基于信息化协同和整体能效优化的高校用能监管体系——浙江大学节能监管平台项目简介

基于信息化协同和整体能效优化的高校用能监管体系

——浙江大学节能监管平台项目简介

屈利娟  陈  伟

（浙江大学 后勤管理处  浙江 杭州，310058）

　　一、引言

　　传统建筑用能监管平台较多关注单栋建筑或组团式建筑的能耗监测、楼宇自控，较少关注如高校、小区等区域用能系统和建筑组群的综合信息化系统建设与整体能效优化。浙江大学节能监管平台充分考虑目前我国高校多校区办学、建筑体量大、功能复杂和能耗类别齐全等因素，开发适合高等学校建筑用能特征，符合高校业务规律的校园建筑节能信息化集成系统，充分应用校园互联网络，将校园能耗流与业务流有机协调起来，以系统和全局观念对校园能耗实施实时化监测、定量化分析、智能化控制和定额化管理，以信息化手段指导、协调新建校园规划和既有建筑节能改造、管理优化。

　　二、项目主要内容

　　浙江大学节能监管平台建设内容为三大体系六大功能集成平台。分别为能耗监测体系、关键设备能耗监控体系和能耗定额与核算体系。为完成三大体系的信息化内容分别开发六大功能平台，分别为校园能耗监测系统、校园远程节水管理系统、校园灯光智能监控系统、学生公寓生活热水热泵集中监控系统、教学大学空调集中监控系统、高校用能核算管理系统（见下图1、2）。

图1 浙江大学节能监管平台组成

图2 浙江大学节能监管平台拓扑结构

   1.校园能耗监测系统。以校园以太网为传输媒介，对校园能耗包括水、电、冷热量进行分类、分项、分户实时监测，构建校园建筑、供电系统、中央空调系统、供水系统、集中供热系统等建筑及用能系统能耗数据模型，实现校园能耗展示、分析和统计的实时化智能化监测与分析；系统以多级建筑能耗模型为运行核心，数据采集层采用符合大型公建能耗监测技术标准的能耗采集器，统一采集电能量表、水表、汽表、积算仪等计量表计参数，通过校园网和校园无线网稳定地传输到能耗在线监控中心；以3D GIS引擎为核心附加水电汽管网数据图层，通过多级能耗模型中的配置信息和模型信息，将实时信息组件中获取的实时信息生动直观地呈现在Web页面上，目前，共安装电能量表共6500余组，远传水表477组，各类冷热量计、蒸汽表25组及多能耗数据采集器132组。实现跨浙江大学5个校区、共113幢130万平方米建筑能耗分类、分项、分户采集、分析、建筑和用能系统能耗分析模型，构建了不同年代、不同建筑类型共171幢168万平方米校园建筑基本信息库。

   2.校园远程节水管理系统。根据校园用水特征和用水规律，构建覆盖多个校区的供水区域和建筑物大表的远程用水监测、分析、统计、报警和管理系统，该系统与校园能耗监测系统共享数据，为实现校园全能耗监测和校园节水管理提供智能化的基础支撑手段。按校区、部门、学院权限进行水表数据管理与实时监测、异常用水报警、综合用水量分析、区域用水统计分析，校园GIS水表监测；根据水表特性开发的配表分析模块，通过分析用水量自动筛选适合实际用水量的合理表具，使计量更为合理与准确；一、二级表水平衡分析，可以及时发现不合理用水现象，减少水量损失。

   3.校园灯光智能监控系统。根据校园道路照明使用规律，依托校园网络，构建校园户外公共照明智能控制系统，实现校园照明按经纬度设定开关灯时间，并可灵活设置开关灯策略，实现校园户外公共照明的节能控制和精细化管理，并共享学校公共短信平台，实时发送开关灯异常、线路电流异常、策略管理异常等信息。

   4.高校学生公寓生活热水热泵集中监控系统。开发与生活热水设备管理和成本核算为一体的学生公寓生活热水集中监控系统，在系统中设置了完整的温度、压力、流量、电量等测量点，实现了全自动运行和无人值守，参数远程实时监测，解决了复杂系统的操作与管理问题。系统可根据用水规模、季节变化实现多策略节能运行模式的自动与人工切换，并对用水成本进行实时监测。系统采用多项节能技术（如变流量控制技术、聚能塔变风量控制技术、负荷跟踪及热泵台数控制技术等）进行优化控制，实现节能运行。

   5.教学大学空调集中监控系统。教学大楼内安装带温湿度、电能、电流和空调状态监测的空调控制器，通过485总线或者短距离无线通信方式和楼层数据采集器进行交互，数据采集器通过校园以太网和校园能耗监控数据中心进行双向数据交互；基于校园互联网，对教学楼空调进行开、关机管理，使用状态和使用参数监测与查询，用能量测算和费用结算功能；实现与学校公共教务系统共享教室课表，可按教室排课时间对教室空调进行统一开关机管理，避免无人开机，不到设定温度开机，以及课后不关机等能源浪费现象，可以最大程度地对空调进行有序管理和节能运行。

   6.高校用能核算管理系统。根据长期积累的能耗监测数据，根据用能类型如教学、科研、行政、学生公寓制定用能定额指标，以“全面计量、定额考核、全额核算、超支自付”的思路，开发了符合高校管理需求的用能核算与定额管理系统。实现分部门、分学院、分房间用能计量与结算，增强师生的用能成本意识，推进高校建筑节能的精细化管理。可以实现包括学院、行政部处、后勤部门、学生宿舍、临时基建用水电、家属宿舍等抄表、结算、定额指标核算、抄表率考核、回收率考核、收支分析等水电经费核算全流程的各项功能，使校园能耗用量和收支明晰。

　　三、项目创新点

   1.技术创新。一是开发工业级能耗数据采集器。下行协议支持各类通用和自定义协议，实现单台采集器对水、电、蒸汽、冷热量、环境参数的多通道统一采集，支持断点续传，保持数据完整性，并至少向5个数据中心（服务器）并发数据；二是开发以能耗诊断为基础，以节能优化为导向，面向多用户具有自主知识产权的6大信息化平台集成系统，较好实现了高校建筑节能信息化项目与其它业务有机协同；三是在建筑能耗采集通道构建中首次大规模应用了有线、ZigBee、短距离无线整合通信技术并稳定运行。解决了建筑能耗采集过程中组网方式单一，实施难度大，稳定安全性差，投入成本大等问题。四是基于浙江大学海量能耗监测数据，形成了夏热冬冷地区大学校园建筑能耗基线和能耗定额，构建绿色建筑能耗数据库。

   2.管理创新。一是系统规划创新。将校园建筑能将整体优化进行系统研究，监管平台构建包括能耗监测到关键用能系统控制与反馈优化的全过程。与目前普遍将能耗监测、远程抄表、楼宇节能智能控制作为单点单项的传统信息化业务相比，本项目较好地体现了校园节能整体优化的系统观；二是协同创新。总结校园建筑与设备的用能规律，梳理高校业务共性，将校园建筑智能化控制域和高校业务信息域有机协同起来。

　　四、项目成效

　　浙江大学以节能监管平台为管理手段，通过用能分析与诊断，开展能耗实时监测，实施节能自动控制，开展定额考核和收费管理，并同步推进节能改造和推广可再生能源等多种措施，在学生人数、建筑面积和科研经费均增长的情况下，2013年实现单位建筑面积能耗比项目实施前的2009年下降14.15%，生均能耗下降19.06%，生均水耗下降28.85%。四年累计节约能耗14922吨标煤，节约水量875万吨。

　　以浙江大学节能监管平台为核心技术内容的《校园建筑节能信息化示范工程及应用推广》项目荣获2013年华夏建设科学技术奖二等奖，项目的部分成果已在全国50多家高校和公共机构节能监管中得到稳定应用。通过项目成果推广和系统应用，向全国高校和公共建筑展示了建筑节能信息化的技术实现途径和管理体系，取得了较好的经济效益和社会效益。