高 航

(侯馬市住房和城鄉(xiāng)建設局，山西 侯馬 043000)

侯馬市可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)的研究

高 航

(侯馬市住房和城鄉(xiāng)建設局，山西 侯馬 043000)

描述了侯馬市可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)基本框架，分析了能耗監(jiān)測系統(tǒng)的需求與目標，提出了系統(tǒng)設計原則，并對典型示范項目進行系統(tǒng)設計，以期達到可再生能源能耗數(shù)據(jù)管理的信息化、智能化和現(xiàn)代化。

可再生能源，能耗監(jiān)測，系統(tǒng)設計

0 引言

截止到2016年年底，侯馬市已在全市完成24個可再生能源示范項目，建筑面積達到1 198 424 m2，示范技術豐富，涵蓋了〔1-1〕太陽能光熱建筑一體化應用、〔3-1〕土壤源熱泵技術應用、〔3-2〕地下水源熱泵技術應用及〔4〕太陽能光熱與地源熱泵結合系統(tǒng)應用等我省典型可再生能源示范技術。

侯馬市為規(guī)范我市可再生能源建筑應用示范項目的驗收管理，指導各示范項目可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設，依據(jù)我國現(xiàn)行相關標準及技術導則，借鑒及總結國內已有的公共建筑監(jiān)測系統(tǒng)經驗基礎和建設成果，結合我市可再生能源建筑應用示范項目具體實情，本文分析侯馬市開展可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)的可能性，并對其系統(tǒng)設計提出自己獨特的看法。

1 能耗監(jiān)測系統(tǒng)框架

侯馬市可再生能源建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)基于物聯(lián)網和互聯(lián)網技術，通過在建筑中安裝智能電表、智能水表、智能熱量表及室外溫度傳感器等智能傳感設備，實現(xiàn)對可再生能源能耗參數(shù)在線監(jiān)測，同時利用物聯(lián)網數(shù)據(jù)采集器實時傳輸能耗數(shù)據(jù)，并采用高效數(shù)據(jù)挖掘算法動態(tài)分析用戶日常耗能模式，及時發(fā)現(xiàn)異常耗能行為，輔助用戶制定詳細的節(jié)能策略，節(jié)省能耗支出。

各示范項目監(jiān)測系統(tǒng)采用實時通信模式，定時將數(shù)據(jù)采集到上行機，再通過上行機將數(shù)據(jù)上傳至中心數(shù)據(jù)庫，平臺中各系統(tǒng)根據(jù)分布式計算矩陣或云計算(Cloud Computing)對中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，從而制定出相應的節(jié)能策略模式。各子系統(tǒng)的APP采用Web方式發(fā)布，從而使各級管理人員無論何時何地都可以輕松實現(xiàn)對示范項目的監(jiān)控和管理，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，避免能源浪費。

侯馬市可再生能源建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要包括電能計量監(jiān)管系統(tǒng)、給水管網監(jiān)管系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測與能源監(jiān)管綜合分析系統(tǒng)，以上幾個子系統(tǒng)構成一個完整的可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)實施需求與目標

2.1 系統(tǒng)基本需求

侯馬市可再生能源建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)可滿足三個層面的基本需求：

第一個層面：侯馬市可再生能源能耗輸入及輸出總量變化趨勢的掌握；

第二個層面：各示范項目系統(tǒng)節(jié)能運行水平情況的掌握；

第三個層面：物業(yè)使用者對系統(tǒng)能效水平在同一城市同類型建筑中所處位置的基本判斷。

滿足以上三個層面的需求，節(jié)能監(jiān)管部門可以了解其示范項目運行能耗成本，了解高能耗運行區(qū)域，為業(yè)主降低能耗成本；同時因勢利導，為后期可再生能源的利用及推廣提供數(shù)據(jù)支持。

2.2 系統(tǒng)總體目標

能耗監(jiān)測系統(tǒng)通過科學的設計、統(tǒng)籌的規(guī)劃、有序的建設起健全、規(guī)范化的可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)。

通過可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)，以監(jiān)測到的實時能源消耗數(shù)據(jù)(電能耗、水能耗等)和環(huán)境信息(溫度、光照度等)為依據(jù)，對各示范項目進行能源使用考核，引導樹立節(jié)能意識；利用高效數(shù)據(jù)挖掘算法構建示范項目用能模型，對用戶用能進行預測，同時結合環(huán)境信息，提供系統(tǒng)運行的優(yōu)化調整策略，合理調整和控制各區(qū)域能源的消耗，進行能源系統(tǒng)優(yōu)化控制，降低運行費用，實現(xiàn)可再生能源用能系統(tǒng)高效運行,見圖1。

2.3 系統(tǒng)設計原則

1)可靠性。

考慮災難恢復系統(tǒng)，系統(tǒng)故障自動恢復確保數(shù)據(jù)不丟失。

2)可擴展性。

系統(tǒng)根據(jù)各示范項目可再生能源系統(tǒng)的用能特點，構建符合該示范項目的參數(shù)計量方案。

3)開放性。

遵循開放性原則，支持多種硬件設備和網絡，采用標準數(shù)據(jù)接口，具有進行數(shù)據(jù)交換及共享的能力，支持用戶后期改造。

4)經濟性、安全性及可維護性。

在滿足功能基本需求的前提下，能耗數(shù)據(jù)的安全性應高度重視，采取措施防止非法入侵。同時，對有關人員設置相應權限。

5)實時性、并行性。

考慮到采集點的數(shù)量，保證信息數(shù)據(jù)的及時有效；避免采用輪巡方式點點操作，系統(tǒng)具備自動并行數(shù)據(jù)傳送和對多個遠程數(shù)據(jù)采集點并行數(shù)據(jù)獲取的功能。

3 系統(tǒng)設計

3.1 侯馬市可再生能源能耗監(jiān)測技術體系架構

根據(jù)建科節(jié)函[2009]146號《可再生能源建筑應用示范項目數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)技術導則》的要求，根據(jù)已有資料，制定侯馬市可再生能源建筑應用示范項目能耗監(jiān)測系統(tǒng)設計方案。

侯馬市可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)整體架構如圖2所示。

侯馬市可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)整體結構采用了“二層架構、一級系統(tǒng)”。二層架構包括可再生能源市級中心及單體示范項目能耗監(jiān)測子系統(tǒng)，一級系統(tǒng)包括市級能耗監(jiān)測系統(tǒng)。市級通過結構和層次劃分，構建分級管理的市級可再生能源監(jiān)測體系，滿足了不同層次的主體需求，同時實現(xiàn)分級管理，為侯馬市可再生能源能耗在線監(jiān)測和有效監(jiān)管提供重要技術支撐；同時可與省級可再生能源監(jiān)測系統(tǒng)無縫對接，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的實時上傳。

3.2 典型示范技術可再生能源項目計量體系

根據(jù)提供的資料，侯馬市24個可再生能源示范項目具體情況如表1所示。

表1 侯馬市可再生能源建筑應用城市示范項目一覽表

不失一般性，以呈祥苑小區(qū)示范項目作為典型工程分析侯馬市可再生能源能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計工作。

3.3 典型示范技術可再生能源項目計量體系

侯馬市呈祥苑小區(qū)位于山西省侯馬市程王路南側，該工程為新建的住宅及辦公建筑，總建筑面積為42 000 m2，獲得審批的示范面積為31 800 m2，其中住宅樓面積為27 000 m2，商業(yè)面積為4 800 m2，項目基本情況如表2所示。

表2 侯馬市呈祥苑住宅小區(qū)示范項目基本情況匯總表

侯馬市呈祥苑小區(qū)采用地埋管系統(tǒng)作系統(tǒng)冷熱源的換熱場所，利用室外地埋管管網為空調房間冬季提供45 ℃的熱水(夏季7 ℃冷凍水)，再通過室內空調末端設備對每個房間進行供熱制冷。

根據(jù)建科節(jié)函[2009]146號《可再生能源建筑應用示范項目數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)技術導則》的要求，依據(jù)《技術導則》及文件相關要求，參考示范項目建設情況及現(xiàn)場勘察情況，侯馬市呈祥苑小區(qū)待安裝監(jiān)測系統(tǒng)計量設備如表3所示。

表3 能耗監(jiān)測系統(tǒng)待安裝計量設備表

依據(jù)《技術導則》及文件相關要求，示范項目安裝監(jiān)測系統(tǒng)設計示意圖如圖3所示。

3.4 計量設備安裝

依據(jù)《技術導則》，計量設備安裝基本原則為:

1)環(huán)境溫度傳感器應采用防輻射罩或者通風百葉箱。

2)太陽總輻射傳感器應與太陽能集熱器平行，偏差不得超過±2°。

3)功率傳感器或者普通電表應安裝在被測設備或者系統(tǒng)的配電輸入端。

3.5 監(jiān)測系統(tǒng)網絡建設及傳輸方案

侯馬市呈祥苑小區(qū)為便于數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)管理，擬在待監(jiān)測系統(tǒng)所在機房管理室門房設置數(shù)據(jù)采集器，便于數(shù)據(jù)采集；考慮機房信號屏蔽問題，wife節(jié)點及無線發(fā)送器等設施布置于商場1層外墻內側或外側，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集及遠程功能；同時各計量表具RS485數(shù)據(jù)傳輸線穿套管至機房門房管理室數(shù)據(jù)采集器。

4 結語

通過對侯馬市示范項目安裝可再生能源能耗建筑系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)在線傳輸，記錄系統(tǒng)全年的運行數(shù)據(jù)，經過數(shù)據(jù)分析，可有效說明侯馬地區(qū)該技術的節(jié)能水平。建立并完善侯馬市可再生能源系統(tǒng)實行在線監(jiān)測和有效數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)分析；進一步分析結果對可再生建筑應用系統(tǒng)的運行維護進行反饋指導，可實現(xiàn)再生能源系統(tǒng)的節(jié)能量化，同時為節(jié)能監(jiān)管部門提供基本數(shù)據(jù)，實現(xiàn)節(jié)能監(jiān)管有據(jù)可依。

The research on monitoring system of renewable energy consumption of Houma

Gao Hang

(DepartmentofHousingandUrban-RuralDevelopmentofHoumaCity,Houma043000,China)

Describes the basic framework of monitoring system of renewable energy consumption of Houma, analyzes the needs and goals of monitoring system of renewable energy consumption, puts forward the principles of system design, design a system of typical renewable energy demonstration projects, in order to achieve renewable energy consumption data management informatization, intellectualization and modernization.

renewable energy, monitoring of energy consumption, system design

1009-6825(2017)21-0174-03

2017-05-14

高 航(1982- )，男，助理工程師

F407.2

A