鄧金鵬 石忠軍

摘 要：首先，基于高校用能現(xiàn)狀，分析了其用能特點和節(jié)能潛力，分析結(jié)果表明，校園水、電、氣浪費嚴重，其根本原因在于管理和技術(shù)手段不到位，因此采用能耗監(jiān)測平臺可以有效地改善高校能源利用狀況；然后，以湖南某高校為例，設(shè)計了高校能耗監(jiān)測平臺的軟硬件系統(tǒng)，并分析說明了該能耗監(jiān)測平臺的功能、特點與優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；高校；能耗監(jiān)測

中圖分類號：TU20 文獻標識碼：A

1 概述

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺已經(jīng)成為制約經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸之一。厲行節(jié)約，建立以能源的高效利用和循環(huán)利用為核心的節(jié)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(wù)的重任，是社會構(gòu)成中的重要社區(qū)，也是能源消費大戶，涉及面廣、數(shù)量大、建筑物多，形式多樣。建設(shè)節(jié)能型高校不僅能有效地節(jié)約能源，還有助于傳承中國的勤儉傳統(tǒng)和節(jié)約美德，培養(yǎng)具有節(jié)約品德的高素質(zhì)人才。

高校節(jié)能的手段多種多樣，但高校的用能特點決定了高校節(jié)能的重點在于節(jié)能監(jiān)管體系的建立和完善，而監(jiān)管體系的關(guān)鍵又在于能耗監(jiān)測平臺的建立。能耗監(jiān)測平臺采用網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)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(yōu)勢。監(jiān)測平臺建設(shè)通過技術(shù)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(jié)能潛力

2.1 高校能耗特點

根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)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(qū)別，具有其自身特點。

首先，高校校園規(guī)模較大，呈多校區(qū)分布，用能系統(tǒng)性強。校園供水、空調(diào)、采暖、供電系統(tǒng)復雜且獨立于市政系統(tǒng)。其次，建筑功能相對單一，同一建筑的用能時間規(guī)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(jié)能的重點在于建筑節(jié)能。

同時，不少高校基礎(chǔ)設(shè)施陳舊、設(shè)備能效低，跑冒滴漏現(xiàn)象得不到有效控制；此外，相對于注重效益的工業(yè)企業(yè)，高校的能源管理仍處于粗放、無序的發(fā)展階段，節(jié)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(xiàn)象，表現(xiàn)在電腦、空調(diào)等辦公設(shè)備長期處于開機狀態(tài)、教室白天不關(guān)燈等方面。

2.2 高校節(jié)能潛力分析

2.2.1用電節(jié)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(xiàn)象；照明用電量偏大；校園電網(wǎng)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(jié)能潛力。燃氣主要消耗為餐飲，生均耗氣量相對較高，采用節(jié)氣措施可節(jié)能20%以上。

2.2.3節(jié)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(xiàn)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(shù)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(wǎng)絡(luò)及自動化控制等技術(shù)，建立能耗監(jiān)測平臺，為節(jié)能目標的實現(xiàn)提供先進的技術(shù)支持和保障。

3 能耗監(jiān)測平臺應用項目實例

3.1 校區(qū)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(qū)面積大，水電管網(wǎng)系統(tǒng)復雜并且老化嚴重；加之學校發(fā)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(tǒng)化、智能化的管理手段，單憑傳統(tǒng)的人工管理，出現(xiàn)了很多的管理漏洞，造成了大量的水電資源浪費。

現(xiàn)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(xiàn)精細化計量和節(jié)能管理，并支持各部門用量考核。學?，F(xiàn)有分體式空調(diào)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(qū)、生活區(qū)樓棟總水表（一、二級表）信息定時或?qū)崟r采集、監(jiān)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(jiān)測、控制及付費管理；

構(gòu)建較完善的用水管理系統(tǒng)。

3.2.2 用電管理部分

（1）完成教學辦公區(qū)、生活區(qū)樓棟總電表（一、二級表）信息定時或?qū)崟r采集、監(jiān)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?qū)崟r采集、監(jiān)測、圖表分析及報表；

（3）構(gòu)建較完善的用電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對每個房間的用電控制。

3.2.3 空調(diào)管理部分

（1）完成分體式空調(diào)實時信息（溫度信息、狀態(tài)信息）采集；

（2）完成所有分體式空調(diào)的時段控制和溫度控制；

（3）完成所有分體式空調(diào)使用權(quán)限的統(tǒng)一管理。

3.3 系統(tǒng)建設(shè)

3.3.1 系統(tǒng)建設(shè)方案

（1）系統(tǒng)下層架構(gòu)：采用大家自組織無線采控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的實時、準確、可靠。

（2）系統(tǒng)中間架構(gòu)：通過GPRS公共網(wǎng)絡(luò)和學校的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)保證網(wǎng)絡(luò)通信正常和安全。

（3）系統(tǒng)上層架構(gòu)：采用兩層/三層的軟件架構(gòu)，客戶端使用DELPHI開發(fā)。

（4）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：采用SQLSERVER或者ORACLE數(shù)據(jù)庫。

（5）服務(wù)器搭建：在學校計算機中心安置統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

3.3.2 系統(tǒng)組成與特點

系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。該能耗監(jiān)測平臺能完成如下任務(wù)。

（1）水電控制管理：基于水電采集管理，系統(tǒng)可以設(shè)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(shè)置實時通斷水電。可以根據(jù)地區(qū)規(guī)定的谷、峰時段的費率標準分時段計價。

（2）空調(diào)控制管理：系統(tǒng)通過空調(diào)控制器實現(xiàn)對空調(diào)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(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)人性化管理。

（5）紅外監(jiān)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(shè)備等信息，對環(huán)境變化做出正確的告警與響應，能協(xié)助校方在校園安全、節(jié)能的環(huán)境下更好的管理。

該能耗監(jiān)測平臺具有如下優(yōu)勢和特點。

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定：數(shù)據(jù)在傳輸過程中都采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳輸穩(wěn)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(shù)據(jù)傳輸中斷，傳輸可靠、安全。

（2）施工難度低：系統(tǒng)無需大量布線，數(shù)據(jù)上傳和指令的下達，都通過無線網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。無須破壞原有房屋的結(jié)構(gòu)，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(fā)現(xiàn)設(shè)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(wěn)定可靠：系統(tǒng)采用外掛采集的方式，對計量裝置要求簡單。一般生產(chǎn)單位都能生產(chǎn)這些計量裝置，產(chǎn)品成熟，性能穩(wěn)定可靠，不會因為計量裝置功能復雜而產(chǎn)生基礎(chǔ)計量問題。

（5）系統(tǒng)擴展性強：系統(tǒng)組網(wǎng)靈活，且不占用現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)資源。

3.3.3 系統(tǒng)軟件配置與功能

系統(tǒng)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(diào)使用區(qū)域信息、部門信息、設(shè)備信息、用戶信息、全局編碼、操作員及權(quán)限管理等系統(tǒng)所需的基本信息的管理。

（2）數(shù)據(jù)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(shè)備數(shù)據(jù)（包括：水表、電表、空調(diào)）等功能。

（3）數(shù)據(jù)分析（基本功能模塊三）：對采集上來的水（電）表、空調(diào)數(shù)據(jù)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(tǒng)計（基本功能模塊四）：提供各種查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，并生成相應的數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表及圖表。

（5）系統(tǒng)管理（基本功能模塊五）：對系統(tǒng)運行的參數(shù)進行設(shè)置與管理；另外還包括設(shè)備初始化管理，集中器在線監(jiān)控管理，系統(tǒng)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(guān)費用；區(qū)域內(nèi)停水（電）、線路維修以及區(qū)域內(nèi)未及時關(guān)閉水（電）源、空調(diào)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(tǒng)可根據(jù)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(diào)控制（擴展功能模塊五）：實時監(jiān)測空調(diào)開啟的時間和室內(nèi)溫度，只要達到設(shè)定的時間和溫度范圍便會自動關(guān)閉或者開啟空調(diào)。

結(jié)語

開展建筑節(jié)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(huán)境污染，改善大氣環(huán)境。從消費者的角度來看，建筑節(jié)能不僅可以帶來健康、舒適、安全的生活環(huán)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(jié)能潛力更大，是建筑節(jié)能的重點之一。建立能耗監(jiān)測平臺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對高校校園水、電、氣、熱等能源消耗的實時監(jiān)測，進行科學規(guī)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(huán)境效果進行檢查、測試、診斷、咨詢和評價，排查節(jié)能障礙和浪費原因，挖掘節(jié)能潛力，提出整改措施，制訂節(jié)能目標和規(guī)劃，最終促進高校節(jié)能降耗。

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