)對大量數(shù)據(jù)傳輸。
數(shù)據(jù)采集點(diǎn)設(shè)置要合理,避免采集點(diǎn)與局域網(wǎng)距離的問題,導(dǎo)致因網(wǎng)終故障造成系統(tǒng)不能正常獲取數(shù)據(jù)。
在上述需求之下,如何保證電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)正常有效運(yùn)行,為后續(xù)節(jié)能工作提供更準(zhǔn)確的依據(jù),顯得尤為重要。近年來無線傳輸技術(shù)發(fā)展非常成熟,各種智能感知設(shè)備廣泛應(yīng)用在冬個領(lǐng)域。改變傳統(tǒng)的電能能耗采集方式。改變以往的復(fù)雜布線利用智能采集終端。使數(shù)據(jù)采集器與監(jiān)測系統(tǒng)采用無線連接??梢允闺娔苣芎谋O(jiān)測系統(tǒng)可靠性更高、實用性更強(qiáng)、可擴(kuò)展性更好目前方案正在論證中,其中保證電能能耗數(shù)據(jù)采集器與傳感器的可靠傳輸、尤其是網(wǎng)關(guān)的功能方面還要完善,從而才能實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)從無線網(wǎng)絡(luò)到互聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)換傳輸。
3安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)
3.1概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng),在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計,以直觀的數(shù)據(jù)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(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣,有效節(jié)約能源,為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算,分析現(xiàn)狀,查找問題,挖掘節(jié)能潛力,提出切實可行的節(jié)能措施,并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。
3.2應(yīng)用場所
適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運(yùn)行維護(hù)。
3.3系統(tǒng)功能
3.3.1系統(tǒng)概況
平臺運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航,各能耗逐時、逐月曲線,當(dāng)日,當(dāng)月能耗同比分析滾動顯示。
3.3.2用能概況
對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進(jìn)行對比,支持當(dāng)日逐時趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。
3.3.3用能統(tǒng)計
對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計,支持報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL,支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。
3.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計
復(fù)費(fèi)率報表按日、月、年統(tǒng)計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。
3.3.5同比分析
對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。
3.3.6能源流向圖
能源流向圖展示單棟建筑相應(yīng)時段內(nèi)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(biāo)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相應(yīng)時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比,支持導(dǎo)出報表。
3.3.8設(shè)備管理
設(shè)備管理包括,設(shè)備類型、設(shè)備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備,確保設(shè)備的運(yùn)行。
3.3.9用戶報告
用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢,并提供簡單的能耗分析結(jié)果,針對用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析,報告可編輯。
4系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護(hù)功能 |
建筑能耗管理系統(tǒng) | Acrel-5000web |
| 采用泛在物聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù),平臺可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。 |
智能網(wǎng)關(guān) | ANet-1E2S1 |
| 采用嵌入式硬件計算機(jī)平臺,具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)接口,作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺系統(tǒng)間的橋梁,能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總,并使用相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺系統(tǒng)。 |
高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜 | APM810 |
| 具有全電量測量,電能統(tǒng)計,電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設(shè)計,當(dāng)客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出,SD卡記錄,以太網(wǎng)通訊時,只需在背部插入對應(yīng)模塊即可。 |
APM520 |
| 三相全電量測量,2-63次諧波,不平衡度,支持付費(fèi)率,越限告警,SOE,4-20mA輸出。 | |
低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜 | AEM96 |
| 三相多功能電能表,均集成三相電力參數(shù)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(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測,帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)“遙信”和“遙控”功能,并具備告警輸出,可廣泛應(yīng)用于多種控制系統(tǒng),SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。 |
動力柜 | ACR120EL |
| 測量所有的常用電力參數(shù),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(lián)網(wǎng)功能,非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
DTSD1352 |
| DIN35mm導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu),體積小巧,能測量電能及其他電參量,可進(jìn)行時鐘、費(fèi)率時段等參數(shù)設(shè)置,精度高、可靠性好、性能指標(biāo)符合國標(biāo)GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)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(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 | |
AEW100 |
| 三相全電量測量,剩余電流、2-63次諧波,支持付費(fèi)率,量值、電纜溫度,可選2G/4G通訊。 |
照明箱 | DTSD1352 |
| DIN35mm導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu),體積小巧,能測量電能及其他電參量,可進(jìn)行時鐘、費(fèi)率時段等參數(shù)設(shè)置,精度高、可靠性好、性能指標(biāo)符合國標(biāo)GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)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(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 |
DDSD1352 |
| DDSD1352單相電子式電能表主要用于計量低壓網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行用電監(jiān)測、集抄和管理??伸`活安裝于配電箱內(nèi),實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負(fù)荷的分項電能計量,統(tǒng)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(guī)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(wǎng)絡(luò)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(jìn)行用電監(jiān)測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內(nèi),實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負(fù)荷的分項電能計量,統(tǒng)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(fèi)率,量值、電纜溫度,可選2G/4G通訊。 | |
給水管道 | 水表 |
| 計量流經(jīng)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(shù),通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù)。 |
5結(jié)語
現(xiàn)階段電力資源的使用需求日益增加,部分地區(qū)存在電力資源供不應(yīng)求的問題,為了使電力資源的應(yīng)用效率逐步提高,使電力資源更好的服務(wù)于社會的發(fā)展,相關(guān)人員需要對電力計量技術(shù)的節(jié)能降耗應(yīng)用提起重視,對電力計量技術(shù)的節(jié)能降耗進(jìn)行大量分析,探尋電力計量技術(shù)節(jié)能降耗的策略,從而使電力計量技術(shù)的作用充分發(fā)揮,使電力資源的應(yīng)用效率逐步提升。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭琦.節(jié)約型高校建筑物電能能耗的分析與研究[J].技術(shù)探討與推廣,2019(30):84.
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