建筑能耗監(jiān)測對既有建筑節(jié)能的研究分析

安科瑞 陳聰

摘 要：在建筑能耗監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合建筑能源審計(jì)技術(shù)性和工程建筑能耗等級評價(jià)技術(shù)，研究現(xiàn)有建筑的能耗，明確提出節(jié)能改造計(jì)劃方案。在未來，該研究思路還可以運(yùn)用于我國既有建筑的節(jié)能工作，為未來既有建筑的節(jié)能項(xiàng)目提供更為合理和可靠的技術(shù)解決方法，并指出既有建筑節(jié)能工作的新方法。

關(guān)鍵詞：工程建筑；能耗監(jiān)測；建筑節(jié)能項(xiàng)目；能源審計(jì)

0 引言

由于我國在早期沒有高度重視建筑物的環(huán)保節(jié)能，造成了過去30年內(nèi)竣工的建筑絕大多數(shù)是高能耗工程建筑，這類工程建筑在未來幾十年里將耗費(fèi)許多能源供應(yīng)。在未來，我國將重點(diǎn)發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)性，重點(diǎn)發(fā)展在不同氣候情況下使用的節(jié)能墻、節(jié)能房頂、綠色節(jié)能門窗等，合理綜合利用太陽能、地下熱量、降水、風(fēng)速、電力能源等可再生資源，使新建筑滿足環(huán)保節(jié)能要求，另外，逐步開始對既有工程建筑進(jìn)行節(jié)能改造，使既有建筑的環(huán)保節(jié)能符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

1 建筑能耗監(jiān)測的特點(diǎn)和運(yùn)用

根據(jù)對近10年城市相關(guān)政策和信息進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)工程建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以為工程建筑耗能管理給予能耗研究，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)比對和提升，完成用能，降低成本資金投入，進(jìn)一步提高建筑用能耗水準(zhǔn)，同時(shí)減少碳排放，現(xiàn)歸納總結(jié)能耗監(jiān)測特性，具體如下。

1.1 掌握用能動(dòng)態(tài)性的計(jì)量

依據(jù)我國分項(xiàng)目測量指南的規(guī)定，工程建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)將建筑的總耗能分為4個(gè)項(xiàng)目：照明電源插座、空調(diào)、動(dòng)力和特殊用電量。根據(jù)對各分項(xiàng)目用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)控,可以掌握電力能源應(yīng)用狀況，掌握分項(xiàng)目用電量的實(shí)際情況。

1.2 對能耗管理漏洞進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)軟件可采用分鐘級乃至二級對監(jiān)控支路開展數(shù)據(jù)信息收集，另外具有數(shù)據(jù)信息分析作用。根據(jù)提升系統(tǒng)軟件監(jiān)控與提醒作用，可以立即提示建筑業(yè)主應(yīng)用能源的異常狀況，發(fā)覺應(yīng)用能源出現(xiàn)的異常狀況。此外，系統(tǒng)軟件可根據(jù)移動(dòng)終端的應(yīng)用開發(fā)設(shè)計(jì)，及其APP、信息內(nèi)容、電子郵件、短消息等方法推送給工作人員，協(xié)助工作人員立即發(fā)覺工程施工用能出現(xiàn)異常的地區(qū)，提升工程施工用能的合理性，另外，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升工作效能。

1.3 挖掘節(jié)能潛力，用能對比

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)與工程建筑控制結(jié)合的方法，可以利用智能化信息科技，根據(jù)不同階段、不同支路的綜合能源應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備搭配的不合理性，完成節(jié)能管控+提升操縱，不但可以為能源消耗管理者給予能源應(yīng)用分析工具，同時(shí)執(zhí)行線上節(jié)能管控方式，限度地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的功效。

1.4 靈活運(yùn)用大數(shù)據(jù)的信息提質(zhì)增效

結(jié)合上述能耗監(jiān)測的特點(diǎn)，靈活運(yùn)用5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等新方式，加強(qiáng)工程建筑能耗監(jiān)測的運(yùn)用，牢牢把握工程建筑能耗數(shù)據(jù)信息，協(xié)助節(jié)能人員根據(jù)交互進(jìn)行更新改造，發(fā)掘出更合理的節(jié)能建筑改造方案。除此之外，工程建筑時(shí)間、總建筑面積、建筑裝飾材料、能耗的基本信息，如工程建筑時(shí)間、總建筑面積、建筑裝飾材料、樓房數(shù)、窗墻比、工程建筑方向、活動(dòng)人數(shù)、床位數(shù)、電力能源設(shè)備等信息，從互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)方面發(fā)掘不同類別工程建筑的能耗特點(diǎn)，運(yùn)用人工智能技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，從人工轉(zhuǎn)型發(fā)展到系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步提高工程建筑能耗效率。

2 案例改造介紹

中國工商銀行鎮(zhèn)江分行營業(yè)性辦公樓興建于1994年，位于江蘇省鎮(zhèn)江市解放路81號，是城市鬧市區(qū)的繁榮地段。

很多的交通噪聲、車輛有機(jī)廢氣、大古建筑群的城市熱島效應(yīng)均會(huì)影響辦公樓的一切正常運(yùn)作。在改造前沒有建筑節(jié)能對策，工程建筑面積為17647.31m²,工程建筑地下1層，地面上22層，工程建筑總高度為17m，工程建筑結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，工程建筑級別為三級，抗震烈度為7度。改造前運(yùn)用2臺(tái)水冷器螺桿空調(diào)作為冷源，61臺(tái)分體式空調(diào)或一拖多空調(diào)作為其他區(qū)冷熱源，1臺(tái)天然氣鍋爐作為大工程建筑熱源。依據(jù)項(xiàng)目的初始建筑設(shè)計(jì)圖紙，工程建筑的主體結(jié)構(gòu)部分沒有采取任何環(huán)保節(jié)能對策。原來的平屋面做法為：細(xì)石混凝土（內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固）（50mm）+混合砂漿（20mm）+輕骨料混凝土澆筑搗固（平屋面找坡）（30mm）+混凝土結(jié)構(gòu)（120mm）+石灰粉混凝土水泥砂漿（20mm）；原先的墻體做法為：混合砂漿（20mm）+混凝土結(jié)構(gòu)（20mm）+混合砂漿(20mm）,原來的窗扇建筑幕墻是鋁框單面窗框+單面夾層玻璃。LED綠色照明設(shè)備未用于建筑物里面的過道、公司辦公室、會(huì)議廳、服務(wù)廳等公共區(qū)域。

3 建筑能耗監(jiān)測技術(shù)性

3.1 工程建筑能耗監(jiān)測技術(shù)性簡述

工程建筑能耗計(jì)量檢定技術(shù)性指的是運(yùn)用遠(yuǎn)程控制傳送等方式，根據(jù)建設(shè)工程子計(jì)量檢定設(shè)備搜集能耗數(shù)據(jù)信息，完成工程建筑耗能的在線監(jiān)控和動(dòng)態(tài)變化的方式方法。該工藝主要是根據(jù)組裝多功能儀表（電度表、智能水表、氣體表）、遠(yuǎn)程控制傳送回收器對電氣工程、水、氣等能耗開展實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將檢測值上傳到工程建筑地區(qū)工程建筑能耗監(jiān)測核心的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。小區(qū)業(yè)主根據(jù)能耗監(jiān)測系統(tǒng)線上查詢能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。

3.2 運(yùn)用更新改造實(shí)例

在達(dá)到《能源分項(xiàng)測量指南》規(guī)定的類別和分項(xiàng)目測量的條件下，完成了對更新改造前中國工商銀行寫字樓一般照明電、空調(diào)耗電、驅(qū)動(dòng)力用電量、加熱爐用供氣量和工程建筑需水量的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。中國工商銀行寫字樓耗能分項(xiàng)目測量系統(tǒng)共組裝收集電度表27臺(tái)，總供電組裝DN150渦輪流量計(jì)1臺(tái)，遠(yuǎn)程控制傳送數(shù)據(jù)采集器1臺(tái)，蒸汽表2臺(tái)，空調(diào)室組裝冷熱量計(jì)1臺(tái)。照明燈具和空調(diào)耗電是老寫字樓較大的耗能由來，非電氣設(shè)備耗能占老寫字樓綜合能耗的比率較小。依據(jù)測算，2014年老寫字樓綜合能耗為44.72kgce/（m²·a），與寫字樓綜合能耗指標(biāo)值中的有效值范疇不符合≤25kgce/（m²·a）的要求。

4 安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

4.1 概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源審計(jì)，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級以上人民管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源審計(jì)報(bào)告。

4.2 應(yīng)用場所

適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

4.3 系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-5000建筑能耗分析系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和檢測設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱印⒎旨?、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：

4.4 系統(tǒng)功能

1）系統(tǒng)概況

平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

2）用能概況

對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對比、總能耗同環(huán)比對比。

3）用能統(tǒng)計(jì)

對建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)對分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

4）復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

5）同比分析

對建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。

6）能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑*定時(shí)段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標(biāo)值查看。

7）配電監(jiān)測/管網(wǎng)圖

以變電站配電結(jié)構(gòu)一次圖或建筑水、燃?xì)夤芫W(wǎng)圖展示結(jié)構(gòu)中各重要節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，方便用戶掌握能源運(yùn)行時(shí)參數(shù)。

8）夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在*定時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對比，支持導(dǎo)出報(bào)表。

9）三維展示

通過3D圖形方式展示項(xiàng)目現(xiàn)場模擬圖，以更直觀的方式對項(xiàng)目中建筑或設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。

10）設(shè)備管理

設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺(tái)賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運(yùn)行。

11）用戶報(bào)告

用戶報(bào)告針對選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。

4.5 系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語

建筑能耗監(jiān)測可以提升建筑管理者的管理能力，發(fā)現(xiàn)建筑耗能的片面性，提醒建筑業(yè)主及時(shí)開展節(jié)能管理，限度地降低管理者的數(shù)量,提高效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅根據(jù)工程建筑耗能管理，就可以節(jié)約8%的建筑物能耗。同時(shí),可以充分運(yùn)用5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等新的數(shù)據(jù)方式全面提高耗能管控的高效性，完善節(jié)能建筑的管理方法，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的共享特性，為城市規(guī)劃建設(shè)的互聯(lián)共享目標(biāo)給予合理的執(zhí)行方式。除此之外，當(dāng)建筑能耗引進(jìn)其他方式開展交互時(shí)，如碳交易市場方式，可以全面提高能耗的節(jié)能發(fā)展?jié)摿?，合理降低城市碳排放的形成，為城市完成低碳?jié)能目標(biāo)給予有效的幫助。

參考文獻(xiàn)：

【1】周曉理.既有采暖居住建筑節(jié)能改造研究及軟件開發(fā)[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2006.

【2】程云.夏熱冬冷地區(qū)既有公共建筑節(jié)能改造技術(shù)研究[D].寧波：寧波大學(xué),2014.

【3】孫*軍.重慶市酒店類建筑能耗特性及節(jié)能策略研究［D].重慶：重慶大學(xué),2008.

【4】趙陽，楊峰敏，呂大豐.淺談夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)改造[J].科技信息,2012,29（4)：323

【5】孫超.基于GPRS技術(shù)的智能網(wǎng)關(guān)在大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué),2011

【6】江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)站.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：DGJ32/J96—2010[S].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2010.

【7】中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB50189—2015[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2015.

【8】王彪.建筑能耗監(jiān)測對既有建筑節(jié)能的研究

【9】安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)