建筑能耗监测对既有建筑节能的研究

摘 要：在建筑能耗监测技术的基础上，融合建筑能源审计技术性和工程建筑能耗等级评价技术，研究现有建筑的能耗，明确提出节能改造计划方案。在未来，该研究思路还可以运用于我国既有建筑的节能工作，为未来既有建筑的节能项目提供更为合理和可靠的技术解决方法，并指出既有建筑节能工作的新方法。

关键词：工程建筑；能耗监测；建筑节能项目；能源审计

0 引言

由于我国在早期没有高度重视建筑物的环保节能，造成了过去30年内竣工的建筑绝大多数是高能耗工程建筑，这类工程建筑在未来几十年里将耗费许多能源供应。在未来，我国将重点发展建筑节能技术性，重点发展在不同气候情况下使用的节能墙、节能房顶、绿色节能门窗等，合理综合利用太阳能、地下热量、降水、风速、电力能源等可再生资源，使新建筑满足环保节能要求，另外，逐步开始对既有工程建筑进行节能改造，使既有建筑的环保节能符合节能标准。

1 建筑能耗监测的特点和运用

根据对近10年城市相关政策和信息进行研究，发现工程建筑能耗监测系统可以为工程建筑耗能管理给予能耗研究，同时根据数据比对和提升，完成用能，降低成本资金投入，进一步提高建筑用能耗水准，同时减少碳排放，现归纳总结能耗监测特性，具体如下。

1.1 掌握用能动态性的计量

依据我国分项目测量指南的规定，工程建筑能耗监测系统将建筑的总耗能分为4个项目：照明电源插座、空调、动力和特殊用电量。根据对各分项目用电量的实时监控,可以掌握电力能源应用状况，掌握分项目用电量的实际情况。

1.2 对能耗管理漏洞进行实时监测

系统软件可采用分钟级乃至二级对监控支路开展数据信息收集，另外具有数据信息分析作用。根据提升系统软件监控与提醒作用，可以立即提示建筑业主应用能源的异常状况，发觉应用能源出现的异常状况。此外，系统软件可根据移动终端的应用开发设计，及其APP、信息内容、电子邮件、短消息等方法推送给工作人员，协助工作人员立即发觉工程施工用能出现异常的地区，提升工程施工用能的合理性，另外，降低工作人员的劳动强度，提升工作效能。

1.3 挖掘节能潜力，用能对比

根据互联网与工程建筑控制结合的方法，可以利用智能化信息科技，根据不同阶段、不同支路的综合能源应用研究，发现机器设备搭配的不合理性，完成节能管控+提升操纵，不但可以为能源消耗管理者给予能源应用分析工具，同时执行线上节能管控方式，限度地发挥监控系统的功效。

1.4 灵活运用大数据的信息提质增效

结合上述能耗监测的特点，灵活运用5G、物联网技术、人工智能技术等新方式，加强工程建筑能耗监测的运用，牢牢把握工程建筑能耗数据信息，协助节能人员根据交互进行更新改造，发掘出更合理的节能建筑改造方案。除此之外，工程建筑时间、总建筑面积、建筑装饰材料、能耗的基本信息，如工程建筑时间、总建筑面积、建筑装饰材料、楼房数、窗墙比、工程建筑方向、活动人数、床位数、电力能源设备等信息，从互联网大数据方面发掘不同类别工程建筑的能耗特点，运用人工智能技术和互联网大数据，从人工转型发展到系统转型，进一步提高工程建筑能耗效率。

2 案例改造介绍

中国工商银行镇江分行营业性办公楼兴建于1994年，位于江苏省镇江市解放路81号，是城市闹市区的繁荣地段。

很多的交通噪声、车辆有机废气、大古建筑群的城市热岛效应均会影响办公楼的一切正常运作。在改造前没有建筑节能对策，工程建筑面积为17647.31m²,工程建筑地下1层，地面上22层，工程建筑总高度为17m，工程建筑结构为砖混结构，工程建筑级别为三级，抗震烈度为7度。改造前运用2台水冷器螺杆空调作为冷源，61台分体式空调或一拖多空调作为其他区冷热源，1台天然气锅炉作为大工程建筑热源。依据项目的初始建筑设计图纸，工程建筑的主体结构部分没有采取任何环保节能对策。原来的平屋面做法为：细石混凝土（内部结构结构加固）（50mm）+混合砂浆（20mm）+轻骨料混凝土浇筑捣固（平屋面找坡）（30mm）+混凝土结构（120mm）+石灰粉混凝土水泥砂浆（20mm）；原先的墙体做法为：混合砂浆（20mm）+混凝土结构（20mm）+混合砂浆(20mm）,原来的窗扇建筑幕墙是铝框单面窗框+单面夹层玻璃。LED绿色照明设备未用于建筑物里面的过道、公司办公室、会议厅、服务厅等公共区域。

3 建筑能耗监测技术性

3.1 工程建筑能耗监测技术性简述

工程建筑能耗计量检定技术性指的是运用远程控制传送等方式，根据建设工程子计量检定设备搜集能耗数据信息，完成工程建筑耗能的在线监控和动态变化的方式方法。该工艺主要是根据组装多功能仪表（电度表、智能水表、气体表）、远程控制传送回收器对电气工程、水、气等能耗开展实时监测，并将检测值上传到工程建筑地区工程建筑能耗监测核心的网络平台上。小区业主根据能耗监测系统线上查询能耗监测数据信息。

3.2 运用更新改造实例

在达到《能源分项测量指南》规定的类别和分项目测量的条件下，完成了对更新改造前中国工商银行写字楼一般照明电、空调耗电、驱动力用电量、加热炉用供气量和工程建筑需水量的实时监控系统。中国工商银行写字楼耗能分项目测量系统共组装收集电度表27台，总供电组装DN150涡轮流量计1台，远程控制传送数据采集器1台，蒸汽表2台，空调室组装冷热量计1台。照明灯具和空调耗电是老写字楼较大的耗能由来，非电气设备耗能占老写字楼综合能耗的比率较小。依据测算，2014年老写字楼综合能耗为44.72kgce/（m²·a），与写字楼综合能耗指标值中的有效值范畴不符合≤25kgce/（m²·a）的要求。

4 安科瑞建筑能耗分析系统

4.1 概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照有关规定实施能源审计，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上人民管理节能工作的部门报送能源审计报告。

4.2 应用场所

适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。

4.3 系统架构

Acrel-5000建筑能耗分析系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通讯中的一种或多种结合的组网方式，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能一体化结构。建立如下层次结构：

4.4 系统功能

1）系统概况

平台运行状态，当月能耗折算、地图导航，各能耗逐时、逐月曲线，当日，当月能耗同比分析滚动显示。

2）用能概况

对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比，支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗同环比对比。

3）用能统计

对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计，支持报表数据导出EXCEL，支持选择建筑数据进行生成柱状图。

4）复费率统计

复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。

5）同比分析

对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。

6）能源流向图

能源流向图展示单栋建筑指定时段内各类能源从源头到末端的的能源流向，支持按原始值和折标值查看。

7）配电监测/管网图

以变电站配电结构一次图或建筑水、燃气管网图展示结构中各重要节点数据，方便用户掌握能源运行时参数。

8）夜间能耗分析

夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在指定时段工作时间与非工作时间用能统计对比，支持导出报表。

9）三维展示

通过3D图形方式展示项目现场模拟图，以更直观的方式对项目中建筑或设备数据进行动态展示。

10）设备管理

设备管理包括，设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备，确保设备的运行。

11）用户报告

用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，针对用电提供单独的复费率用能分析，报告可编辑。

4.5 系统硬件配置

应用场景	型号	图 片	保护功能
建筑能耗管理系统	Acrel-5000web

	采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务，平台可以广泛应用于多种领域。
智能网关	ANet-1E2S1		采用嵌入式硬件计算机平台，具有多个下行通信接口及一个或者多个上行网络接口，作为信息采集系统中采集终端与平台系统间的桥梁，能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总，并使用相应的规约转发现场设备的数据给平台系统。
高压重要回路或低压进线柜	APM810

	具有全电量测量，电能统计，电能质量分析及网络通讯等功能，主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。该系列仪表采用了模块化设计，当客户需要增加开关量输入输出，模拟量输入输出，SD卡记录，以太网通讯时，只需在背部插入对应模块即可。
APM520		三相全电量测量，2-63次谐波，不平衡度，需量，支持付费率，越限报警，SOE,4-20mA输出。
低压联络柜、 出线柜	AEM96

	三相多功能电能表，均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理，提供上 24 时、上 31 日以及上 12 月的电能数据统 计。具有 63 次分次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信” 和“遥控”功能，并具备报警输出，可广泛应用于多种控制系统，SCADA 系统和能源管理系统中。
动力柜	ACR120EL

	测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度，谐波等，并具备完善的通信联网功能，非常适合于实时电力监控系统。
DTSD1352

	DIN35mm导轨式安装结构，体积小巧，能测量电能及其他电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，并且具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。
AEW100

三相全电量测量，剩余电流、2-63次谐波，支持付费率，量值、电缆温度，可选2G/4G通讯。

照明箱

DTSD1352

	DIN35mm导轨式安装结构，体积小巧，能测量电能及其他电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，并且具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。
DDSD1352

	DDSD1352 单相电子式电能表主要用于计量低压网络的单相有功电能，同时可测量电压、电流、功率等电量， 具有红外通讯功能，并可选配 RS485 通讯功能，方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内， 实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量，统计和分析。
DDS1352

	单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，正反向电能计量，红外及RS485通讯，电流规格10（60）A，有功电能精度1级。无功精度2级，尺寸:1P
ADW300/4G

	计量低压网络的三相有功电能，具有RS485通讯和470MHz无线通讯功能，方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内，实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量，统计和分析。
ARCM300T-Z-4G

	三相全电量测量，剩余电流、2-63次谐波，支持付费率，量值、电缆温度，可选2G/4G通讯。
给水管道	水表		计量流经给水管道用水的体积总量，适用于单向水流，采用电子直读技术，通过RS485总线直接输出表盘数据。

5结语

建筑能耗监测可以提升建筑管理者的管理能力，发现建筑耗能的片面性，提醒建筑业主及时开展节能管理，限度地降低管理者的数量,提高效率。据统计，仅根据工程建筑耗能管理，就可以节约8%的建筑物能耗。同时,可以充分运用5G、物联网技术、人工智能技术等新的数据方式全面提高耗能管控的高效性，完善节能建筑的管理方法，运用互联网数据的共享特性，为城市规划建设的互联共享目标给予合理的执行方式。除此之外，当建筑能耗引进其他方式开展交互时，如碳交易市场方式，可以全面提高能耗的节能发展潜力，合理降低城市碳排放的形成，为城市完成低碳节能目标给予有效的帮助。

作者介绍：
冯东铖，现任职于安科瑞电气股份有限公司

审核编辑 黄宇