【摘要】我國大多數(shù)高等院校的用水、電、氣的管理模式大多數(shù)采用人工管理。提高管理節(jié)能，加強對各類能耗的管理，必須依靠現(xiàn)代科技手段。本文旨在介紹通過能耗的監(jiān)測、智能控制，可實現(xiàn)全校能源消耗的分析、成本核算、節(jié)能檢測和能耗公示/考核，并配合管理模式進行遠程自動/手動的用能調(diào)節(jié)，實現(xiàn)高校建筑的節(jié)能控制和監(jiān)管等功能。

【關(guān)鍵詞】校園能耗 節(jié)能監(jiān)管 節(jié)能運行管理 監(jiān)管平臺

據(jù)相關(guān)資料顯示，目前，我國國內(nèi)建筑能耗已經(jīng)占全社會總能耗的29%以上，未來這一比例將會上升到35%左右。高等院校是集教學(xué)、科研和生活于一體的高人口密度的綜合性建筑群體，近年來，隨著高校規(guī)模的不斷擴大，校園建筑面積都比過去有了大幅度的增加。實現(xiàn)高校建筑節(jié)能，建設(shè)綠色節(jié)約型校園勢在必行。

為此，教育部推動節(jié)約型校園建設(shè)，與住建部聯(lián)合在高校進行了校園節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)示范建設(shè)項目，為指導(dǎo)高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)工作，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部會同教育部組織有關(guān)專家編制了《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》。

節(jié)能監(jiān)管平臺是要建設(shè)一個涵蓋學(xué)校各項用能指標，集測量、信號采集、用能效益分析和運行管理為一體，實現(xiàn)能耗數(shù)字化、管理動態(tài)化、節(jié)能指標化，通過節(jié)能監(jiān)管做到“掌握情況、摸清規(guī)律、按需定量、定額考核”，提高管理水平。2008年首批建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)示范在江南大學(xué)、浙江大學(xué)等八個學(xué)校進行了建設(shè)。吉林大學(xué)于2010年獲得此項目建設(shè)，在滿足《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》要求的基礎(chǔ)上，對供熱、空調(diào)和電開水爐等特殊用電進行監(jiān)控的嘗試，形成自己的特色。并于2011年建設(shè)完成一期節(jié)能監(jiān)管平臺建設(shè)，2012年通過國家驗收，目前則已完成了三期建設(shè)，共建設(shè)用水監(jiān)測點290個，用電監(jiān)測點4827個，用熱點15各，路燈927個，學(xué)生公寓15905個。

建立校園能耗監(jiān)管的重要性

1.校園能耗情況及分布

目前，我國大多數(shù)高校的用水、電和燃氣的管理模式大多數(shù)采用人工管理。原始的人工抄表存在各種各樣的問題，比如，數(shù)據(jù)不可靠、實時性差、沒有延續(xù)性等。節(jié)能管理部門無法實時的掌握各單位的水電數(shù)據(jù)及其能耗負荷的變化，及時做出調(diào)整，制定出相應(yīng)的管理制度。

高等院校集教學(xué)、科研和生活于一體，占地面積大、建筑類型多、功能劃分區(qū)較復(fù)雜，既是人口的高密度區(qū)，更是重要的能耗大戶。主要由公共區(qū)（包括行政辦公、各學(xué)院、研究所、實驗室等）、生活區(qū)（包括學(xué)生公寓、食堂、配套服務(wù)設(shè)施等）、體育運動區(qū)、公共綠化區(qū)、產(chǎn)研結(jié)合的科技園區(qū)構(gòu)成，多種能耗并存在每個區(qū)域中，水資源、電力能源的消耗分布于每個區(qū)域中。

2.能耗監(jiān)測中的問題

根據(jù)高校校園自身情況和各用能系統(tǒng)的調(diào)研和現(xiàn)場勘測結(jié)果分析，現(xiàn)如今，能耗的監(jiān)測尚存在不足，亟需優(yōu)化。

一是計量點覆蓋不全面。吉林大學(xué)的各類用能計量點覆蓋不全面，例如用電計量，僅覆蓋在變配電室、樓宇總進處，沒有進行用電分項的計量。用水計量，總進水管依據(jù)市政進水計量，二級用水計量點沒有全覆蓋，無法細致反映全校用能情況。需要健全計量管理，也為制定有效的節(jié)能節(jié)約資源措施提供基礎(chǔ)資料。

二是用能系統(tǒng)缺乏實時監(jiān)控。變配電室是校園內(nèi)的電力中樞，目前僅采用電度表實現(xiàn)電度計量，其運行設(shè)備的情況依舊依靠人工巡查，遠遠不能滿足安全運行的要求，當出現(xiàn)運行故障、設(shè)備老化等情況時，無法及時進行故障隔離防止停電范圍擴大。對于實驗室等重要用能部門的電能質(zhì)量也沒有監(jiān)測和保障。需要通過建立實時監(jiān)控來保證用能系統(tǒng)的安全運行；同時北方院高校的供熱系統(tǒng)同樣需要運行的安全監(jiān)測，可增加智能控制，通過電動調(diào)節(jié)閥的開閉來控制熱量，合理用能。

三是計量統(tǒng)計依靠人工。全校的各類用能計量統(tǒng)計依靠人工，統(tǒng)計工作繁雜方法較單一，數(shù)據(jù)的準確度受人為因素的影響大，并且大量的紙張報表不易保存和傳遞。需要豐富數(shù)據(jù)分析的方法，并提高準確度和及時性，同時減少人工的統(tǒng)計工作量。

高校校園建筑節(jié)能監(jiān)管平臺的基本建設(shè)

根據(jù)校園建筑設(shè)施消耗的主要能源可按種類可分為：水資源消耗、電能耗、熱耗（集中供熱 ）、燃氣消耗、汽油消耗等。根據(jù)吉林大學(xué)的實際情況，按能耗類型建立了7個子系統(tǒng)，分別是用水計量管理系統(tǒng)、電能計量管理系統(tǒng)、配電室低壓配電回路監(jiān)測系統(tǒng)、用熱監(jiān)測系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、節(jié)能專家管理系統(tǒng)。

校園能源監(jiān)管平臺，功能定位在 “能源監(jiān)管、技術(shù)節(jié)能、管理節(jié)能 ”三位一體的平臺，結(jié)合了學(xué)校的管理需求和機制，新技術(shù)、新產(chǎn)品的引進，從管理節(jié)能出發(fā)，建立自身的能耗考核體系、能耗公示制度、重要能耗設(shè)備管理方法。系統(tǒng)對學(xué)校的能源利用效率、消耗水平、環(huán)境效果可以進行監(jiān)測、診斷和評價，查找存在的各種問題和浪費能源的原因，提出整改建議和改進措施，進一步發(fā)揮學(xué)校自身的節(jié)能監(jiān)管職能。

1.建筑節(jié)能監(jiān)測和計量

智能電力監(jiān)控。采用高精度的多功能電力參數(shù)測量儀表，實現(xiàn)變配電室、各樓宇的智能監(jiān)管，主要監(jiān)測供配電系統(tǒng)各回路電流、電壓、功率、電度、諧波和變壓器負載率等，實時監(jiān)視回路開關(guān)運行狀態(tài)和故障信號；監(jiān)測實驗室、計算中心等敏感負荷點的電能質(zhì)量。智能電力監(jiān)控可以提高電力系統(tǒng)運行連續(xù)性和可靠性、提高電力系統(tǒng)運行管理的效率、幫助減少電能消耗成本、縮短停電時間，減少停電損失，避免故障發(fā)生、減少系統(tǒng)運行管理和維護費用。

建筑用電計量。各校區(qū)各建筑樓宇內(nèi)采用電度計量儀表進行用電的計量采集，針對各建筑區(qū)域用電情況不同，依據(jù)《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》進行分項、分區(qū)計量，用電數(shù)據(jù)采集可計量到建筑總用電、各樓層照明/空調(diào)/動力等分項用電。

校園用水計量。實現(xiàn)各校區(qū)自來水管網(wǎng)總進水、各建筑用水總計的二級計量：首先，實現(xiàn)各校區(qū)的總進水計量，在自來水公司水表下端增加智能遠傳直讀冷水表，具備數(shù)據(jù)遠程傳遞功能。其次，各校區(qū)各建筑的總進水管增加智能遠傳直讀冷水表，具備數(shù)據(jù)遠程傳遞功能。

給水管網(wǎng)監(jiān)測。對各校區(qū)供水總管和各建筑、各區(qū)域供水分支管路進行用水監(jiān)測，提取校區(qū)整個供水管網(wǎng)用水瞬時流量和累計流量，實現(xiàn)全校“水平衡”監(jiān)控。

校園供暖計量。在各校園內(nèi)各建筑的供熱總管上加裝分體式電磁流量計，同時安裝電動調(diào)節(jié)閥，自動或策略控制各區(qū)域供熱分支時間及流量，實現(xiàn)校園內(nèi)各建筑供暖量計量。

本項目系統(tǒng)預(yù)留手動錄入接口，方便需要進行綜合處理的數(shù)據(jù)的錄入。

此外，還需安錄入建筑面積、學(xué)生、教職工人數(shù)等相關(guān)信息數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)的分析單產(chǎn)能耗，人工成本等計算模型，逐步完善成一個綜合性數(shù)據(jù)管理分析的系統(tǒng)。

2.建筑節(jié)能控制

用電節(jié)能控制：選取帶有獨立空調(diào)的典型房間，進行獨立計量和監(jiān)控?？蛇h程實現(xiàn)對房間內(nèi)的空調(diào)、插座、照明等不同回路的用電計量采集和自動分時控制控制，防止下班后無人關(guān)閉，造成浪費。單體空調(diào)節(jié)能控制，根據(jù)室內(nèi)外溫度差值及室內(nèi)舒適度情況自動調(diào)節(jié)。

路燈節(jié)能控制：該系統(tǒng)結(jié)合數(shù)字矢量地圖技術(shù)，結(jié)合無線數(shù)據(jù)傳輸和遠程控制方法，實現(xiàn)校園內(nèi)路燈的單燈控制。安裝路燈節(jié)電控制器，根據(jù)校園夜間不同時段和不同路段，采取“隔一亮一”或“隔二亮一”管理。

根據(jù)天氣情況和實際光的照度和經(jīng)緯時間控制儀，設(shè)置自動控制路燈的開/關(guān)。

電開水爐節(jié)能控制：保障用戶在使用方便的前提下，最大限度的節(jié)能和方便、快捷的控制電開水爐的運行，防止“千沸水”和“循環(huán)啟停”等不良的現(xiàn)象，更好地節(jié)約能耗，實現(xiàn)開水爐的定時管理及遠程控制等功能，同時也保障飲水質(zhì)量。

采暖分時自動控制：系統(tǒng)通過對熱流量和進水、回水溫度，以及室內(nèi)外溫度等參數(shù)的綜合判斷，可遠程手動或自動控制電動調(diào)節(jié)閥，保證冬季房間的舒適度，避免出現(xiàn)過高過低的溫度，合理調(diào)配供熱量；可根據(jù)樓宇或房間的功能需求設(shè)置不同的供暖時間及溫度；比如夜間沒有人使用房間時可自動調(diào)節(jié)為“防凍模式”降低供暖能耗。

3.技術(shù)特點

能耗數(shù)據(jù)采集方法：采用自動采集與人工采集相結(jié)合的方法，可以完整了解學(xué)校的能源結(jié)構(gòu)，合理全面的分析學(xué)校的用能情況。其中用水、用電及供暖量等數(shù)據(jù)由自動計量裝置實時采集，通過遠程傳輸方式經(jīng)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器。其他能耗比如，煤、汽油、柴油及燃氣等數(shù)據(jù)，以及校園師生人數(shù)、建筑面積、能源資產(chǎn)管理設(shè)備信息等數(shù)據(jù)采用人工采集的方式。

兼容性和穩(wěn)定性：系統(tǒng)采用B/S和C/S兩種架構(gòu)模式，系統(tǒng)可兼容自動采集的不同設(shè)備數(shù)據(jù)、人工采集的各類信息化數(shù)據(jù)以及不同的已有自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，比如鍋爐、空調(diào)等系統(tǒng)，同時可以融合所有的子系統(tǒng)或信息化系統(tǒng)，比如資產(chǎn)管理、供水管理、設(shè)備管理、公用房管理、家具管理、校園物業(yè)、校園綠化及地理信息管理系統(tǒng)等。

利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢進行信息發(fā)布和管理。管理部門可以通過校園網(wǎng)絡(luò)進行能源管理工作，學(xué)校能源監(jiān)管控建設(shè)了能源信息網(wǎng)，不僅可以查看到學(xué)校的年度、月度能耗總量，還能來查看各校區(qū)、各單位的能源消耗排名、能耗花費，一段時期內(nèi)的走勢及未來的發(fā)展趨勢。信息平臺可以并根據(jù)這些分析結(jié)果制定考核、管理制度。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，通對能耗和環(huán)境數(shù)據(jù)進行深度挖掘，從雜亂無章的校園用能數(shù)據(jù)提取規(guī)律，并結(jié)合配置動態(tài)參數(shù)調(diào)整進行定性分析，生成多維耗能數(shù)據(jù)模型?？梢灾笇?dǎo)優(yōu)化日常運行管理或節(jié)能技術(shù)改造，逐步挖掘節(jié)能潛力。而后建立適合的指標體系，進行對標分析，進一步推動學(xué)校節(jié)能。最終形成完善的能耗定額管理體系。

能源監(jiān)管平臺的運行管理及成效

能源監(jiān)管平臺的科學(xué)建設(shè)，為學(xué)校能源監(jiān)管實現(xiàn)理念創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新奠定了堅實的基礎(chǔ)。依托能源管理系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)挖掘和高級計算處理分析，發(fā)現(xiàn)各種運行管理或設(shè)備選型方面的問題，為學(xué)校部門管理者提供運行管理的指導(dǎo)意見，為設(shè)計選型單位提供數(shù)據(jù)支撐分析，為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)決策提供決策依據(jù)的多層次服務(wù)產(chǎn)品。包括日常管理節(jié)能診斷分析服務(wù)；月度、年度節(jié)能診斷及運行管理分析報告；節(jié)能改造分析咨詢報告及設(shè)計選型、設(shè)備配置參數(shù)建議報告等。

通過能源監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)，加快了節(jié)約型校園的建設(shè)進程，幫助建立分散控制和集中管理機制，通過監(jiān)管平臺能夠及時、準確的提供學(xué)校各類能耗數(shù)據(jù)，為今后學(xué)校與國家有關(guān)部委和吉林省地方管理部門能源智能管理系統(tǒng)對接及時上報能耗數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)，大大提高管理效率和管理質(zhì)量，同時還建立了校園的能源公示機制，促進了同級單位的考核管理，有效地減少并限制能源的不合理消耗，實現(xiàn)了年度能耗持續(xù)下降，持續(xù)節(jié)能的新模式。