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摘要：通過對湖南省典型公共建築的能耗數據進行分析研究，給出各類公共建築實際能耗指標，並分析產(chan) 生原因。
關(guan) 鍵詞：能耗監測;數據分析;平台
0引言
建築能耗約占全國總能耗的三分之一，如果得不到合理的控製，將對我國節能減排目標產(chan) 生嚴(yan) 重影響，開展建築物節能減排工作成為(wei) 當務之急。傳(chuan) 統建築能耗缺少分類分項計量，存在數據缺失或統計不正確、實時性差、橫向對比分析困難等問題，對建築物能源浪費無法追蹤溯源，更無法對建築節能指標做出客觀評判。住建部2007年10月發布了《關(guan) 於(yu) 加強辦公建築和大型公共建築節能管理工作的實施意見》，其後全國各省市陸續開展了不同規模的建築節能監管平台建設，但數據研究分析工作並不理想。
為(wei) 摸清全省公共建築物實際耗能情況，湖南省於(yu) 2013年啟動“省級公共建築能耗動態監測平台建設項目"，並於(yu) 項目建成運營後委托筆者所在單位進行《湖南省公共建築能耗分析研究》課題研究。
1湖南省能耗監測平台架構
依據《辦公建築和大型公共建築能耗監測係統建設相關(guan) 技術導則》、《辦公建築和大型公共建築能耗監測係統分項能耗數據采集技術導則》等相關(guan) 技術標準要求，湖南省公共建築能耗監測平台係統架構由終端儀(yi) 表層、數據采集傳(chuan) 輸層、應用展示層三部分組成，圖1所示為(wei) 平台係統框圖。
圖1 湖南省公共建築能耗監測平台係統框圖
圖1中，終端儀(yi) 表層為(wei) 各單棟公共建築內(nei) 計量水、電、氣等分類分項能耗的計量表及配套設施，主要負責計量電、水、氣等能源的能耗數據;數據采集傳(chuan) 輸層包括數據采集器、數據傳(chuan) 輸網絡，主要負責采集終端儀(yi) 表的用能數據，並將數據通過有線或無線網絡上傳(chuan) 至各市州、高校數據中心;應用展示層即數據中心，負責接收上報的數據包，同時對數據包進行數據解析、存儲(chu) 、展示。
2湖南省能耗監測平台的基本信息
為(wei) 獲取公共建築能耗數據，湖南省住建廳於(yu) 2013年開始組織全省開展單體(ti) 公共建築能耗采集係統建設，且要求係統應具有遠程數據傳(chuan) 輸功能。但從(cong) 實際情況來看，各單體(ti) 公共建築能耗數據接入省級能耗平台情況不理想，截至2020年12月，共621棟公共建築完成能耗係統建設並實現與(yu) 省級監測平台聯網，覆蓋總建築麵積約為(wei) 1929.13萬(wan) m2。
上述621棟建築接入省能耗監測平台的具體(ti) 情況統計(按建築功能分類)如表1所示。
表1 湖南省公共建築能耗監測平台建築接入情況
注:本文中所有綜合建築均指兩(liang) 種及兩(liang) 種以上功能的綜合性建築。
3建築能耗數據分析
由於(yu) 係統建設初期主要在既有建築內(nei) 安裝能耗采集係統，而建築內(nei) 原有供配電係統設置不盡合理，導致多數單棟建築數據上傳(chuan) 不完整。為(wei) 確保分析結果真實有效，課題組在排除能耗數據存在明顯異常的建築後，從(cong) 621棟公共建築中選取長沙地區具有代表性的93棟建築作為(wei) 分析樣本進行深度分析研究。93棟樣本建築包括酒店、一般辦公、黨(dang) 政辦公、商業(ye) 、綜合等五大類，總建築麵積765萬(wan) m2，具體(ti) 情況見表2所示。
表2 樣本建築情況
對平台從(cong) 2015年至今的采集數據進行分析，發現監測平台係統建設初期運行不穩定、數據邏輯性不夠，僅(jin) 2019年的係統運行較為(wei) 平穩，故采用2019年數據作為(wei) 研究依據。結合樣本建築的能耗數據從(cong) 建築類別、季節影響、分類分項能耗數據等多維度進行了數據取樣、整理和分析。
經過對表2中五大類建築采集數據進行整理分析，可得各類建築2019年單位麵積年度能耗情況如圖2所示，圖中實測值為(wei) 各類建築平均年度能耗值、引導值為(wei) GB/T51161《民用建築能耗標準》規定的各類建築中A類建築的能耗引導值。
圖2 2019年各類建築單位麵積年度能耗指標實測值與(yu) 引導值對比圖
從(cong) 圖2中不難發現，各類建築年度能耗實測值均小於(yu) 引導值。五大類建築中，商業(ye) 建築單位麵積能耗指標 (82.14kWh/m2·a)，酒店建築次之(62.94kWh/m2·a)，黨(dang) 政辦公建築 (39.11kWh/m2·a)。將2019年數據逐月拆分，可得到圖3。
圖3 五大類建築逐月單位建築能耗指標
從(cong) 圖3可知，五大類建築逐月耗電量高峰分別出現在1月、7月和8月。從(cong) 氣象曆史數據可知，1月份和8月份分別是2019年長沙室外平均溫度低和高的月份，這兩(liang) 個(ge) 月份為(wei) 維持室內(nei) 適宜溫度，空調類負荷用電量必然加大。故可得出結論，課題組所選樣本建築的單位建築能耗指標基本符合長沙地區典型用電需求及特征。由於(yu) 照明、動力等類型負荷隨季節波動較小，故圖3中各類建築在每個(ge) 月總能耗中呈現的動態變化部分可以認為(wei) 主要由空調逐月耗電變化引起。
將樣本建築能耗數據按空調、照明、動力及特殊用電四類來拆分，得到2019年各類別建築能耗分布樹狀圖(圖4)。
從(cong) 圖4可見，在五大類建築中，照明能耗在建築總能耗中的占比分別為(wei) 40%、53%、35%、40%、44%，是公建建築能耗的主要部分。空調能耗占比僅(jin) 次於(yu) 照明能耗，比例分別為(wei) 28%、22%、31%、23%、22%。
圖4 各類公共建築2019年能耗分布占比
4結論
從(cong) 上述分析得知，五大類公共建築空調在整體(ti) 能耗中占比不是很高，這與(yu) 常規建築分項計量有偏差，課題組經過分析研究認為(wei) 其主要原因有三點:一是根據湖南地區氣候特點，空調負荷為(wei) 季節性負荷;二是接入湖南省公共建築能耗監測平台的公共建築，許多是在既有建築中重新安裝分項計量裝置，此類建築相對老舊、沒有嚴(yan) 格按照照明插座與(yu) 空調負荷分開單獨回路供電，存在部分分體(ti) 空調接入照明回路的情況;三是由於(yu) 湖南地區燃氣價(jia) 格相對較低，商業(ye) 建築與(yu) 酒店建築中多數建築在冬季采用燃氣用能，因而也降低了全年能耗中空調能耗的占比。總之，經實測數據及分析研究，湖南省經過對部分既有建築進行節能改造、對新建建築節能工作抓落地實施，節能顯著。但由於(yu) 湖南省公共建築能耗監測係統初期運行情況不理想，使得本次分析存在所選樣本數量偏少、運行數據僅(jin) 采用了2019年的數據等不足，故分析結果有一定的局限性。
5 安科瑞能耗係統介紹
Acrel-5000能耗在線監測係統是用戶端能源管理分析係統，在電能管理係統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與(yu) 分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決(jue) 策層展示各類能源的使用消耗情況，便於(yu) 找出高耗能點或不合理的耗能習(xi) 慣，有效節約能源，為(wei) 用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照有關(guan) 規定實施能源審計，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，並向縣級以上人民政府管理節能工作的部門報送能源審計報告。
5.1平台結構
Acrel-5000能耗在線監測係統以計算機、通訊設備、測控單元為(wei) 基本工具，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的一種或多種結合的組網方式，為(wei) 大型公共建築的實時數據采集及遠程管理與(yu) 控製提供了基礎平台，它可以和檢測設備構成任意複雜的係統。開放性、網絡化、單元化、組態化的采用麵向對象的分層、分級、分布式智能一體(ti) 化結構。建立如下層次結構：
圖5 平台結構
5.2平台功能
（1）係統可按使用年份統計建築物各分類能耗——電、水、氣、集中供熱、集中供冷以及其它能源消耗量，自動折算成相應的標準煤消耗量，從(cong) 而反映建築物當年各分類能耗用能和綜合能耗。係統以餅圖形式展示建築4大用電分項能耗的占比情況。係統以曲線圖形展現各類能耗的消耗的消耗趨勢，便於(yu) 業(ye) 主方實時直觀掌握能源消耗情況。
（2）係統可以根據分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當日和當月的用能峰值。顯示當日用能、當月用能、當年用能與(yu) 昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況。以條形顯示過去48小時、31天、12個(ge) 月、3年的能耗情況。右上角顯示過去15分鍾曲線（電表顯示功率曲線，流量表顯示流速曲線）。
（3）係統依據建築物能源消耗的分布情況進行能耗計量點的選取和設置，使得能耗監測係統可以覆蓋整個(ge) 建築物。係統使用者可通過相關(guan) 界麵調取該建築物各能耗節點的能耗統計報表，減少用能的“跑、冒、滴、漏"和計量誤差。
（4）係統依據住建部分類分項能耗數據采集導則，將建築物耗電分為(wei) 照明插座、空調、動力和特殊用電進行計量裝置選型和設置，並按用能區域或功能區域等劃分並進行統計，以報表和同、環比棒圖形式展現該區域的能源消耗。
（5）係統可針對能源消耗量大的設備或區域進行準確定位，便於(yu) 管理層製定節能績效考核製度，推動節能降耗的有效執行。為(wei) 用能設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養(yang) 記錄，為(wei) 設備的運行維護提供依據。
（6）係統提供分級權限管理功能，對具備權限用戶提供開放的信息維護接口，用戶可自行對建築和係統監測範圍內(nei) 計量點的信息進行增、刪、改和查詢，建築物信息包括建築類型、建設年代、建築麵積、建築物人員數量等。係統還對無法自動采集的計量信息提供手動錄入功能，便於(yu) 使用者掌握建築物總體(ti) 能耗情況。
5.3數據上傳(chuan)
安科瑞能耗在線監測係統按照用能單位能耗在線監測係統技術規範定義(yi) 的係統平台接口協議規範的要求，將用能企業(ye) 的基礎信息、計量器具信息、用能數據及能效數據上傳(chuan) 至省級或平台，上傳(chuan) 數據經過HTTPS協議加密傳(chuan) 輸。如果數據傳(chuan) 輸失敗或超時（網絡故障），將重發數據，直至接收成功反饋消息。
5.4能源計量表具選型
5.5通訊網關(guan) 參數
【參考文獻】
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[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版
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