P-Bus节约型校园节能监管系统 技术方案

一、概述

随着我国经济的高速发展，建筑能耗，特别是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。学校属大型公共机构建筑的重要组成部分之一，其特点是占地面积大，建筑物种类及数量多，校园供配电系统及自来水管网、热网面广、量大。目前校园的能耗、水耗抄表数据不完整、不全面，造成管理不到位、能源利用存在较大的浪费现象。为了确保校园正常教学与科研的能源需求且实现有效节能，建立能源远程监控与管理系统、掌握校园水、电、暖、气能耗的实时数据、对校园各种能源系统进行分布式监控与集中管理。

二、方案编制依据

XXXX学院校园建筑节能监管系统建设要注重科学发展、统筹兼顾，在全面提升全校能源管理水平，最大限度降低学校能源消耗，节约能源费用的同时，兼顾学校、部门、学院、师生等各方利益；注重创新、引领示范，在满足住房和城乡建设部、教育部、财政部功能要求的前提下，与绿色校园、可持续校园建设相结合，全面提升节约型校园管理水平；注重突出特色、树立典范，建设过程中体现XXXXXX职业技术学院特色，建设成全国具有代表性的节能监管体系。

XXXX学院校园建筑节能监管系统建设要遵循实事求是、以人为本的原则，在保证用能安全的前提下实施，最终形成一套数字化、网络化、智能化的能源监控的管理平台。

    系统设计原则：

（1）规范性原则

①输入/输出符合行业标准。

②软件工程和数据库建设符合行业规范。

（2）实用性原则

①界面设计尽量模拟人的工作习惯，随时提示。

②与物处理的操作功能是“傻瓜型”，简单、易于操作；同时提供复杂但功能强大的操作功能，供系统维护人员使用。

（3）先进性原则

①硬件设备的先进性：硬件设备应选用性能价格比高的设备，并有很高的可靠性和较长的使用寿命；

②软件的先进性：软件应采用目前国际上通用禀赋和发展趋势的软件，为以后的功能扩充打下基础；

③技术方法的先进性：采用先进的技术方法和理论，设计使用、可靠、具有先进水平的分析模型和应用模型。

（4）安全性原则

由于系统业务及不同权限的用户、不同类型的业务数据，系统的安全保密是系统设计的重要原则。

（5）可靠性原则

①数据的可靠性：数据库中的所有数据应准确可靠。

②系统可靠性：系统具有很强的容错能力和处理突发事件的能力，不至于因某个动作或某个突发事件导致数据丢失和系统瘫痪。

（6）可扩展性及开放性原则

①系统具有良好的接口和方便的二次开发工具，以便系统不断的扩充、求精和完善。

②系统在输入、输出方面应具有较强的兼容性，能进行各种不同数据格式的转换。

方案编制依据和规范有：

1）《节能监测技术通则》GB/T15316-1994；

2）《公共机构节能条例》中华人民共和国国务院令；

3）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设分项能耗数据采集技术导则》；

4）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》；

5）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》；

6）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术、分项能耗数据采集、分项能耗数据传输技术导则以及系统建设、验收与运行管理规范》；

7）《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》；

8）《高等学校校园设施节能运行管理办法》

9）《高等学校校园建筑能耗统计审计公示办法》

10）《高等学校校园建筑节能监管系统运行管理技术导则》

11）《高等学校节约型校园指标体系及考核评价办法》

12）《电能计量装置技术管理规程》DL/T 448—2000；

13）《电子远传水表》CJ/T188-2004；

三、校园用能现状分析

随着各种能源价格的飞涨，各学校用于能耗的开支费用日益增加，各管理部门均想方设法节约能耗开支。现就校园内各种能耗管理及使用情况进行分析。

1、用电现状

目前，学校还没有建立详细的能源账本，对园区内的各个建筑没有进行用电核算。大多管理者掌握着只是总用电情况，对单个建筑以、各个建筑内用电情况以及园区内功能性区分用电情况并不了解。同时，校园内还存在较大的节电潜力。

1）教室、实验室、办公室长明灯、少人开多灯、自然光照充分的情况下开灯等现象仍然存在；  

2）办公室、教室、宿舍等空调使用中存在超标使用，如：不按温度管理要求开空调、开门、窗开空调等；

3）学生公寓中未安装电表、学生存在使用大功率电器等现象，既费电又存在安全隐患。

4）校园内景观灯、路灯等管理不合理、开关时间设置不合理现象比比皆是。

2、用水现状

目前，学校对于校内用水还没有很好的管理办法，水资源浪费现象严重，加上一些学校建筑建设年代较久，地下管网老化严重，管道破裂导致的水资源流失更是无法估计。常见水资源浪费现象如下：

1）卫生间、茶水间长流水；

2）教师宿舍、学生公寓无用水计量，导致浪费；

3）跑冒滴漏现象较多，地下水管网泄露较难发现。

3、用气现状

因国内南北分布及气候因数导致南方学校基本用气量较恒定，北方学校需要供暖，多采用燃气锅炉进行集中供暖，则燃气消耗与供暖管理息息相关。

4、采暖现状

对有集中供暖的学校，采暖管理具有较大的节能空间。集中供暖中出现的浪费现象如下：

1）供暖期间开窗通风时间较长；

2）由于供暖管道设计的不合理以及供暖配比的失调，导致近端温度过高，远端温度不够；

3）因学校的特殊因素导致放假期间教学楼、学生公寓等设施基本无人，但暖气仍然正常供应。

四、推荐方案设计1、建设目标

为了确保校园正常教学、科研的能源需求和实现有效节能，XXXX学院节能监管平台项目用以掌握校园建筑能耗的实时数据、对校园各种能源系统进行分布式监控与集中控制和管理。通过能源管理平台可实现校园用能的实时在线分类、分项、分户监测和计量，自动化节能控制，能耗数据自动采集与存贮、数据统计与分析、数据远程传输、数据显示和打印、数据显示发布等，使学校能源管理部门对能源系统进行有效的监控与管理；为校园节能降耗研究、设计与改（建）造提供参考数据；对已实施节能改造的建筑提供节能效果真实数据。能源管理平台软件必须具有扩展性，确保实现与学生公寓用电管理系统和新图书馆智能管理系统的对接.节能监管平台必须和数字化校园有机融合，节能监管平台中心与数字化校园中心、安全监控、网络中心、图书馆智能控制中心等管理中心系统整合。

1.1 总体设计目标

建设设计总体目标如下表所述：

主 要 功 能		实   施   内   容
能耗计量	能耗分类总计量	实时监测所有变电所和建筑低压总进线、总进水管、总暖气管，获得校区总用电量、用水量和用暖量。
	大楼用电总计量及分项计量	实时监测所有变电所低压出线回路、教学楼、实训楼、实验楼、图书馆、学生宿舍等建筑的低压总进线、大楼分项用电回路（动力、照明插座、空调及特殊用电），获得所有大楼的总用电量，分项用电量。
	分户用电计量	实时监测建筑实训馆、利亚楼、学院办公楼等每个楼层或房间的低压进线，获得每个楼层或房间（部门）的总用电量，以及办公科研用电量。
	分户用水计量	实时监测各幢楼的进水管及每个食堂等建筑的进水管，获得各幢大楼用水量及食堂等建筑用水量。
	分户用暖计量	实时监测2路总进气管，获得每个管道的用暖量。
能源监控	用能诊断	以实时监测有功功率、电量、水量、气量为依据，进行水管网的平衡检测与分析，变压器负荷率分析，配电网各级用电回路负荷分析，线损分析。
	节能潜力分析和效果验证	以实时监测的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素等电力参数为依据，进行节能潜力分析和节能改造项目的节能效果验证。
	节能控制	全部教室的节电控制，全校路灯智能监控，空调、节水控制的样板示范，走廊等公共区域照明节电控制和教室等照明节电控制，并确保实现与学生公寓用电管理系统的对接。
能源质量监测	电能质量监测	实时监测电压、频率、功率因数、谐波等。
系统集成	数字化校园系统	能源监管系统与校园一卡通集成，实现能源消费网上支付。能源监管系统与数字化校园有机融合，使学校能源管理部门对能源系统进行有效的监控与管理。

具体分解建设目标如下所述：

1）  能耗采集、统计、分析

a.用能计量（分类分项分户）：在各用能点安装具有远传功能的智能表计，通过现场网络和远程传输网络，实现用能的实时、在线计量。

b.分类计量：按照国家住建部的导则要求，对建筑的能源按下面几个方面进行分类计量：

Ø  电量；

Ø  水耗量；

Ø  燃气量(天然气量或煤气量)；

Ø  集中供热耗热量；

其中电的总计量通常是在变电所内实现的，各个变电所所有变压器低压总出线的电量之和即为总电量；所有市政进水/进气/热能管路的能源用量之和，即为总用水/总用气/总用热量。若为单幢建筑，则计量该幢建筑的总进线/总进水/总进气/总进热，即为总用电量/总用水/总用气/总用热能量。

c.分项计量

按照国家住建部的导则要求，对建筑的用电按下面四个方面进行分项计量：

Ø  照明插座用电

Ø  空调用电

Ø  动力用电

Ø  特殊用电

计量变电所的各条低压出线回路并按照上述四个分项进行合并计算，即为各分项的用电量。

d.分户计量

将表计的计量值按照各个单位或部门进行合并计算，从而得到各个单位或部门的各类能耗总值；然后通过能耗指标（单位面积能耗值、人均能耗值）进行评估、考核，最终推动节能减排工作。

e.用能诊断：以实时监测的有功功率、电量、功率因数等实时数据为依据，进行变压器负荷率分析、配电网各级负荷和线损分析，有效防止偷电、漏电等情况的发生，并且有针对性的对配电系统进行优化（如：三相不平衡）。

f.节能潜力分析：根据能耗数据并辅以实时曲线，发现用能不合理的方面，挖掘节能潜力。

g.节能效果验证：对比并分析节能（采用节能技术或节能设备后）前后的能耗数据，从而为节能效果进行定量的判定，以验证该种节能方式是否达到预期的效果，为下一步的节能指明方向。

2）供暖系统管理控制

a、建立建筑物温度采集系统，采集各监测点温度，获得建筑物平均温度及温度变化趋势；

b、在各建筑主供暖管道上安装比例积分调节阀、压差平衡阀及控制器，通过建筑平均温度自动调节主供暖管道供暖流量，做到将室内温度控制在 18-22 度之间；

c、在节假日期间及工作日夜间，将相应建筑（如：教学楼、办公楼等）室内温度控制在 8-12 度之间，实现节能；在较长假期（寒假）将相应建筑（学生公寓、教学楼、食堂等）室内温度控制在 6-10 度之间；

d、对供暖循环水泵系统进行变频改造，根据前端供水压力及回水温差进行变速调节。  

3）空调系统管理控制

a、建立建筑物内部温湿度采集系统，实时监测室内各个区域温湿度变化；

b、根据时间和温度的要求对空调系统进行控制（室内温度夏季：不低于 26 度，冬季：不高于18 度，非工作时间关闭空调），较合理的使用空调；

c、严禁开门、开窗使用空调。

4）教室照明管理系统

建立教室照明管理系统，通过安装在各个教室的照明控制器和相应传感器，对教室照明根据课程表时间、光照度和是否有人在教室进行集中管理。做到自然采光满足照度需求时系统自动关闭教室灯光，夜间自习时可根据需求开放相应教室照明，避免人少开多盏灯现象。

5) 校园生活区节水节电管理与控制

a、学生宿舍用水、用电预付费管理。对原有学生宿舍进行改造，安装预付费水电表，除每月定量补贴外，其余用量由学生自费，提高学生节约意识；每个学生宿舍安装智能限电器，杜绝宿舍内使用大功率发热电器，消除安全隐患；

b、对校内员工宿舍安装、更换预付费水、电表，提高后勤工作管理效率；

c、对校园内路灯照明进行控制管理，安装自动控制器，使路灯安装每天日出、日落时间以及自然光照度级别进行工作。

1.2建设范围

本系统实现对校园内水、电、暖等能耗实时动态的分布式监控与集中管理，用以掌握校园建筑能耗的实时数据。通过节能监管平台可实现校园用能的实时在线分类、分项、分户监测和计量，自动化节能控制，能耗数据自动采集与存贮、数据统计与分析、数据远程传输、数据显示和打印、数据显示发布等，方便学校能源管理部门对能源系统进行有效的监控与管理，对已实施节能改造的建筑提供节能效果真实数据，为校园节能降耗研究、设计与改（建）造提供参考数据。

能耗计量部分：

（1）水计量：全校区教学楼、办公楼、食堂、宿舍楼等所有建筑的用水监测的一级计量；市政进水总计量、分区总计量。包括对应计量监测点的水表井扩建和水表阀门安装。

（2）电计量：所有教学楼、办公楼、实验楼、浴室、食堂、宿舍楼等用电一级计量以及重点建筑的三级计量以及分项计量；

（3）供暖监测：监测内容包括：进水流量、进水温度和进水压力，设计可扩展到包括所有建筑。

节能控制部分：

（1）路灯节电控制:路灯节电控制，另外实现路灯单灯控制。

（2）空调节电控制：公共建筑中央空调联网控制（需设计）,办公室单体空调控制管理。

（3）照明节电控制：教学楼大教室节电控制设备安装监控；中小教室节电控制设备安装监控；教学楼公共区域单灯节电控制设备安装监控。

（4）节水控制：建立校园水管网管理信息系统，对校园用水数据和管网平衡情况进行统计分析，挖掘节能潜力；选择部分公共用水区域作智能节水控制试点：节水控制设备安装监测。

（5）配电室监管：实现配电室电能质量监测，包括三相电压、电流、有功功率、无功功率、谐波等参数远程测量。

2、方案设计 2.1系统简介能耗监测及节能管理系统采用先进的现场控制总线技术和无线传感网技术（WSN），可以方便的深入到建筑物内各个区域，实现对能源消耗全过程、全参数（能耗、环境参数、灯光状态等）在线监测；系统专用软件对各种监测数据进行统计和分析，并生成各类报表和违规报警；系统还可以根据各监测点监测数据变化情况对能耗设备进行自动控制。本节能监控系统是大型公共建筑及校园能耗监测、节能运行管理和自动控制的综合解决方案。

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来源: P-Bus节约型校园节能监管系统 技术方案

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