大型公共建筑分项计量综述

1、(内部资料，注意保存，不得外泄)大型公共建筑能耗分项计量与实时分析系统1大型公建节能及分项计量的意义综述12分项计量和实时分析系统研究32.1数据获取方法研究32.2数据传输方法研究42.3数据库、软件、界面体系研究52.4数据挖掘和能耗分析方法研究52.5横向比较发现能耗问题72.6掌握能耗构成状况72.7纵向分析寻找能耗漏洞82.8基于指标体系的在线能耗诊断方法102.9改善运行管理，产生节能效益102.10通过能耗公示激励行为节能112.11对节能技术客观评价122.12引导节能化运行管理132.13其他应用143展望141 大型公建节能及分项计量的意义综述大型公共建筑是指建筑面积在2万

2、平米以上、带集中空调系统的建筑。这类建筑的特点之一是能耗密度高，根据清华大学对各类建筑的调研结果（图1）可见，大型公共建筑除采暖外的电耗集中在75300 kWh/m2a，而普通住宅或一般公共建筑则集中在50kWh/m2a以下。目前，大型公共建筑面积不到建筑总面积的10%，但其总能耗（采暖除外）已超过的建筑总电耗（采暖除外）中的30%。大型公共建筑的特点之二是管理集中。该类建筑数量不超过1000座，其管理者总数不到建筑管理者总数的千分之一，千分之一的业主运行管理超过30的电耗，就要求对这部分建筑采取专门的管理模式，以加强管理、实现节能。图1 各类型建筑能耗分布图节能工作的首要前提是发现用能问题。

3、与住宅及普通公建不同，大型公建的能耗构成较复杂，因此需明确掌握大型公建的能耗数据及构成。而目前大型公建中普遍仅安装了1-3块收费用的电表，从这些电表获取的信息无法为节能工作提供基础数据，目前面临的主要问题有：1）能耗分拆数据不可靠要了解某个支路的用能状况，就需要从总电量中通过某种拆分方法进行估算。实例发现，与实际计量数据相比，拆分结果偏差能达几倍。这样，由此得到的对用能状况的认识就可能导致对节能工作的误导。2）供电局提供数据或者人工抄表数据缺乏实时性供电局抄表提供的月电耗记录与采用实时计量得到的真实数据间也存在较大偏差，究其原因，发现是由于供电局读表时刻不规律所导致。而且，目前仅有的逐月数据无

4、法满足能耗分析的需求，因为月能耗无法获知该建筑的白天、夜晚能耗情况，也不能对建筑用能的实时变化进行分析。这些数据可以用作收费及统计材料，却无法为节能诊断提供必要的数据依据。3）由于基础数据平台的缺乏，各种节能措施的实际效果无法得到客观的反映与评价，缺乏后评估的手段。因此，目前在市场上已出现了许多名为节能措施实际更加费能的技术与产品，无有效的分项计量手段，无法对其辨别真伪。4）大型公建能耗涉及多个管理责任者，不掌握各自责任范围的实际能源消耗状况，就无法考核各个管理者在节能管理中的业绩，从而也就很难实现各项通过加强管理来实现的节能措施。而依靠管理实现节能是大型公建“投资少，见效快”地实现节能的最有

5、效的措施。基于以上原因，应对大型公共建筑用电建立分项计量和实时分析系统。就是在各座大型公建内对各类不同的用电系统分别安装计量电表和其它计量器具，通过宽带网把用能数据实时传输到一个城市的建筑用能管理中心，从而对各座建筑的各类用能情况进行纵向、横向的分析、比较、管理和考核。建立这样的系统后，能够实现如下功能：1） 各座建筑的运行管理者可以得到匿名的各座建筑各类用能状况的统计分析数据，与自己的用能状况比较，可以清楚的了解自己的优势和差距。公示系统的实施实例参见附件5。2） 各级主管部门可以通过统计结果鼓励先进，督促落后，使节能工作建立在定量化的基础上。在此基础上还可进一步实现大型公建的分项用能定额管

6、理制度。3） 对节能新技术进行后评估。各种节能措施的实际效果可从实际数据中得到客观的反映与评价，避免了目前在市场上兜销的某些名为节能措施实际更加费能的技术与产品的泛滥。4） 为以节能服务公司（ESCO）方式对大型公建进行节能改造工作的实际节能效果提供公正的评估，从而改变目前节能服务公司在大型公建节能领域的尴尬局面，促进这一方式的良性发展。5） 通过在线的实时数据及时发现运行中出现的问题，指导运行管理者及时改进。6） 推动物业考核制度的改革，真正将实际节能与物业的经济效益挂钩，从而激励物业公司节能运行管理。为了实现上述目标，必须对如下内容开展研究：1）数据获取方法研究。需要根据大型公建的配电系统

7、现状，确定应该怎样分项计量，既可以实现上述功能，还不使平台建设的投资过大。确定分量分项的主要原则。2）数据传输方法研究。3）数据库和管理软件的研究。4）数据挖掘方法研究，既如何根据实时采集的数据实现各类应用分析。2 分项计量和实时分析系统研究2.1 数据获取方法研究分项计量的目标是以计量和采集各类能耗信息，大型公建用能种类多样，系统繁杂，因此必须建立统一的用能数据模型，以对实现规范化。图2为我们针对大型公建的用能特点，提出的大型公建用能数据模型，从这一模型出发，计量的任务就是获取各模型节点处的用能数据。从模型的最上层节点出发，根据现场情况和投入资金条件，因地制宜的加装电能表。图2 能耗模型2.

8、2 数据传输方法研究根据实时能耗分析的需求，需短时间步长的能耗数据，因此必须采用自动采集的方法，而不能依靠人工抄表。数据分散管理的运行成本高于远传到数据中心的管理模式，而且，后者大大降低了数据维护的风险。目前，信息技术的发展提供了互联网和无线GPRS两种远距离低成本的数据传递服务，根据现场条件不同可以分别采用这两种方式实现数据的有效传输。电能表和冷量计的数字通讯协议是标准RS485协议，为了将其连入互联网系统或GPRS系统，就需要研制专门的网关，解决接入问题。我们根据需要，组织研制了专用网关设备，可以使计量仪表通过网关后直接接入互联网或GPRS这样的数据传输公共服务系统。网关可采用被动式或自发

9、式传输两种方式，前者是由管理中心呼叫，进行主从式数据传输，后者采用内网向外主动发送的方式，这样能够省去静态IP的投资，更适合与现场实际情况。数据传输的具体内容可参考附件2。2.3 数据库、软件、界面体系研究数据库及软件构架采用图3方式，软件分为采集软件、分析软件；公示平台分为演示软件和能耗公示网站。数据库集群内主要分为能耗原始数据数据库、能耗公示结果数据库两种。具体内容参考附件3和附件5。图3 软件及数据库体系2.4 数据挖掘和能耗分析方法研究在实时采集数据的基础上，通过各类拆分方法，可得到大型公共建筑的总能耗和主要用能子系统（空调、照明、办公设备、综合服务、特殊功能等）能耗，计算对应的能耗指

10、标，从而判断建筑物整体及各主要用能系统的能耗是否合理，为了评价空调系统的整体能耗水平，提出空调系统经济运行评价指标体系，可以评价冷源系统、输配系统、末端系统等用能子系统的能耗水平及核心设备冷机的运行情况，其指标定义如表。 表 空调系统冷站在线诊断指标指标名称指标计算方法单位面积空调能耗空调系统总能耗与空调面积之比单位面积耗冷量空调系统制备的总冷量与空调面积之比空调系统能效比空调系统制备的总冷量与空调系统总能耗之比制冷系统能效比空调系统制备的总冷量与制冷系统能耗之比冷水输送系数空调系统制备的总冷量与冷水泵（包括冷水系统的一次泵、二次泵、加压泵、二级泵等）能耗之比空调末端能效比空调系统制备的总冷量

11、与空调末端能耗之比冷机运行能效比冷机制备的冷量与冷机能耗之比冷却水输送系数冷却水的散热量与冷却水泵能耗之比（注：冷却水散热量可由制冷量与冷机耗电量相加得到）2.5 横向比较发现能耗问题图4 不同建筑单位建筑面积总能耗的动态比较2.6 掌握能耗构成状况通过对建筑自身内部各耗能组成的监测，可直观的掌握建筑能耗的分布，以此为基础，可以有的放矢的对本建筑能耗进行进一步分析和实施节能改造。图5所示为ZL建筑的总能耗中各耗能成分的动态变化（该图显示时段为非空调季）。图5 ZL建筑的内部能耗分项比较2.7 纵向分析寻找能耗漏洞通过对FZ建筑的能耗进行纵向的逐层分析，首先根据总能耗拆分发现空调能耗是该楼用电的

12、主要部分（如图6），然后对空调能耗进一步细分，如图7，发现风机能耗高是该楼的能耗漏洞所在。图6 FZ建筑的总能耗按大系统拆分结果图7 FZ建筑的空调能耗细分结果2.8 基于指标体系的在线能耗诊断方法应用空调系统用能指标体系可以在线诊断冷站用能的合理性，图8显示的就是各监测建筑的这四个指标在一段时间内的比较。从中可以客观的对各建筑空调系统用能合理性进行排序，并对节能改造提出建议。图8 空调系统冷站用能合理性诊断指标实时计算结果2.9 改善运行管理，产生节能效益根据对MY（办公建筑）的空调系统数据分析，发现该楼末端风机盘管电耗无论白天、夜间均基本稳定在3-4W/m2水平。而当夜间空调系统关闭时，风

13、机盘管系统理应关闭。经调研发现该楼办公人员下班后也没有关掉风机盘管的习惯，而运行管理人员也忽视了这部分能耗，在我们的建议下，从6月11日开始形成末端风机关机的运行条例，图9显示出6月11日（红色虚线所示）后这部分能耗的启停状况。自11日起三周与5月份三周的实际数据相比，已节电13700度电。仅此一项，全年可节省的耗电为总电耗的5。图9 节能措施前后的能耗对比2.10 通过能耗公示激励行为节能通过在JN楼施行能耗周报的形式进行公示，公示后的一个月该楼照明每天的照明能耗如图10所示，能耗公示有效的提高了节能意识，并促进了行为节能，特别反映在照明能耗上，公示前照明能耗平均每工作日92.5 kWh，公

14、示后一个月降低到61.3 kWh，可见效果之显著。图10 公示激励节能的数据对比2.11 对节能技术客观评价CY楼在运行管理的改进过程中，采纳了“冷却塔整体变频”代替“冷却塔台数控制”的节能策略。然而，如图11所示，在6月26日开始实施该策略后，发现虽然冷却塔的电耗略有降低，但冷机电耗增加却很明显，从而整体能耗明显增大。25日与26日天气情况类似，冷量基本相同，但为何“节能手段”反而导致不节能的现象？经调研发现，其冷却塔整体变频的启停非常频繁，而其启停是由冷却水回水温度设定值决定的，目前该值设定在27度，因此冷却塔启停频繁导致其变频性能及对冷机能耗的改善并未体现出来。目前正与该楼管理人员交涉，

15、协商设备运行方式，并着手实施改进的自动控制系统，从而进一步验证节能运行策略的效果。因此，通过计量可以及时纠正运行管理中易犯错误的环节，同时也对节能技术进行客观的评价和衡量，引导各类技术及节能市场的发展。图11 节能策略实施后的实际能耗效果对比2.12 引导节能化运行管理计量数据为运行管理提供了量化依据。通过在CF建筑空调系统冷站过渡季某日的监测结果，对比了“冷却塔免费供冷模式”运行和“冷机制冷模式”运行的能耗情况，如图12所示。可以看出，在过渡季，当室外湿球温度在一定条件下时，应尽量利用冷却塔免费供冷模式运行。这为该建筑运行管理的优化提供了数据依据，类似的各种节能运行措施也能在分项计量的平台基

16、础得得到推广和验证。图12 运行中不同技术策略的实时能耗对比2.13 其他应用1）以分项计量平台为基础，可以逐渐建立大型公共建筑运行耗能分项定额指标，并可实时掌握实际用能状况，落实国务院即将颁布的“建筑节能运行管理条例”中的用能定额管理，超指标增交能耗费制；2）为负责运行管理的物业公司节能运行考核与承担节能改造的ESCO（合同能源管理公司）的业绩考核提供作为公平的平台，从而能够真正通过市场机制推进大型公共建筑的节能改造和节能运行；3）同时，物业考核也可以以该平台为依据，彻底改变传统的物业管理模式，真正将节能与物业经济效益挂钩，从而以此为驱动力，真正激励和引导自发节能运行管理。3 展望大型公共建筑能耗统计与分析平台的建立是建筑节能工作开展的基础。搭建这样的平台的初投资为大型公建年运行能耗费用的2%3%，平台的运行管理费用不到大型公建年运行能耗费用的万分之一。通过这个平台促进了节能运行和节能管理，在不增加任何其它初投资的前提下可以降低运行能耗