基于公共建筑分项计量能耗监测系统模块功能的优化措施
时间：2023-04-16 09:35:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
欧二胜
上海建科节能技术有限公司
公共建筑在运行期间为实现各类生产和提供服务，需要消耗能源。不同性质、功能、规模的公共建筑，其能源消耗的结构性和复杂性存在相对的差异，同时，不同建筑的能源利用效率亦不相同。建设分项计量能耗监测系统，有助于公共建筑管理人员及时了解建筑能源消耗的实时情况及历史记录，分析相关的建筑能耗指标及能源利用效率，发现建筑运行中的节能潜力点，并针对性地开展节能管理工作和节能技术改造。在直接方面，降低能源消耗有利于提高建筑的能效水平，降低建筑运行过程中的能源费用；
在间接方面，可有效促进社会经济的绿色发展，打造友好和谐的环境生态。因此建设分项计量能耗监测系统对社会的发展和进步具有积极的意义。
目前分项计量能耗监测系统的应用已经在全国各个省市推广及应用。在上海市、北京市及深圳市，均以政府职能部门牵头，建设市级及区级分项计量能耗监测平台，对全市范围内符合要求的公共建筑，将其纳入分项计量能耗监测的对象名单，要求对其能耗进行分项计量并且实时上传对应的能耗数据。以上海市为例，2012年提出对单体建筑面积在1万m2以上的国家机关办公建筑和2万m2以上的公共建筑推进用能分项计量装置的安装及联网［1］。截至2021年12月31日，上海市累计联网建筑数量2 143栋，覆盖建筑面积10 101.1万m2［2］。
按照上海市市级平台的基本要求，目前分项计量能耗监测系统需对配电间低压侧的用电回路进行监测，并且将用电系统分为照明系统、空调系统、动力系统及特殊系统等四大分项进行计量。该分项计量能耗监测系统可通过电脑浏览器登录网站的方式，实现相关统计及分析功能的可视化操作。其中在数据查询方面可实现对各个用电回路、用电系统分项查询，精度为年、月、日、时；
数据分析方面可实现历史能耗数据之间的同比分析及环比分析。
目前大多数的实际工程中，多栋建筑园区和单栋建筑在能耗计量方面存在共性的待优化空间。在单栋建筑方面，存在不同楼层包含不同租户（用户），同一楼层多个租户（用户）的情况；
在园区方面，园区内多栋建筑共用一个低压配电间或多个低压配电间，而园区内的单栋建筑内亦存在不同楼层包含不同租户（用户），同一楼层多个租户（用户）的情况。分项计量能耗监测系统虽然可以对配电间低压侧的用电回路进行完整计量，但是目前的基础模块无法做到准确分栋、分区、分户计量，只能按回路分类并导出能耗数据，人工进行统计分析。
同时，分项计量能耗监测系统用户端的功能较为简单固定，用户不能根据自己的需求进行配置或定制对应的能耗数据，从而无法获得更准确的信息和制定更高效的节能方案。本文从建筑基本信息的优化、设备信息的优化、计量回路的校正、用户及权限的优化、统计功能的优化、告警功能的优化、计算汇总功能的优化及其他功能的优化等八个方面，对分项计量能耗监测系统（以下简称“能耗监测系统”）的模块功能提出一系列的优化措施。
4.1 建筑基本信息的优化
根据上海市地方标准《公共建筑用能监测系统工程技术标准》规定，公共建筑用能监测系统应提供建筑基本信息人工录入功能，建筑基本信息划分为基本项和附加项［3］。在能耗监测系统中，常见的建筑基本信息主要包括建筑名称、地址、总建筑面积、层数、建筑功能、用能人数、建筑围护结构信息、变配电信息及其他机电信息等。这些建筑基本信息的表现形式一般为汇总及概括，未能做到细致梳理和详细记录。建筑基本信息的梳理和详细程度，对能耗数据的全面监测及科学分析存在直接影响，因此建筑基本信息的优化有必要性，提升能耗监测系统的实用性。
建筑基本信息的优化包括：建筑功能区域的功能、面积、人数等基本信息，便于细化梳理；
功能区域机电设备信息联动，便于调出该区所有机电设备信息；
功能区域计量回路归属，便于统计该区能耗记录；
建筑通用机电设备覆盖的区域范围，便于计算各区域能耗分摊等。
4.2 设备信息的优化
能耗监测系统记录的是每一个被计量回路的消耗数据结果，但每一个被计量回路仅有一个名称定义，未做到详细记录，不利于在日常管理工作中进行科学分析用能情况。因此需要对每一个被计量回路对应的机电设备进行设备信息优化。设备信息优化的具体措施包括：在系统所计量的回路中登记机电设备的名称、型号、功率等基本信息参数；
登记机电设备的特性信息参数，如水泵的流量、扬程，风机的风量，空调主机的制冷量、制热量，等等；
机电设备所属分项系统信息登记，便于查询各类分项系统所有设备；
标记机电设备所覆盖的区域，便于按区域筛选、能耗汇总、能耗均摊等。
设备信息的优化相当于把公共建筑的机电设备信息做成设备台账，融入到能耗监测系统平台中，有利于结合机电设备信息和计量回路的能耗，对公共建筑运行情况进行分析和能效评价，制定更高效的机电运行方案或更科学合理的节能改造方案。同时设备信息的优化，也有利于设备台账的信息化，在日常工作中的精细查询和分级管理。
4.3 计量回路的校正
在计量回路中，增加计量回路信息修改有利于对计量回路的校正，实现对能耗计量数据更科学、更细化的统计。在新建公共建筑方面，配电系统的回路设计中，往往有预留的备用回路，在未投入运行的情况下，备用回路的具体用途尚未明确，用电系统的分类存在不确定性。在既有公共建筑方面，如遇装修改造，需要改变预留回路的功能用途或启用预留的备用回路，亦有可能改变用电系统的分类。因此，增加对计量回路校正的功能是有必要的，具体措施包括后台用电回路更名、用电回路所属系统分项修改、用电回路对应设备信息修改、用电回路覆盖区域信息修改等。
计量回路的校正有利于在统计数据后，按区域查询所有计量回路及其能耗，该计量回路下的相关机电设备，以及相关机电设备的设备信息，形成“区域—所有回路—所有机电设备—区域”的联动闭环，实现任一环节均有迹可循、有据可依的能耗查询条件，达到查询区域能耗、计量回路能耗、产生能耗的机电设备的目的。
4.4 用户及权限的优化
在同一个公共建筑中，管理工作一般由物业部门、工程部门或业主持有人负责和执行，在较大规模的公共建筑中往往是多人轮岗或轮值制度，在交接班的时候，也存在对工作安排及计划的传达情况。同时，能耗监测系统中部分数据及信息的调整或修改，以及重要信息的发布，需由专人负责。
在用户及权限优化方面，应该根据工作职责的重要性，设置不同的用户及赋予相应的管理权限。比如建筑基本信息的完善、计量回路的校正、设备信息的完善等，由一般权限用户进行调整登记后，再由上级权限或最高权限进行审批，最后系统执行。
另外增加值班内容和日志记录模块，用于记录值班内容和日志信息。值班的内容或日志由一般权限用户进行操作，各个权限用户均可进行浏览查看，并留言或补充。比如记录当天某一系统或某一设备的时间加时或数量加开的运行情况，导致当天能耗高于平时，便于在未来进行历史数据查询时，作出正确的分析和判断。同时该措施优化后，不受人员岗位变动的影响，防止新换的当值人员无法溯源历史信息情况。
4.5 统计功能的优化
能耗监测系统的数据，基础的统计功能包括：按时间精度统计、按同比环比统计、按系统分项统计等。在公共建筑运行过程中，增加了除基础统计功能外的额外需求，包括分栋计量、分层计量、分户计量、分区计量的功能需求。
统计功能的优化涉及建筑基本信息优化、设备信息的优化和计量回路的优化。通用设备如公共垂直客梯、生活水泵、中央空调系统及其他公用辅助机电设备，均涉及分栋、分层、分户及分区这“四分”。统计功能的优化基础是要做到计量回路及设备信息的“四分”标记，并且联动建筑基本信息的面积数据。在“四分”功能中，能耗监测系统可区分相对独立而不通用的计量回路并统计能耗数据，对于栋内、层内、户内及区内的相对通用的计量回路能耗数据，可结合建筑面积进行均摊或按设置的特定比例进行计算。统计功能优化后的能耗数据可实现“四分”的相对独立能耗量汇总数据和通用能耗量分摊数据，让各区域的业主清晰地了解其区域的独立能耗量和通用能耗量的使用情况。
4.6 告警功能的优化
告警功能的优化可分为采集数据错误的告警优化和控制能耗目标的告警优化。采集数据错误的告警优化是指系统采集到量级异常的错误能耗数据而通知用户，目的是纠正错误数据，提高能耗监测系统的准确性。控制能耗目标的告警优化是指系统对比出周期内的能耗超出预先设置的能耗控制量，目的是提醒用户能耗超出计划，注意节能。
在能耗监测系统中，系统采集的数据主要是计量表具的累计值，一个周期内的累计值之差，便是该周期内表具所计量出的能耗量。在极少情况下，计量表具由于故障出现累计值过大异常，导致该周期内能耗量过大，且数量级明显异常，就会在连续的能耗数据中，出现类似“拔尖”的突出情况。该能耗数据明显不符合对应机电设备的运行能耗，影响能耗监测系统计量的准确性。因此，应对能耗监测系统中的告警功能进行优化。
能耗监测过程中，系统应在告警功能模块中，设置周期内的能耗数据量级控制机制，当系统监测到周期内的能耗量超过预先设置或指定的量级时，告警功能应启动，通知对应权限的用户进行检查并调整和纠正。比如在空调制冷主机的计量回路中，单个小时的正常耗电量应为百位级，但是由于计量表具故障，导致系统采集到的能耗数据为百万级别的随机数，超过预先设置的量级范围，此时系统启动告警功能通知用户进行人工判定及处理。用户可通过查询计量回路的机电设备信息，获知空调制冷主机的额定功率，对错误的采集数据进行分析判断后，重新修正计量表具及调整能耗数据，并在日志记录模块中记录情况。
控制能耗目标的告警优化可通过预先在系统中设置能耗量目标范围，系统在检测到超出范围后，通知用户该计量回路的能耗数据超出计划，需开展管理节能工作。计量回路可利用“区域—所有回路—所有机电设备—区域”的联动闭环进行查询，便于管理节能工作中具体事项的落实，同时如存在能耗合理增加的情况，可在日志记录模块中补充情况。
4.7 计算汇总功能的优化
能耗监测系统不仅需要保证采集能耗数据的准确性，也要具备能耗指标分析的科学合理性。常见的公共建筑能耗指标包括建筑总能耗、分项系统能耗及其占比、单位面积建筑能耗、年人均能耗等。在对公共建筑能耗进行统一折算成标准煤的过程中，涉及对应的折标煤系数。其中电力的折标煤系数受发电效率的影响，“同一时期不同城市”或“不同时期同一城市”的发电效率不同，因此电力折标煤系数存在地点和时间差异。优化措施是在计算汇总模块中，增加各类能耗的折标煤系数调整功能，由相关权限的用户进行操作执行。
另外，通过建筑基本信息优化及计量回路的校正，还可以提供更精细的计算汇总结果，对分栋、分区、分层、分户这“四分”范围内的建筑能耗、分项系统能耗及其占比、单位面积建筑能耗、年人均能耗进行计算汇总，获得更多方位及角度的能耗分析指标。
4.8 其他功能的优化
除了上述功能外，能耗监测系统作为能源管理的有效辅助工具，还应具备其他的辅助功能。
纸质版能耗账单信息化存储。公共建筑的纸质版能耗账单作为能源使用量及费用的结算证明，由能源供应公司出具并交由公共建筑物业管理部门或工程部，由后者自行保管。一般情况下，经过缴费的纸质版能耗账单均进行归档入库，如未保存电子版且需调取数据时，翻阅档案材料存在烦琐的工作环节。能耗监测系统提供纸质版能耗账单的扫描件存储，不仅有利于校核系统计量的准确性，也有利于后期的公共建筑能源审计、节能改造方案制定、节能量审核工作的数据快速导出及调用。
能源相关制度及文件发布。能耗监测系统作为管理工具，在管理过程中还需要发挥管理者的主观能动性。定期对建筑能耗及各类指标进行分析，并将制定改进措施或提升办法写入周期性的能耗分析报告，通过能耗监测系统发布或公示，提醒相关责任人或用户开展节能工作。另外，开展过的公共建筑能源审计、节能改造方案制定、节能量审核的相关工作电子化成果亦可上传保存，便于后期调取使用。
随着城市现代化建设的步伐加快，公共建筑的规模和数量都在逐步扩大，建筑运行而产生的能耗必须做到科学、合理且有效的控制。能耗监测系统作为一个监测和管理的辅助工具，必须完善及优化各类功能和模块。本文结合公共建筑中管理者的实际需求，从建筑基本信息的优化、设备信息的优化、计量回路的校正、用户及权限的优化、统计功能的优化、告警功能的优化、计算汇总功能的优化及其他功能的优化等八个方面提出优化措施，强化能耗监测系统在日常节能监管工作中的运用。能耗监测系统不仅需要完善电力监测计量，也应对建筑中的天然气、水、蒸汽等其他种类的能源进行监测计量。节约能源应以准确的能耗数据为基础，通过研究公共建筑的历史能耗数据，计算相关的能耗指标，才能掌握公共建筑的用能合理性情况，以利于挖掘公共建筑的节能潜力点，制定相对应的节能提升或改造方案，促进城市绿色化发展。
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