校園能源管理與節能方案
一、概述
隨著我國經濟的高速發展，建筑能耗，特別是國家機關辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出。學校屬大型公共機構建筑的重要組成部分之一，其特點是占地面積大，建筑物種類及數量多，校園供配電系統及自來水管網、熱網面廣、量大。目前校園的能耗、水耗抄表數據不完整、不全面，造成管理不到位、能源利用存在較大的浪費現象。為了確保校園正常教學與科研的能源需求且實現有效節能，建立能源遠程監控與管理系統、掌握校園水、電、暖、氣能耗的實時數據、對校園各種能源系統進行分布式監控與集中管理。
二、方案編制依據
XXXX學院校園建筑節能監管系統建設要注重科學發展、統籌兼顧，在全面提升全校能源管理水平，最大限度降低學校能源消耗，節約能源費用的同時，兼顧學校、部門、學院、師生等各方利益；注重創新、引領示范，在滿足住房和城鄉建設部、教育部、財政部功能要求的前提下，與綠色校園、可持續校園建設相結合，全面提升節約型校園管理水平；注重突出特色、樹立典范，建設過程中體現XXXXXX職業技術學院特色，建設成全國具有代表性的節能監管體系。
XXXX學院校園建筑節能監管系統建設要遵循實事求是、以人為本的原則，在保證用能安全的前提下實施，最終形成一套數字化、網絡化、智能化的能源監控的管理平臺。
系統設計原則：
（1）規范性原則
①輸入/輸出符合行業標準。
②軟件工程和數據庫建設符合行業規范。
（2）實用性原則
①界面設計盡量模擬人的工作習慣，隨時提示。
②與物處理的操作功能是“傻瓜型”，簡單、易于操作；同時提供復雜但功能強大的操作功能，供系統維護人員使用。
（3）先進性原則
①硬件設備的先進性：硬件設備應選用性能價格比高的設備，并有很高的可靠性和較長的使用壽命；
②軟件的先進性：軟件應采用目前國際上通用稟賦和發展趨勢的軟件，為以后的功能擴充打下基礎；
③技術方法的先進性：采用先進的技術方法和理論，設計使用、可靠、具有先進水平的分析模型和應用模型。
（4）安全性原則
由于系統業務及不同權限的用戶、不同類型的業務數據，系統的安全保密是系統設計的重要原則。
（5）可靠性原則
①數據的可靠性：數據庫中的所有數據應準確可靠。
②系統可靠性：系統具有很強的容錯能力和處理突發事件的能力，不至于因某個動作或某個突發事件導致數據丟失和系統癱瘓。
（6）可擴展性及開放性原則
①系統具有良好的接口和方便的二次開發工具，以便系統不斷的擴充、求精和完善。
②系統在輸入、輸出方面應具有較強的兼容性，能進行各種不同數據格式的轉換。
方案編制依據和規范有：
1）《節能監測技術通則》GB/T15316-1994；
2）《公共機構節能條例》中華人民共和國國務院令；
3）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設分項能耗數據采集技術導則》；
4）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則》；
5）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》；
6）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術、分項能耗數據采集、分項能耗數據傳輸技術導則以及系統建設、驗收與運行管理規范》；
7）《高等學校節約型校園建設管理與技術導則》；
8）《高等學校校園設施節能運行管理辦法》
9）《高等學校校園建筑能耗統計審計公示辦法》
10）《高等學校校園建筑節能監管系統運行管理技術導則》
11）《高等學校節約型校園指標體系及考核評價辦法》
12）《電能計量裝置技術管理規程》DL/T 448—2000；
13）《電子遠傳水表》CJ/T188-2004；
三、校園用能現狀分析
隨著各種能源價格的飛漲，各學校用于能耗的開支費用日益增加，各管理部門均想方設法節約能耗開支。現就校園內各種能耗管理及使用情況進行分析。
1、用電現狀
目前，學校還沒有建立詳細的能源賬本，對園區內的各個建筑沒有進行用電核算。大多管理者掌握著只是總用電情況，對單個建筑以、各個建筑內用電情況以及園區內功能性區分用電情況并不了解。同時，校園內還存在較大的節電潛力。
1）教室、實驗室、辦公室長明燈、少人開多燈、自然光照充分的情況下開燈等現象仍然存在；
2）辦公室、教室、宿舍等空調使用中存在超標使用，如：不按溫度管理要求開空調、開門、窗開空調等；
3）學生公寓中未安裝電表、 學生存在使用大功率電器等現象，既費電又存在安全隱患。
4）校園內景觀燈、路燈等管理不合理、開關時間設置不合理現象比比皆是。
2、用水現狀
目前，學校對于校內用水還沒有很好的管理辦法，水資源浪費現象嚴重，加上一些學校建筑建設年代較久，地下管網老化嚴重，管道破裂導致的水資源流失更是無法估計。常見水資源浪費現象如下：
1）衛生間、茶水間長流水；
2）教師宿舍、學生公寓無用水計量，導致浪費；
3）跑冒滴漏現象較多，地下水管網泄露較難發現。
3、用氣現狀
因國內南北分布及氣候因數導致南方學校基本用氣量較恒定，北方學校需要供暖，多采用燃氣鍋爐進行集中供暖，則燃氣消耗與供暖管理息息相關。
4、采暖現狀
對有集中供暖的學校，采暖管理具有較大的節能空間。集中供暖中出現的浪費現象如下：
1）供暖期間開窗通風時間較長；
2）由于供暖管道設計的不合理以及供暖配比的失調，導致近端溫度過高，遠端溫度不夠；
3）因學校的特殊因素導致放假期間教學樓、學生公寓等設施基本無人，但暖氣仍然正常供應。
四、推薦方案設計
1、建設目標
為了確保校園正常教學、科研的能源需求和實現有效節能，XXXX學院節能監管平臺項目用以掌握校園建筑能耗的實時數據、對校園各種能源系統進行分布式監控與集中控制和管理。通過能源管理平臺可實現校園用能的實時在線分類、分項、分戶監測和計量，自動化節能控制，能耗數據自動采集與存貯、數據統計與分析、數據遠程傳輸、數據顯示和打印、數據顯示發布等，使學校能源管理部門對能源系統進行有效的監控與管理；為校園節能降耗研究、設計與改（建）造提供參考數據；對已實施節能改造的建筑提供節能效果真實數據。能源管理平臺軟件必須具有擴展性，確保實現與學生公寓用電管理系統和新圖書館智能管理系統的對接.節能監管平臺必須和數字化校園有機融合，節能監管平臺中心與數字化校園中心、安全監控、網絡中心、圖書館智能控制中心等管理中心系統整合。
1.1 總體設計目標
建設設計總體目標如下表所述：
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主 要 功 能 |
實 施 內 容 |
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能耗計量 |
能耗分類總計量 |
實時監測所有變電所和建筑低壓總進線、總進水管、總暖氣管，獲得校區總用電量、用水量和用暖量。 |
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大樓用電總計量及分項計量 |
實時監測所有變電所低壓出線回路、教學樓、實訓樓、實驗樓、圖書館、學生宿舍等建筑的低壓總進線、大樓分項用電回路（動力、照明插座、空調及特殊用電），獲得所有大樓的總用電量，分項用電量。 |
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分戶用電計量 |
實時監測建筑實訓館、利亞樓、學院辦公樓等每個樓層或房間的低壓進線，獲得每個樓層或房間（部門）的總用電量，以及辦公科研用電量。 |
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分戶用水計量 |
實時監測各幢樓的進水管及每個食堂等建筑的進水管，獲得各幢大樓用水量及食堂等建筑用水量。 |
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分戶用暖計量 |
實時監測2路總進氣管，獲得每個管道的用暖量。 |
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能源監控 |
用能診斷 |
以實時監測有功功率、電量、水量、氣量為依據，進行水管網的平衡檢測與分析，變壓器負荷率分析，配電網各級用電回路負荷分析，線損分析。 |
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節能潛力分析和效果驗證 |
以實時監測的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素等電力參數為依據，進行節能潛力分析和節能改造項目的節能效果驗證。 |
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節能控制 |
全部教室的節電控制，全校路燈智能監控，空調、節水控制的樣板示范，走廊等公共區域照明節電控制和教室等照明節電控制，并確保實現與學生公寓用電管理系統的對接。 |
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能源質量監測 |
電能質量監測 |
實時監測電壓、頻率、功率因數、諧波等。 |
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系統集成 |
數字化校園系統 |
能源監管系統與校園一卡通集成，實現能源消費網上支付。能源監管系統與數字化校園有機融合，使學校能源管理部門對能源系統進行有效的監控與管理。 |
具體分解建設目標如下所述：
1）能耗采集、統計、分析
a.用能計量（分類分項分戶）：在各用能點安裝具有遠傳功能的智能表計，通過現場網絡和遠程傳輸網絡，實現用能的實時、在線計量。
b.分類計量：按照國家住建部的導則要求，對建筑的能源按下面幾個方面進行分類計量：
? 電量；
? 水耗量；
? 燃氣量(天然氣量或煤氣量)；
? 集中供熱耗熱量；
其中電的總計量通常是在變電所內實現的，各個變電所所有變壓器低壓總出線的電量之和即為總電量；所有市政進水/進氣/熱能管路的能源用量之和，即為總用水/總用氣/總用熱量。若為單幢建筑，則計量該幢建筑的總進線/總進水/總進氣/總進熱，即為總用電量/總用水/總用氣/總用熱能量。
c.分項計量
按照國家住建部的導則要求，對建筑的用電按下面四個方面進行分項計量：
? 照明插座用電
? 空調用電
? 動力用電
? 特殊用電
計量變電所的各條低壓出線回路并按照上述四個分項進行合并計算，即為各分項的用電量。
d.分戶計量
將表計的計量值按照各個單位或部門進行合并計算，從而得到各個單位或部門的各類能耗總值；然后通過能耗指標（單位面積能耗值、人均能耗值）進行評估、考核，最終推動節能減排工作。
e.用能診斷：以實時監測的有功功率、電量、功率因數等實時數據為依據，進行變壓器負荷率分析、配電網各級負荷和線損分析，有效防止偷電、漏電等情況的發生，并且有針對性的對配電系統進行優化（如：三相不平衡）。
f.節能潛力分析：根據能耗數據并輔以實時曲線，發現用能不合理的方面，挖掘節能潛力。
g.節能效果驗證：對比并分析節能（采用節能技術或節能設備后）前后的能耗數據，從而為節能效果進行定量的判定，以驗證該種節能方式是否達到預期的效果，為下一步的節能指明方向。
2）供暖系統管理控制
a、建立建筑物溫度采集系統，采集各監測點溫度，獲得建筑物平均溫度及溫度變化趨勢；
b、在各建筑主供暖管道上安裝比例積分調節閥、壓差平衡閥及控制器，通過建筑平均溫度自動調節主供暖管道供暖流量，做到將室內溫度控制在 18-22 度之間；
c、在節假日期間及工作日夜間，將相應建筑（如：教學樓、辦公樓等）室內溫度控制在 8-12 度之間，實現節能；在較長假期（寒假）將相應建筑（學生公寓、教學樓、食堂等）室內溫度控制在 6-10 度之間；
d、對供暖循環水泵系統進行變頻改造，根據前端供水壓力及回水溫差進行變速調節。
3）空調系統管理控制
a、建立建筑物內部溫濕度采集系統，實時監測室內各個區域溫濕度變化；
b、根據時間和溫度的要求對空調系統進行控制（室內溫度夏季：不低于 26 度，冬季：不高于 18 度，非工作時間關閉空調），較合理的使用空調；
c、嚴禁開門、開窗使用空調。
4）教室照明管理系統
建立教室照明管理系統，通過安裝在各個教室的照明控制器和相應傳感器，對教室照明根據課程表時間、光照度和是否有人在教室進行集中管理。做到自然采光滿足照度需求時系統自動關閉教室燈光，夜間自習時可根據需求開放相應教室照明，避免人少開多盞燈現象。
5) 校園生活區節水節電管理與控制
a、學生宿舍用水、用電預付費管理。對原有學生宿舍進行改造，安裝預付費水電表，除每月定量補貼外，其余用量由學生自費，提高學生節約意識；每個學生宿舍安裝智能限電器，杜絕宿舍內使用大功率發熱電器，消除安全隱患；
b、對校內員工宿舍安裝、更換預付費水、電表，提高后勤工作管理效率；
c、對校園內路燈照明進行控制管理，安裝自動控制器，使路燈安裝每天日出、日落時間以及自然光照度級別進行工作。
1.2建設范圍
本系統實現對校園內水、電、暖等能耗實時動態的分布式監控與集中管理，用以掌握校園建筑能耗的實時數據。通過節能監管平臺可實現校園用能的實時在線分類、分項、分戶監測和計量，自動化節能控制，能耗數據自動采集與存貯、數據統計與分析、數據遠程傳輸、數據顯示和打印、數據顯示發布等，方便學校能源管理部門對能源系統進行有效的監控與管理，對已實施節能改造的建筑提供節能效果真實數據，為校園節能降耗研究、設計與改（建）造提供參考數據。
能耗計量部分：
（1）水計量：全校區教學樓、辦公樓、食堂、宿舍樓等所有建筑的用水監測的一級計量；市政進水總計量、分區總計量。包括對應計量監測點的水表井擴建和水表閥門安裝。
（2）電計量：所有教學樓、辦公樓、實驗樓、浴室、食堂、宿舍樓等用電一級計量以及重點建筑的三級計量以及分項計量；
（3）供暖監測：監測內容包括：進水流量、進水溫度和進水壓力，設計可擴展到包括所有建筑。
節能控制部分：
（1）路燈節電控制:路燈節電控制，另外實現路燈單燈控制。
（2）空調節電控制：公共建筑中央空調聯網控制（需設計）,辦公室單體空調控制管理。
（3）照明節電控制：教學樓大教室節電控制設備安裝監控；中小教室節電控制設備安裝監控；教學樓公共區域單燈節電控制設備安裝監控。
（4）節水控制：建立校園水管網管理信息系統，對校園用水數據和管網平衡情況進行統計分析，挖掘節能潛力；選擇部分公共用水區域作智能節水控制試點：節水控制設備安裝監測。
（5）配電室監管：實現配電室電能質量監測，包括三相電壓、電流、有功功率、無功功率、諧波等參數遠程測量。
2、方案設計
2.1系統簡介
能耗監測及節能管理系統采用先進的現場控制總線技術和無線傳感網技術（
