节约型校园节能监管系统技术方案.docx

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节约型校园节能监管系统技术方案

节约型校园节能监管系统技术方案

节约型校园能耗监管系统

技术方案

南京人博科技有限公司

2012-7-27

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

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/T448—2000；

13）《电子远传水表》CJ/T224-2006；

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，各园区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，大多学校没有建立能源账本，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，大多学校对于校内用水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）因学校的特殊因数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

1）能耗采集、统计、分析

a、能耗采集及能耗分类：

按照能耗类型进行分类，如：

水、电、气、煤等；

b、能耗分项：

按照能源用途进行分类，如：

空调、动力、照明插座、特殊用电等；

c、功能区分类：

根据校园内各建筑设施的用途进行分类，如生活服务、行政办公、教学设施、学科研究、实验设施、实习工厂等。

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。

2、方案设计

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。

节能监管系统图：

该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，一般分为三层：

站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

　　1）站控管理层

　　站控管理层针对能耗监管系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。

主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS等组成。

监控系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。

同时，可根据系统设置的控制逻辑进行自动化管理控制和人工干预控制。

　　监控主机：

用于数据采集、处理和控制数据转发。

为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。

　　打印机：

系统召唤打印或自动打印图形、报表等。

　　UPS：

保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。

　　2）网络通讯层

　　通讯层主要是由服务器、以太网设备及总线网络组成。

该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。

　　服务器：

是系统数据处理和智能通讯管理中心。

它具备了数据采集与处理、通讯控制器、前置机等功能。

　　以太网设备：

包括工业级以太网交换机及路由器。

　　通讯介质：

系统主要采用屏蔽双绞线、光纤以及无线通讯等。

　　3）现场设备层

　　现场设备层是数据采集终端，主要由传感器、智能仪表和测控终端设备组成。

照明及空调控制子系统采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集控制终端，向数据中心上传现场采集的实时数据并根据采集参数进行智能控制管理。

路灯控制及能耗监测子系统采用无线传感网络技术实时采集现场数据，将采集数据及时上报，并可依据现场数据进行反馈控制和智能管理。

系统功能特点：

●能耗采集系统和路灯控制系统可采用无线自组网方式，减少原有线路改动和额外布线，也不对现有设备作任何改造，工程安装和维修简单方便；

●系统采用分布式照明智能控制系统。

照明控制系统软件分散配置，存储于各个现场控制和执行器（输出模块）中。

所有照明回路采用多种控制形式，即可以集中控制、区域就地控制；中央监控功能停止工作不影响各分区功能和设备运行，网络通信控制也不应因此而中断。

●系统功能完善：

既有能耗使用的过程管理，又有能耗的分析管理；

●中央空调控制通过PID调节、风机盘管联网控制、水系统及风机系统监测，实现整个空调系统的节能控制。

有别于现在常用的控制方式，系统通过对末端和主机端同时监测，动态调节的方式，采用先进的控制理论与算法，实现计算机智能控制；

●系统实时性强：

实时采集各种能耗和状态参数，上传到管理中心；

●配置灵活及扩展性强：

用户可以自由选择适合自身需求的功能和组件，也可在原有网络中扩展安防、人员定位、环境监测等性功能；同时系统具有极强的扩容能力，可根据用户需要随时增加、调整系统配置，新增设备与原有系统无缝连接。

●无线传感网络设备发射功率低于10mw，自身耗能极低；

●无线传感网络具有自组织、自诊断和自恢复功能，单个设备故障不会对整个网络构成影响。

●系统提供开放的标准软件接口和硬件接口，具有良好的兼容性和开放性，能够与任何支持OPC或MODBUS标准协议接口的系统实现集成，达到信息交流与资源共享。

3、能耗采集分析子系统

能耗监测管理系统对校园内各类能耗进行实时监测、采集与存贮各类能耗数据，并对数据进行统计与分析，使学校管理部门对校园内各种能耗进行有效的监测与管理，为校园节能降耗研究、设计改（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，同时还可以显示、查寻、打印、发布、远程传输数据。

系统结构示意图如下：

系统将对校园的行政办公楼、教学楼、实验楼、图书馆、食堂、宿舍等公共建筑进行建筑能耗采集（含：

水、电、气、暖）。

现场设备运行的能耗数据实时传送到管理中心进行分析与存贮，并可显示或打印各种参数的历史趋势数据。

校园网已经覆盖到了校园内的每一栋大楼，节能监管系统可借校园网有线传输方式实现对建筑能耗的分项分类动态监测及采集。

实现对建筑能耗数据信息的网上查询、数据统计、信息输出、数据备份等。

现场采集设备示意图如下：

系统实现功能：

1、数据采集

实现与采集器的实时通讯，完成能耗数据的接收、预处理和和存储功能。

实现对建筑能耗采集器的集中管理、配置、状态监控。

能耗管理平台系统的自动计量装置所采集的能耗数据，通过RS485有线或无线传输，并采用TCP／IP通信协议自动并实时上传给数据中心，以保证数据得到有效的管理和支持高效率的查询服务，同时数据传输采取一定的编码规则，实现数据组织、存储及交换的一致性。

系统能够很好的与校园网络兼容，可以充分利用校园网络，对水、电等计量数据实现准确采集，安全传输、汇总，并具有较快的刷新频率。

2、基本信息

能够显示监测点的详细基础信息和附加信息，建筑名称、建设年代、建筑层数、建筑功能、建筑总面积、空调面积、能源经济指标等，能够显示建筑物的整体用能情况和各楼层、各房间的具体的分类用能情况。

能耗监测通过能耗地图导航、定位监测建筑，导航建筑对应的基本信息、分项能耗、分类能耗、总能耗等展示项构成。

建筑分项用能数据分析展示主要包含用能总量、同类建筑用能、详细用能动态数据分析展示等功能。

3、实时监测

实现多