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1、BEM建筑能耗监测系统（1.0版本）1.1背景简介1.1.1. 系统建设的背景和意义我国正处于经济高速发展的时期，经济发展的同时带来的是能源的巨大消耗，如何更有效的管理好能源的消耗，建立更为长期、持久、有效的节能机制，扶持起节能产业将成为国家和各地政府的重要课题。国家承担了推动行业发展的艰巨任务，建筑能耗监测系统正是在这一大的背景下产生的。应该说，建筑能耗监测系统着重关注了两个非常重要问题数据和管理，这两个问题也是一切节能手段的基础和源动力。一方面，通过建筑能耗监测系统，政府建立了能耗监测点和示范项目，为全国的节能产业开辟了一个窗口；另一方面，建筑能耗监测系统未来将成为所有节能技术的载体，通过
2、建筑能耗监测系统发现的问题，最终都要通过更先进的节能技术来解决。因此，上述的两个问题就显得尤为重要数据和管理。准确的数据，成为一切能耗的判断标准，成为衡量所有节能技术效果的标尺。能否得到准确的数据、能否得到有效的数据将成为建筑能耗监测系统的甄选标准，目前些许的数据混乱将为未来产业的发展带来巨大的灾难。合理的管理，是在准确有效的数据判断基础上的表现，也是为未来行业发展提出的可行方向。定额管理、分户计量、系统漏洞寻找、设备运行策略调整、设备改造等等一系列手段都是未来节能产业发展的分支。因此，建筑能耗监测系统的建设不仅仅解决了部分大型建筑的能耗问题，更重要的是，它将成为未来节能产业发展的基础平台，为
3、产业发展提供更有效、更基础的支持，从而支撑一个朝阳产业，为中国寻找一个新的经济增长点。而所有未来构想的实现都基于两点：数据、管理。1.1.2. 系统的发展2007年，建设部确定北京、天津、深圳为试点城市，2008年，上海、重庆、山东、浙江、广西、陕西开始实施；2009年，江苏、福建、河南、四川、山西项目开始启动；2010年，辽宁、河北、青海等地也将逐步启动建筑能耗监测系统的建设。国家也出台了相应的政策及标准来规范这一工作的开展。1.1.3. 目前国家关于能耗监测方面的主要文件有：2007年10月23日，原建设部、财政部联合发布的关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见和国家
4、机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系建设实施方案，要求逐步建立起全国联网的国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台。2008年4月，建设部颁布相关技术标准国家机关办公建筑和大型公共建筑分项计量技术导则。2008年9月，国务院颁布530号和531号国务院令，民用建筑节能条例和公共机构节能条例，要求民用公共建筑应当安装用电分项计量装置，要求公共机构用能系统应该实现分类、分项计量。 1.1.4. 目前关于能耗监测方面普遍采用的技术导则及标准国家机关办公建筑及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建设部文件；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采集技术导则建设部文件
5、；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建设部文件；国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数中心建设与维护技术导则建设部文件；国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范建设部文件。国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统省、市级数据中心数据上传XML格式文档(住建部，2009年2月) 国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统省、市级数据中心数据库结构文档其他相关技术标准则主要包括对电表、水表、冷量计、热量计的通用要求，以及对智能化、综合布线的通用要求。1.2系统建设中的角色分配及整体方案传统模型里，管理者处于监管角色，肩负着降低整体能
6、耗的责任；而用户处于被监管角色，能源消耗的数量和方式被不断指责，但问题出在哪里似乎永远也没有更明确的答案；能源改造商承担着调和矛盾的角色，然而这个角色的成本过于巨大，行业也没有形成完整的商业模式。三者各自的矛盾形成了无法通过单方面努力而解决的局面。唯一能够改变系统的钥匙就是通过取得基础数据改变各方的沟通方式。客户专业服务公司通过不断的获取、观察、分析能耗数据，可以不断的对客户的能源使用状况提出改进。这些改进一些是通过单纯的改变用能习惯和设备的运行策略就可以达到的，客户不需要投入更多的资金；另一些改进是要通过改造来实现的，这样的改进会更为准确、更为有效。客户可以从这些建议中真正得到利益，其态度将
7、是积极的。服务供应商建筑能耗监测系统的解决方案带来了更多的设备改造的机会，通过对数据的分析可以使改造的评估更为准确有效，设备改造方案将更具有说服力和针对性，同时也调节了客户与管理者之间的关系园区管理者提供了更准确的管理依据和更有效的管理手段，一方面能够取得整体能耗降低的效果，另一方面也为园区中的各个业主提供了切实可行的服务，帮助他们降低生产和管理成本。1.2.1总体框架整个能耗监测系统解决方案主要由三层组成：设备层、网络层、监控层。如图所示l 设备层设备层仪表负责采集系统需要的数据，并对原始数据进行预处理，然后等待系统查询时上送的方式，将相应数据上送至数据采集器；常见的仪表主要有：水表、气表、
8、电表等。l 网络层由通讯总线和数据采集器组成，数据采集器与监控系统相独立，采用基于嵌入式平台，能与现场各种智能仪表通讯；同时也提供远传功能：能够向两个及以上的数据中心收发数据。通讯总线对智能仪表采用总线RS-485，以总线方式组成分布式结构，便于扩充和维护；与监控系统的通讯采用以太网方式。已内置当前常用的协议，通过简单的设置即可应用；同时，软件已为协议扩充搭好了框架，适应不同厂家的特殊协议。l 监控层：监控系统由工业微机组成，主要完成以下功能，并能根据客户的要求，增加特殊的模块。完成能耗数据的分析处理和展示。 用户基础信息配置； 能耗数据的统计展示； 数据对比； 能耗排名； 告警模块； 专家诊
9、断； 系统公告；能耗数据中心园区能耗数据中心起着对能耗数据统计、分析、为客户提供建议的左右。系统一方面代替了每年的能耗审计，另一方面园区可以根据各栋建筑的能耗数据对各单位的用能状况提出指导性意见。单体建筑接入的建筑并不是只承担了被监控、被动改造的角色，建筑能耗监测系统应该真正为业主提供更多的管理意见和明显的效果，降低运营成本。业主通过网络，可以看到该建筑真正的用能状况，从而对管理方式、设备运行等方面做出适当的调整。我们不建议业主通过牺牲舒适度（如夏天不开冷风，冬天不开暖风）来降低能耗，这样做的效果也并不明显。目前有很多的手段都可以达到降低能耗的要求，从最简单的调整用能习惯和设备运行策略，到设备
10、改造，运行模式上也有合同能源管理等诸多选择。新建建筑与已有建筑在施工阶段几乎没有任何区别，其工作主要的不同在于已有建筑由于线路经过多番改造，导致每条线路末端的设备较多，线路较为复杂，增加了对线路调研的难度，需要花费更多的时间对线路的状况进行了解。1.3建筑能耗监测系统的主要作用1.3.1统计数据对于园区来讲，建筑能耗监测系统可以替代能耗审计的工作，其数据量更大，能容更为丰富，数据的准确性也更高。1.3.2提高管理使用建筑能耗监测系统对各指标进行集中的动态监测和管理，时刻观察其各项用能状况的变化，并不断与指标中规定的用能标准进行比对，杜绝各种由于管理运行的疏忽造成的用能增加，同时对各相同功能的建
11、筑进行运行分项能耗的横向比较，来不断督促物业管理人员优化运行管理方法，保证系统节能运行。从而使建筑节能行政管理工作从目前粗放的定性管理模式变为科学的定量化管理模式。1.3.3节能降耗通过这个平台促进了节能运行和节能管理，在不增加其他任何投资的前提下可以降低运行能耗5%-10%。通过这一平台促成建筑节能改造和节能运行后还可以产生10%-20%的节能效果。该平台主要通过以下几方面达到节能的目地：找到管理漏洞或能耗漏洞：因物业使用者的节能意识和管理水平的缺失，其管理的建筑往往存在较大的能耗漏洞（如夜间空调箱风机长期不关，消防风机不正常开启等）通过观测相关用能系统的不同时段的动态指标可以找到相应的能耗
12、漏洞。加强管理后立即获得节能收益；优化系统运行策略：建筑物中的各用能子系统，特别是空调系统中的各子系统之间存在一定的关联关系。因其协调匹配（如冷机调节不当，冷冻站输配系统匹配不当、新风机系统调节不当、变风量箱调控不当等问题）不当而产生的用能浪费往往是物业管理人员不易发现，较难解决的。通过挖掘各用能子系统不同时间段的能效指标，暖通节能的专业人员可以较容易的发现运行策略不力的问题，长期不断地为物业管理人员提供合理的运行调节建议，进而达到降低能耗的目地。发现系统中某些重点用能设备的故障：大楼中的某些大型设备发生故障时（如冷冻机、新风机、水泵故障、或者阀门堵塞、传感器故障），可能并不是无法实现其功能，
13、或者产生某些异常的噪音及异象，而仅仅是其使用能耗急剧增加、或者与其关联的某些设备的使用能耗急剧增加，物业人员例行地维护和巡检工作往往很难发现这些问题。通过在线能耗监测，我们可以很轻易的找到这些故障设备能耗的异变，进而发现其故障，进行检修，避免了因设备故障而造成能耗增加。提升使用者的节能意识：让每一个使用者实时地了解其能耗的使用情况，有利于促进他们的节能意识，进而通过有效的行为节能的方式，降低建筑物的运行能耗。找到最佳的改造方向：同样是节能改造，同样需要那么多钱，有些方向是事半功倍，有些方向反之。拥有建筑物长期的分项能耗数据，就能够非常容易的让业主找到最合理的改造方向，估算改造潜力、节能预期及回
14、收年限，谨慎合理地使用每一笔投资。1.3.4评价效果因为建筑节能的目标应该是实际建筑能源消耗数量的降低，因此就应该以实际的能源消耗数据作为向导，作为建筑节能工作唯一的评价标准和追求目标。对既有大型公共建筑的节能改造不能简单地“加保温、换热泵、安装太阳能”，而是应该根据建筑能耗历史统计数据和现场必要的测试参数，发现高耗能环节，然后对节能指标从上至下进行层层分解测试或计算，直至找到节能诊断和改造的具体对象，明确问题症结所在，再实施具体的节能改造措施。在节能改造之后，需要通过能耗监测系统的长期监测节能指标的具体变化，对节能改造的成果给予合理评价，有利于合理评价每一笔节能费用产生多少切实的节能效果1.
15、4系统维护及后续服务：在建筑能耗监测系统搭建完成后，随着数据的不间断传输，会出现很多问题，下文将列出主要可能遇到的问题。1.4.1硬件问题：1. 在采集系统运行过程中，最基础的就是各个支路的电表，当电表发生故障时，如果不能及时排查，会导致整个分项计量系统的计算结果发生错误。所以，电表故障时需要采集系统能自动地发现故障点并报警。采集系统具有该功能的同时，建议电表尽量采用较为通用的传输协议，如485，Modbus，以增强兼容性。2. 在采集系统运行过程中，采集器如果发生的故障，会导致大批的电表无法上传读数，致使采集系统无法正常运行。所以，该故障需要采集系统能自动地发现故障点并报警。3. 当配电支路结构发生变化时，如果不能及时更新数据中心的支路结构，很有可能导致分项计量系统中分项计算出现严重错误，从而无法得到正确的分析报表。1.4.2软件问题：1. 当服务器出现故障时，分项计量系统将停止工作，期间的数据将无法进行处理，所以软件中必须可以自动记录计算过程中的起始点，并可以任意启动和终止计算。2. 如果由于某种原因，个别电表的读数丢失或者异常，会导致分析结果失去意义，这个时候分项计量软件必须对错误数据做出判断并修正。3. 当支路关系出现错误时，按照该错误的支路关系计算出来的分项数据同样也会是错误的。当修改了错误支路关系后，软件必须具备可以重新对分项数据进行计算的功能，即可以由维护人员调整计
