校園能源管理與節(jié)能方案
一、概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑能耗，特別是國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出。學(xué)校屬大型公共機(jī)構(gòu)建筑的重要組成部分之一，其特點(diǎn)是占地面積大，建筑物種類及數(shù)量多，校園供配電系統(tǒng)及自來水管網(wǎng)、熱網(wǎng)面廣、量大。目前校園的能耗、水耗抄表數(shù)據(jù)不完整、不全面，造成管理不到位、能源利用存在較大的浪費(fèi)現(xiàn)象。為了確保校園正常教學(xué)與科研的能源需求且實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能，建立能源遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)、掌握校園水、電、暖、氣能耗的實(shí)時數(shù)據(jù)、對校園各種能源系統(tǒng)進(jìn)行分布式監(jiān)控與集中管理。
二、方案編制依據(jù)
XXXX學(xué)院校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)要注重科學(xué)發(fā)展、統(tǒng)籌兼顧，在全面提升全校能源管理水平，最大限度降低學(xué)校能源消耗，節(jié)約能源費(fèi)用的同時，兼顧學(xué)校、部門、學(xué)院、師生等各方利益；注重創(chuàng)新、引領(lǐng)示范，在滿足住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、教育部、財政部功能要求的前提下，與綠色校園、可持續(xù)校園建設(shè)相結(jié)合，全面提升節(jié)約型校園管理水平；注重突出特色、樹立典范，建設(shè)過程中體現(xiàn)XXXXXX職業(yè)技術(shù)學(xué)院特色，建設(shè)成全國具有代表性的節(jié)能監(jiān)管體系。
XXXX學(xué)院校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)要遵循實(shí)事求是、以人為本的原則，在保證用能安全的前提下實(shí)施，最終形成一套數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的能源監(jiān)控的管理平臺。
系統(tǒng)設(shè)計原則：
（1）規(guī)范性原則
①輸入/輸出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
②軟件工程和數(shù)據(jù)庫建設(shè)符合行業(yè)規(guī)范。
（2）實(shí)用性原則
①界面設(shè)計盡量模擬人的工作習(xí)慣，隨時提示。
②與物處理的操作功能是“傻瓜型”，簡單、易于操作；同時提供復(fù)雜但功能強(qiáng)大的操作功能，供系統(tǒng)維護(hù)人員使用。
（3）先進(jìn)性原則
①硬件設(shè)備的先進(jìn)性：硬件設(shè)備應(yīng)選用性能價格比高的設(shè)備，并有很高的可靠性和較長的使用壽命；
②軟件的先進(jìn)性：軟件應(yīng)采用目前國際上通用稟賦和發(fā)展趨勢的軟件，為以后的功能擴(kuò)充打下基礎(chǔ)；
③技術(shù)方法的先進(jìn)性：采用先進(jìn)的技術(shù)方法和理論，設(shè)計使用、可靠、具有先進(jìn)水平的分析模型和應(yīng)用模型。
（4）安全性原則
由于系統(tǒng)業(yè)務(wù)及不同權(quán)限的用戶、不同類型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的安全保密是系統(tǒng)設(shè)計的重要原則。
（5）可靠性原則
①數(shù)據(jù)的可靠性：數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確可靠。
②系統(tǒng)可靠性：系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯能力和處理突發(fā)事件的能力，不至于因某個動作或某個突發(fā)事件導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)癱瘓。
（6）可擴(kuò)展性及開放性原則
①系統(tǒng)具有良好的接口和方便的二次開發(fā)工具，以便系統(tǒng)不斷的擴(kuò)充、求精和完善。
②系統(tǒng)在輸入、輸出方面應(yīng)具有較強(qiáng)的兼容性，能進(jìn)行各種不同數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。
方案編制依據(jù)和規(guī)范有：
1）《節(jié)能監(jiān)測技術(shù)通則》GB/T15316-1994；
2）《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》中華人民共和國國務(wù)院令；
3）《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》；
4）《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》；
5）《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)樓宇分項(xiàng)計量設(shè)計安裝技術(shù)導(dǎo)則》；
6）《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)樓宇分項(xiàng)計量設(shè)計安裝技術(shù)、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則以及系統(tǒng)建設(shè)、驗(yàn)收與運(yùn)行管理規(guī)范》；
7）《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》；
8）《高等學(xué)校校園設(shè)施節(jié)能運(yùn)行管理辦法》
9）《高等學(xué)校校園建筑能耗統(tǒng)計審計公示辦法》
10）《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)運(yùn)行管理技術(shù)導(dǎo)則》
11）《高等學(xué)校節(jié)約型校園指標(biāo)體系及考核評價辦法》
12）《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》DL/T 448—2000；
13）《電子遠(yuǎn)傳水表》CJ/T188-2004；
三、校園用能現(xiàn)狀分析
隨著各種能源價格的飛漲，各學(xué)校用于能耗的開支費(fèi)用日益增加，各管理部門均想方設(shè)法節(jié)約能耗開支?，F(xiàn)就校園內(nèi)各種能耗管理及使用情況進(jìn)行分析。
1、用電現(xiàn)狀
目前，學(xué)校還沒有建立詳細(xì)的能源賬本，對園區(qū)內(nèi)的各個建筑沒有進(jìn)行用電核算。大多管理者掌握著只是總用電情況，對單個建筑以、各個建筑內(nèi)用電情況以及園區(qū)內(nèi)功能性區(qū)分用電情況并不了解。同時，校園內(nèi)還存在較大的節(jié)電潛力。
1）教室、實(shí)驗(yàn)室、辦公室長明燈、少人開多燈、自然光照充分的情況下開燈等現(xiàn)象仍然存在；
2）辦公室、教室、宿舍等空調(diào)使用中存在超標(biāo)使用，如：不按溫度管理要求開空調(diào)、開門、窗開空調(diào)等；
3）學(xué)生公寓中未安裝電表、 學(xué)生存在使用大功率電器等現(xiàn)象，既費(fèi)電又存在安全隱患。
4）校園內(nèi)景觀燈、路燈等管理不合理、開關(guān)時間設(shè)置不合理現(xiàn)象比比皆是。
2、用水現(xiàn)狀
目前，學(xué)校對于校內(nèi)用水還沒有很好的管理辦法，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，加上一些學(xué)校建筑建設(shè)年代較久，地下管網(wǎng)老化嚴(yán)重，管道破裂導(dǎo)致的水資源流失更是無法估計。常見水資源浪費(fèi)現(xiàn)象如下：
1）衛(wèi)生間、茶水間長流水；
2）教師宿舍、學(xué)生公寓無用水計量，導(dǎo)致浪費(fèi)；
3）跑冒滴漏現(xiàn)象較多，地下水管網(wǎng)泄露較難發(fā)現(xiàn)。
3、用氣現(xiàn)狀
因國內(nèi)南北分布及氣候因數(shù)導(dǎo)致南方學(xué)校基本用氣量較恒定，北方學(xué)校需要供暖，多采用燃?xì)忮仩t進(jìn)行集中供暖，則燃?xì)庀呐c供暖管理息息相關(guān)。
4、采暖現(xiàn)狀
對有集中供暖的學(xué)校，采暖管理具有較大的節(jié)能空間。集中供暖中出現(xiàn)的浪費(fèi)現(xiàn)象如下：
1）供暖期間開窗通風(fēng)時間較長；
2）由于供暖管道設(shè)計的不合理以及供暖配比的失調(diào)，導(dǎo)致近端溫度過高，遠(yuǎn)端溫度不夠；
3）因?qū)W校的特殊因素導(dǎo)致放假期間教學(xué)樓、學(xué)生公寓等設(shè)施基本無人，但暖氣仍然正常供應(yīng)。
四、推薦方案設(shè)計
1、建設(shè)目標(biāo)
為了確保校園正常教學(xué)、科研的能源需求和實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能，XXXX學(xué)院節(jié)能監(jiān)管平臺項(xiàng)目用以掌握校園建筑能耗的實(shí)時數(shù)據(jù)、對校園各種能源系統(tǒng)進(jìn)行分布式監(jiān)控與集中控制和管理。通過能源管理平臺可實(shí)現(xiàn)校園用能的實(shí)時在線分類、分項(xiàng)、分戶監(jiān)測和計量，自動化節(jié)能控制，能耗數(shù)據(jù)自動采集與存貯、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)顯示和打印、數(shù)據(jù)顯示發(fā)布等，使學(xué)校能源管理部門對能源系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控與管理；為校園節(jié)能降耗研究、設(shè)計與改（建）造提供參考數(shù)據(jù)；對已實(shí)施節(jié)能改造的建筑提供節(jié)能效果真實(shí)數(shù)據(jù)。能源管理平臺軟件必須具有擴(kuò)展性，確保實(shí)現(xiàn)與學(xué)生公寓用電管理系統(tǒng)和新圖書館智能管理系統(tǒng)的對接.節(jié)能監(jiān)管平臺必須和數(shù)字化校園有機(jī)融合，節(jié)能監(jiān)管平臺中心與數(shù)字化校園中心、安全監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)中心、圖書館智能控制中心等管理中心系統(tǒng)整合。
1.1 總體設(shè)計目標(biāo)
建設(shè)設(shè)計總體目標(biāo)如下表所述：
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主 要 功 能 |
實(shí) 施 內(nèi) 容 |
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能耗計量 |
能耗分類總計量 |
實(shí)時監(jiān)測所有變電所和建筑低壓總進(jìn)線、總進(jìn)水管、總暖氣管，獲得校區(qū)總用電量、用水量和用暖量。 |
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大樓用電總計量及分項(xiàng)計量 |
實(shí)時監(jiān)測所有變電所低壓出線回路、教學(xué)樓、實(shí)訓(xùn)樓、實(shí)驗(yàn)樓、圖書館、學(xué)生宿舍等建筑的低壓總進(jìn)線、大樓分項(xiàng)用電回路（動力、照明插座、空調(diào)及特殊用電），獲得所有大樓的總用電量，分項(xiàng)用電量。 |
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分戶用電計量 |
實(shí)時監(jiān)測建筑實(shí)訓(xùn)館、利亞樓、學(xué)院辦公樓等每個樓層或房間的低壓進(jìn)線，獲得每個樓層或房間（部門）的總用電量，以及辦公科研用電量。 |
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分戶用水計量 |
實(shí)時監(jiān)測各幢樓的進(jìn)水管及每個食堂等建筑的進(jìn)水管，獲得各幢大樓用水量及食堂等建筑用水量。 |
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分戶用暖計量 |
實(shí)時監(jiān)測2路總進(jìn)氣管，獲得每個管道的用暖量。 |
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能源監(jiān)控 |
用能診斷 |
以實(shí)時監(jiān)測有功功率、電量、水量、氣量為依據(jù)，進(jìn)行水管網(wǎng)的平衡檢測與分析，變壓器負(fù)荷率分析，配電網(wǎng)各級用電回路負(fù)荷分析，線損分析。 |
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節(jié)能潛力分析和效果驗(yàn)證 |
以實(shí)時監(jiān)測的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素等電力參數(shù)為依據(jù)，進(jìn)行節(jié)能潛力分析和節(jié)能改造項(xiàng)目的節(jié)能效果驗(yàn)證。 |
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節(jié)能控制 |
全部教室的節(jié)電控制，全校路燈智能監(jiān)控，空調(diào)、節(jié)水控制的樣板示范，走廊等公共區(qū)域照明節(jié)電控制和教室等照明節(jié)電控制，并確保實(shí)現(xiàn)與學(xué)生公寓用電管理系統(tǒng)的對接。 |
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能源質(zhì)量監(jiān)測 |
電能質(zhì)量監(jiān)測 |
實(shí)時監(jiān)測電壓、頻率、功率因數(shù)、諧波等。 |
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系統(tǒng)集成 |
數(shù)字化校園系統(tǒng) |
能源監(jiān)管系統(tǒng)與校園一卡通集成，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)網(wǎng)上支付。能源監(jiān)管系統(tǒng)與數(shù)字化校園有機(jī)融合，使學(xué)校能源管理部門對能源系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控與管理。 |
具體分解建設(shè)目標(biāo)如下所述：
1）能耗采集、統(tǒng)計、分析
a.用能計量（分類分項(xiàng)分戶）：在各用能點(diǎn)安裝具有遠(yuǎn)傳功能的智能表計，通過現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)用能的實(shí)時、在線計量。
b.分類計量：按照國家住建部的導(dǎo)則要求，對建筑的能源按下面幾個方面進(jìn)行分類計量：
? 電量；
? 水耗量；
? 燃?xì)饬?/span>(天然氣量或煤氣量)；
? 集中供熱耗熱量；
其中電的總計量通常是在變電所內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，各個變電所所有變壓器低壓總出線的電量之和即為總電量；所有市政進(jìn)水/進(jìn)氣/熱能管路的能源用量之和，即為總用水/總用氣/總用熱量。若為單幢建筑，則計量該幢建筑的總進(jìn)線/總進(jìn)水/總進(jìn)氣/總進(jìn)熱，即為總用電量/總用水/總用氣/總用熱能量。
c.分項(xiàng)計量
按照國家住建部的導(dǎo)則要求，對建筑的用電按下面四個方面進(jìn)行分項(xiàng)計量：
? 照明插座用電
? 空調(diào)用電
? 動力用電
? 特殊用電
計量變電所的各條低壓出線回路并按照上述四個分項(xiàng)進(jìn)行合并計算，即為各分項(xiàng)的用電量。
d.分戶計量
將表計的計量值按照各個單位或部門進(jìn)行合并計算，從而得到各個單位或部門的各類能耗總值；然后通過能耗指標(biāo)（單位面積能耗值、人均能耗值）進(jìn)行評估、考核，最終推動節(jié)能減排工作。
e.用能診斷：以實(shí)時監(jiān)測的有功功率、電量、功率因數(shù)等實(shí)時數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行變壓器負(fù)荷率分析、配電網(wǎng)各級負(fù)荷和線損分析，有效防止偷電、漏電等情況的發(fā)生，并且有針對性的對配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化（如：三相不平衡）。
f.節(jié)能潛力分析：根據(jù)能耗數(shù)據(jù)并輔以實(shí)時曲線，發(fā)現(xiàn)用能不合理的方面，挖掘節(jié)能潛力。
g.節(jié)能效果驗(yàn)證：對比并分析節(jié)能（采用節(jié)能技術(shù)或節(jié)能設(shè)備后）前后的能耗數(shù)據(jù)，從而為節(jié)能效果進(jìn)行定量的判定，以驗(yàn)證該種節(jié)能方式是否達(dá)到預(yù)期的效果，為下一步的節(jié)能指明方向。
2）供暖系統(tǒng)管理控制
a、建立建筑物溫度采集系統(tǒng)，采集各監(jiān)測點(diǎn)溫度，獲得建筑物平均溫度及溫度變化趨勢；
b、在各建筑主供暖管道上安裝比例積分調(diào)節(jié)閥、壓差平衡閥及控制器，通過建筑平均溫度自動調(diào)節(jié)主供暖管道供暖流量，做到將室內(nèi)溫度控制在 18-22 度之間；
c、在節(jié)假日期間及工作日夜間，將相應(yīng)建筑（如：教學(xué)樓、辦公樓等）室內(nèi)溫度控制在 8-12 度之間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；在較長假期（寒假）將相應(yīng)建筑（學(xué)生公寓、教學(xué)樓、食堂等）室內(nèi)溫度控制在 6-10 度之間；
d、對供暖循環(huán)水泵系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造，根據(jù)前端供水壓力及回水溫差進(jìn)行變速調(diào)節(jié)。
3）空調(diào)系統(tǒng)管理控制
a、建立建筑物內(nèi)部溫濕度采集系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測室內(nèi)各個區(qū)域溫濕度變化；
b、根據(jù)時間和溫度的要求對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制（室內(nèi)溫度夏季：不低于 26 度，冬季：不高于 18 度，非工作時間關(guān)閉空調(diào)），較合理的使用空調(diào)；
c、嚴(yán)禁開門、開窗使用空調(diào)。
4）教室照明管理系統(tǒng)
建立教室照明管理系統(tǒng)，通過安裝在各個教室的照明控制器和相應(yīng)傳感器，對教室照明根據(jù)課程表時間、光照度和是否有人在教室進(jìn)行集中管理。做到自然采光滿足照度需求時系統(tǒng)自動關(guān)閉教室燈光，夜間自習(xí)時可根據(jù)需求開放相應(yīng)教室照明，避免人少開多盞燈現(xiàn)象。
5) 校園生活區(qū)節(jié)水節(jié)電管理與控制
a、學(xué)生宿舍用水、用電預(yù)付費(fèi)管理。對原有學(xué)生宿舍進(jìn)行改造，安裝預(yù)付費(fèi)水電表，除每月定量補(bǔ)貼外，其余用量由學(xué)生自費(fèi)，提高學(xué)生節(jié)約意識；每個學(xué)生宿舍安裝智能限電器，杜絕宿舍內(nèi)使用大功率發(fā)熱電器，消除安全隱患；
b、對校內(nèi)員工宿舍安裝、更換預(yù)付費(fèi)水、電表，提高后勤工作管理效率；
c、對校園內(nèi)路燈照明進(jìn)行控制管理，安裝自動控制器，使路燈安裝每天日出、日落時間以及自然光照度級別進(jìn)行工作。
1.2建設(shè)范圍
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對校園內(nèi)水、電、暖等能耗實(shí)時動態(tài)的分布式監(jiān)控與集中管理，用以掌握校園建筑能耗的實(shí)時數(shù)據(jù)。通過節(jié)能監(jiān)管平臺可實(shí)現(xiàn)校園用能的實(shí)時在線分類、分項(xiàng)、分戶監(jiān)測和計量，自動化節(jié)能控制，能耗數(shù)據(jù)自動采集與存貯、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)顯示和打印、數(shù)據(jù)顯示發(fā)布等，方便學(xué)校能源管理部門對能源系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控與管理，對已實(shí)施節(jié)能改造的建筑提供節(jié)能效果真實(shí)數(shù)據(jù)，為校園節(jié)能降耗研究、設(shè)計與改（建）造提供參考數(shù)據(jù)。
能耗計量部分：
（1）水計量：全校區(qū)教學(xué)樓、辦公樓、食堂、宿舍樓等所有建筑的用水監(jiān)測的一級計量；市政進(jìn)水總計量、分區(qū)總計量。包括對應(yīng)計量監(jiān)測點(diǎn)的水表井?dāng)U建和水表閥門安裝。
（2）電計量：所有教學(xué)樓、辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓、浴室、食堂、宿舍樓等用電一級計量以及重點(diǎn)建筑的三級計量以及分項(xiàng)計量；
（3）供暖監(jiān)測：監(jiān)測內(nèi)容包括：進(jìn)水流量、進(jìn)水溫度和進(jìn)水壓力，設(shè)計可擴(kuò)展到包括所有建筑。
節(jié)能控制部分：
（1）路燈節(jié)電控制:路燈節(jié)電控制，另外實(shí)現(xiàn)路燈單燈控制。
（2）空調(diào)節(jié)電控制：公共建筑中央空調(diào)聯(lián)網(wǎng)控制（需設(shè)計）,辦公室單體空調(diào)控制管理。
（3）照明節(jié)電控制：教學(xué)樓大教室節(jié)電控制設(shè)備安裝監(jiān)控；中小教室節(jié)電控制設(shè)備安裝監(jiān)控；教學(xué)樓公共區(qū)域單燈節(jié)電控制設(shè)備安裝監(jiān)控。
（4）節(jié)水控制：建立校園水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，對校園用水?dāng)?shù)據(jù)和管網(wǎng)平衡情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，挖掘節(jié)能潛力；選擇部分公共用水區(qū)域作智能節(jié)水控制試點(diǎn)：節(jié)水控制設(shè)備安裝監(jiān)測。
（5）配電室監(jiān)管：實(shí)現(xiàn)配電室電能質(zhì)量監(jiān)測，包括三相電壓、電流、有功功率、無功功率、諧波等參數(shù)遠(yuǎn)程測量。
2、方案設(shè)計
2.1系統(tǒng)簡介
能耗監(jiān)測及節(jié)能管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的現(xiàn)場控制總線技術(shù)和無線傳感網(wǎng)技術(shù)（
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