东曲矿民用建筑节能技术方案

潘建云

(西山煤电集团公司东曲矿,山西省古交市,030200)

东曲矿民用建筑节能技术方案

潘建云

(西山煤电集团公司东曲矿,山西省古交市,030200)

在对东曲矿民用建筑能耗现状进行实地考察的基础上,结合国内先进节能工程的例子,对民用建筑能耗进行分类、分项远程计量,通过对各类民用建筑能源的实时监测计量及技术改造,降低能耗支出。

民用建筑 节能减排 远程计量 实时监测 分项计量

1 概述

随着我国经济社会的发展,环境资源压力越来越大,节能减排形势严峻。在大力推进建筑领域节能工作中,国家机关办公建筑和大型公共建筑高耗能的问题日益突出。据统计,我国国家机关办公建筑和大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%,但年耗电量约占全国城镇建筑耗电量的22%,每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍,是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。做好国家机关办公建筑和大型公共建筑的节能管理工作,不仅直接关系到“十一五”末单位GDP能耗降低20%的节能战略目标的实现,而且对整个节能减排工作具有强有力的示范作用。

东曲矿是山西省西山煤电集团八矿之一,年设计生产能力达400万t,其主要耗能建筑有办公楼、任务楼、福利楼、食堂、锅炉房及所属居民建筑。这些建筑每年的水、电、热3项能耗是个相当巨大的数字,有着很大的节能潜力。

2 方案设计

2.1 系统设计目标

方案的设计是以建设部有关建筑能源监管的相关技术导则为指导思想,采用先进的分布式能源监管系统技术,系统除具有基本的能源在线监测功能外,还具有建筑能源管理的扩展功能。

(1)对建筑能耗进行分类、分项精确计量,计量数据远程传输,数据采集与存贮,数据统计与分析,数据发布与远传。

(2)通过掌握各分类能耗的实时数据,建立能源自动化监管系统,对建筑各种能源系统进行分布式监控与集中管理,从而确保建筑单位正常运营的能源需求且实现有效节能,提高后勤运营管理水平。

(3)对建筑开水炉、供热总管进行独立监控,在线分析各用电回路的需量,识别有效负荷与无效能耗,从而可通过技术或行为节能方式,实现建筑的有效节能。

(4)为业主单位的节能研究、设计与建设(改造)提供参考依据。

(5)为建筑能耗统计、审计、监管与执法部门提供准确能耗数据及决策依据。

(6)以实时监测源数据为依据,为机关办公建筑业主提供能源利用诊断、能源质量监测、能源账单核对、节能控制。

2.2 系统结构

系统实现电能、水、热能、燃气的分类计量和部分示范楼的电分项计量。整个能源监管系统由能源监管中心、现场监测网络、监控终端等组成。

2.3 系统特点

本系统现场网络选用双绞线LonWorks现场控制网络组网,采用总线结构通信距离2700 m,自由拓扑网络结构通信距离500 m,一个网络可接入64个计量装置。采用自由拓扑组网时,现场安装十分方便,计量装置间可随意连接。

(1)全开放“免维护”系统网络结构,可接入各类智能与非智能计量装置及监控终端。

(2)符合国际、国家标准的监测信息传输协议。

(3)各类能源实时三级或分类/分项/分户精确计量。

(4)能源质量信息(如电压、频率、功率因数、谐波等)实时监测。

(5)能源需量(如电功率/电流)预测、实时监测与调度。

(6)能源系统自动化监控,故障自动报警(如开关异常跳闸、缺相等)。

(7)根据监测的各类能源实时数据为依据,进行用能诊断、节能潜力分析、节能控制和节能效果验证。

(8)现场监测网络可采用双绞线、电力载波或双绞线载波进行监控信息传输,每个双绞线监测网络可接入64台计量装置,每个电力线载波监测网络可接入128台计量装置。

(9)能源监测与管理系统所监测的企事业单位的数量和位置不受限制。

(10)在授权的情况下,在国内甚至国际上任何位置(具备INTERNET网或GPRS通信条件)均可实时监测任何被监管单位的各级计量数据,对各类能源设备进行实时监控。

(11)计量装置现场不设监测计算机(需要时可选配),即使系统网络中断,计量数据自动存贮于网络控制器,系统网络恢复时自行上传,系统信息传输稳定可靠。

(12)能源监测信息采集与上传时间按需任意设定。

(13)系统网管软件自动监视各类计量装置的工作状态,各级计量装置故障自动报警。

2.4 监管中心配置

(1)监管中心硬件配置。1台监控工作站,1台数据服务器,1台UPS不间断电源,1台打印机。

(2)监管中心软件配置。建筑能源监管系统-中心版软件,WINDOWS XP professional中文版工作站操作系统,WINDOWS 2008 Advanced server中文版服务器操作系统,MSSQL Server 2008数据库。

2.5 现场网络配置

(1)对各建筑的电能进行分项(照明插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电)计量,通过数据统计与分析,为后勤管理部门的电能收费、节能改造、能源调度提供依据;为防止偷电、漏电及无谓电损耗提供有效的技术手段;对超限用电、欠费用电提供报警与远程断电控制。

(2)对各建筑的总用水及重点用水支路进行监测,建立水平衡系统。通过数据统计与分析,为后勤管理部门的水系统管理,用水收费、节水改造提供依据;为防止水管网漏水、用水器具失效的无谓水流失、无节制用水提供有效的技术管理手段;对管网与用水器具漏水、无节制超额用水、欠费用水提供报警。

(3)对各建筑的热能进行监控。通过对供热管路安装热能流量计、线性调节阀,可监测到供热管路的进水、回水温度,并且可以通过线性调节阀对管路的流量进行远程自动控制,给用户提供最舒适的环境温度。针对目前东曲矿供暖期间进水、回水温度较高的情况,本技术方案可实现整个东曲矿供热系统节能40%以上的经济指标。

根据上述说明,对东曲矿各建筑现场网络总共采用了N台监测型电力监控终端,M台智能水表, L台热能表及L台线性调节阀。采用X台通信网络控制器,从网络控制器到现场监控终端采用双绞线连接。网络控制器就近接入到各建筑局域网,网络控制器和监控工作站通过局域网连接。系统的总体结构如图1所示。

2.6 系统功能

(1)通过对东曲矿建筑的各类能源进行监测,可以满足建筑能源分户、分类和电能分项计量的要求,实现对大楼内的电能、水、热能分类计量。

(2)系统实时监测各供电回路的三相电压、电流和功率等电力参数,在线分析各种用电回路的需量,识别有效负荷与无效能耗,从而可通过技术或行为节能方式,实现建筑的有效节能。

(3)本系统为东曲矿后勤能源监管系统的建设打下基础,系统硬件和软件采用模块化结构,方便今后能源监管系统的扩展;

(4)对采集的计量数据采用每年每平方米的能耗量和每年每人(常驻人员)的能耗量两个能耗指标来评价其能源利用效率,其中建筑面积和人员的具体数值可配置,以提高系统功能的灵活性。

(5)系统按日、月、年打印或显示电能耗报表。

(6)系统提供建筑用电的同比与环比报表。

(7)采用棒直图显示一种或多种能耗的消耗值大小,用饼图显示各项能耗的所占比例,用趋势图显示一种或多种能耗的变化趋势。

(8)以实时监测能源数据为依据,为建筑业主的能源利用诊断、能源质量监测、能源账单核对、节能控制、节能潜力分析、节能效果验证、能源调度、保障健康与舒适环境、提高节能意识等提供有效手段,实现有效节能(10～45%),并提高建筑能源的自动化管理水平。

(9)能源监管数据可远程上传至上一级的能源监管中心。

图1 系统的总体结构

3 结束语

经过对东曲矿民用建筑能耗数据的整理、统计和分析,认为有节能潜力。东曲矿加强建筑节能管理和节能改造,大幅度降低了能耗和能耗支出。

(责任编辑 张毅玲)

TU86

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潘建云(1981-),男,2002年中国矿业大学本科学士助理工程师。