高校节能潜力分析与能耗监测平台建设

邓金鹏 石忠军

摘 要：首先，基于高校用能现状，分析了其用能特点和节能潜力，分析结果表明，校园水、电、气浪费严重，其根本原因在于管理和技术手段不到位，因此采用能耗监测平台可以有效地改善高校能源利用状况；然后，以湖南某高校为例，设计了高校能耗监测平台的软硬件系统，并分析说明了该能耗监测平台的功能、特点与优势。

关键词：建筑节能；高校；能耗监测

中图分类号：TU20 文献标识码：A

1 概述

随着我国经济的快速发展，能源短缺已经成为制约经济发展的瓶颈之一。厉行节约，建立以能源的高效利用和循环利用为核心的节能型社会是必然选择。高等学校担负着教育、科研和社会服务的重任，是社会构成中的重要社区，也是能源消费大户，涉及面广、数量大、建筑物多，形式多样。建设节能型高校不仅能有效地节约能源，还有助于传承中国的勤俭传统和节约美德，培养具有节约品德的高素质人才。

高校节能的手段多种多样，但高校的用能特点决定了高校节能的重点在于节能监管体系的建立和完善，而监管体系的关键又在于能耗监测平台的建立。能耗监测平台采用网络进行数据传输和控制，具有施工简单、工程造价低、维护费用低等诸多优势。监测平台建设通过技术手段来解决水、电、气等能源的使用、定量与付费管理等过程，能有效地减少能源浪费。

2 高校能耗特点与节能潜力

2.1 高校能耗特点

根据相关调查统计，目前我国高校总能耗高达220.35万吨标准煤，人均能耗是全国平均水的4.9倍。高校用能与一般的公共建筑、住宅建筑存在较大区别，具有其自身特点。

首先，高校校园规模较大，呈多校区分布，用能系统性强。校园供水、空调、采暖、供电系统复杂且独立于市政系统。其次，建筑功能相对单一，同一建筑的用能时间规律性明显，不同功能建筑的能耗强度差异明显，建筑能耗占高校总能耗的80%以上，高校节能的重点在于建筑节能。

同时，不少高校基础设施陈旧、设备能效低，跑冒滴漏现象得不到有效控制；此外，相对于注重效益的工业企业，高校的能源管理仍处于粗放、无序的发展阶段，节能管理措施普遍缺失、缺位，高校中存在严重的能源过度使用和浪费现象，表现在电脑、空调等办公设备长期处于开机状态、教室白天不关灯等方面。

2.2 高校节能潜力分析

2.2.1用电节能潜力。初步分析用电存在的主要问题为：学生生活用电偏高，存在用电浪费现象；照明用电量偏大；校园电网亟待改造；用电定额及收费管理制度尚不完善。

2.2.2燃气节能潜力。燃气主要消耗为餐饮，生均耗气量相对较高，采用节气措施可节能20%以上。

2.2.3节水潜力。用水存在的主要问题为：生均用水量偏高，存在用水浪费现象；中水使用率较低，水资源综合利用潜力仍较大。

针对高校目前能源技术相对不足、能源利用效率不高、单位能耗有待进一步降低的局面，可利用网络及自动化控制等技术，建立能耗监测平台，为节能目标的实现提供先进的技术支持和保障。

3 能耗监测平台应用项目实例

3.1 校区基本情况

湖南某高校占地约2200亩，分东、西两个校。专任教职工2600多名，在校学生30000多人。由于校区面积大，水电管网系统复杂并且老化严重；加之学校发展迅速，用电容量不断增加，水电开支逐年增加，仅2012年学校电费开支达到了2600多万。由于没有系统化、智能化的管理手段，单凭传统的人工管理，出现了很多的管理漏洞，造成了大量的水电资源浪费。

现学校已给部分楼栋装有一、二、三级电表，需更换或加装一、二、三级表，以完善用水用电管理，实现精细化计量和节能管理，并支持各部门用量考核。学校现有分体式空调近1500台。

3.2 项目要求

3.2.1 用水管理部分

（1）完成教学办公区、生活区楼栋总水表（一、二级表）信息定时或实时采集、监测、图表分析及日、月、年度报表；

（2）完成学生宿舍入户水表（三级表）信息采集、监测、控制及付费管理；

构建较完善的用水管理系统。

3.2.2 用电管理部分

（1）完成教学办公区、生活区楼栋总电表（一、二级表）信息定时或实时采集、监测、图表分析及日、月、年度报表；

（2）完成办公楼各房间电表（三级表）信息定时或实时采集、监测、图表分析及报表；

（3）构建较完善的用电管理系统，实现对每个房间的用电控制。

3.2.3 空调管理部分

（1）完成分体式空调实时信息（温度信息、状态信息）采集；

（2）完成所有分体式空调的时段控制和温度控制；

（3）完成所有分体式空调使用权限的统一管理。

3.3 系统建设

3.3.1 系统建设方案

（1）系统下层架构：采用大家自组织无线采控网络，实现数据采集的实时、准确、可靠。

（2）系统中间架构：通过GPRS公共网络和学校的内部网络保证网络通信正常和安全。

（3）系统上层架构：采用两层/三层的软件架构，客户端使用DELPHI开发。

（4）数据库系统：采用SQLSERVER或者ORACLE数据库。

（5）服务器搭建：在学校计算机中心安置统一的数据库服务器。

3.3.2 系统组成与特点

系统构成如图1所示。该能耗监测平台能完成如下任务。

（1）水电控制管理：基于水电采集管理，系统可以设置付费模式水电控制，异常用水用电控制，定量用水用电控制等功能，并可设置实时通断水电。可以根据地区规定的谷、峰时段的费率标准分时段计价。

（2）空调控制管理：系统通过空调控制器实现对空调的温度控制和时段控制，从而减少电力浪费。

（3）缴费管理：集中统一的缴费平台，并配合水电控制管理，能避免“收费难”的局面。

（4）短信管理：系统能以手机短信的方式及时的将费用拖欠信息、停水停电信息、管线维修信息等及时的提醒用户，实现人性化管理。

（5）红外监控管理：通过采集和分析传感器传输出来的温度、湿度、重点设备等信息，对环境变化做出正确的告警与响应，能协助校方在校园安全、节能的环境下更好的管理。

该能耗监测平台具有如下优势和特点。

（1）系统稳定：数据在传输过程中都采用无线网络传输，传输稳定。同时，中间没有接口、插孔等连接装置，不会因为接口接触不量良导致数据传输中断，传输可靠、安全。

（2）施工难度低：系统无需大量布线，数据上传和指令的下达，都通过无线网络进行传输。无须破坏原有房屋的结构，施工量小，施工难度低。

（3）维护成本低：由于线路少，基本不需要线路的维护。后台也能及时发现设备故障点，而不需要沿线排查，极大的减少了维护成本。

（4）计量稳定可靠：系统采用外挂采集的方式，对计量装置要求简单。一般生产单位都能生产这些计量装置，产品成熟，性能稳定可靠，不会因为计量装置功能复杂而产生基础计量问题。

（5）系统扩展性强：系统组网灵活，且不占用现有校园网络资源。

3.3.3 系统软件配置与功能

系统软件配置由五大基本功能模块和五大扩展功能模块组成，如图2所示。

图中各模块功能简述如下：

（1）档案管理（基本功能模块一）：此功能模块包括用水（电）、空调使用区域信息、部门信息、设备信息、用户信息、全局编码、操作员及权限管理等系统所需的基本信息的管理。

（2）数据采集（基本功能模块二）：实时（人工控制）或定时（自动）采集终端设备数据（包括：水表、电表、空调）等功能。

（3）数据分析（基本功能模块三）：对采集上来的水（电）表、空调数据进行分析、处理并提供相应的分析图表。包括汇总分析、损耗分析、对比分析等。

（4）查询统计（基本功能模块四）：提供各种查询及数据统计功能，并生成相应的数据统计报表及图表。

（5）系统管理（基本功能模块五）：对系统运行的参数进行设置与管理；另外还包括设备初始化管理，集中器在线监控管理，系统操作日志查询管理及密码修改等功能。

（1）短信管理（扩展功能模块一）：提醒拖欠水（电）费、未及时缴纳水（电）费的用户及时缴纳相关费用；区域内停水（电）、线路维修以及区域内未及时关闭水（电）源、空调的短信提醒；学生宿舍安全用（水）电的短信提醒等功能。

（2）缴费管理（扩展功能模块二）：系统可根据用户的实际缴费管理模式，提供量身定制的缴费管理功能，包括预付费缴费、查询以及支持校园一卡通缴费管理等。

（3）用电控制（扩展功能模块三）：对电表进行远程通断电控制、最大负荷控制等功能。

（4）用水控制（扩展功能模块四）：对水表进行远程通断水控制等功能。

（5）空调控制（扩展功能模块五）：实时监测空调开启的时间和室内温度，只要达到设定的时间和温度范围便会自动关闭或者开启空调。

结语

开展建筑节能，一方面可以降低建筑能耗，缓解当前能源紧张局面；另一方面可以减少环境污染，改善大气环境。从消费者的角度来看，建筑节能不仅可以带来健康、舒适、安全的生活环境，同时还能减少能源消费开支。

高校相对其他公共建筑能耗更高，节能潜力更大，是建筑节能的重点之一。建立能耗监测平台系统，可以实现对高校校园水、电、气、热等能源消耗的实时监测，进行科学规范的考核评价管理。能对高校的能源消费状况、管理水平、利用效率、消耗指标、综合利用及环境效果进行检查、测试、诊断、咨询和评价，排查节能障碍和浪费原因，挖掘节能潜力，提出整改措施，制订节能目标和规划，最终促进高校节能降耗。

参考文献

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