大型交通建筑能效管控系統(tǒng)簡介及實施建議

馮濤

本文簡要介紹了某大型高鐵站房能效管控系統(tǒng)，包括系統(tǒng)特點、功能、架構(gòu)、組成等?；诠?jié)能效果，對新建和既有大型交通建筑能效管控系統(tǒng)實施提出建議。

一、引言

現(xiàn)代化大型交通建筑如航空港、火車站、汽車站等，通常建筑規(guī)模大、設(shè)施設(shè)備多，給旅客帶來便捷舒適出行體驗的同時，也往往有著整體能耗水平高的特點。目前單項節(jié)能技術(shù)在大型交通建筑的節(jié)能中得到了較為普遍的應(yīng)用，但由于自成系統(tǒng)節(jié)能空間有限，缺乏綜合管理用能設(shè)施設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度平臺，無法挖掘節(jié)能潛力和降低無效能耗，未能從根本上解決系統(tǒng)整體能耗損失。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2015第6.4.1條要求“公共建筑宜設(shè)置用電能耗監(jiān)測與計量系統(tǒng)并進(jìn)行能效分析和管理”，在大型交通建筑設(shè)置能效管控一體化系統(tǒng)，整合空調(diào)、照明、電梯、配電等多個孤立系統(tǒng)，形成能效綜合管理平臺，能有效提升能效管理水平，節(jié)約能源。

二、能效管控系統(tǒng)簡介

以某總建筑面積26.7萬平方米，其中站房建筑面積12萬平方米的特大型鐵路客運樞紐站能效管控系統(tǒng)為例，機電設(shè)備與設(shè)施能效管控系統(tǒng)通過深度集成技術(shù)，將變配電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及中央空調(diào)機電設(shè)備與設(shè)施能效管控系統(tǒng)深度集成入機電設(shè)備及能效管控系統(tǒng)，并進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計。機電設(shè)備與設(shè)施能效管控系統(tǒng)應(yīng)對深度集成的子系統(tǒng)采用相同的應(yīng)用軟件以實現(xiàn)被集成子系統(tǒng)的全部功能，滿足日常運行管理要求。機電設(shè)備與設(shè)施能效管控系統(tǒng)具備模式控制、群控以及手動控制等功能?？蓪崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化、提高能耗可視化水平和可追溯能力，并實現(xiàn)能耗信息指標(biāo)化，完成綜合能效分析。

能效管控系統(tǒng)搭建以運行服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為核心的主站系統(tǒng)，采用環(huán)網(wǎng)式系統(tǒng)體系與集散式架構(gòu)結(jié)合，對客站設(shè)施內(nèi)的用能設(shè)備進(jìn)行分項數(shù)據(jù)采集、信息在線分析和自動能效管控。系統(tǒng)主要配置包括：中央管理主站、光纖主干以太網(wǎng)絡(luò)、就地功能操作分站、系統(tǒng)通訊子站和就地控制箱、智能驅(qū)動裝置單元、智能儀表數(shù)據(jù)采集等部分。如下圖所示，為機電能效管控系統(tǒng)總拓?fù)鋱D。

機電能效管控系統(tǒng)總拓?fù)鋱D

通過對耗能占比較大的照明及空調(diào)子系統(tǒng)節(jié)能效果分析，本項目實施能效管控一體化系統(tǒng)后，相對于傳統(tǒng)定時定方案開啟站房照明和常規(guī)空調(diào)控制方式的運行模式，運用一體化能效管控技術(shù)站房年總節(jié)能率為16%左右，按電價0.9元/度折算年節(jié)約電費400余萬元，節(jié)能效果顯著。

三、新建項目的規(guī)劃與實施建議

系統(tǒng)設(shè)計建議：對于新建大型交通建筑，在初始設(shè)計時，應(yīng)本著提高能源效率、減少能源浪費、提高能源管理水平理念，在項目設(shè)計中采用新的節(jié)能措施和技術(shù)，使用節(jié)能產(chǎn)品，降低后續(xù)實施的難度。具體表現(xiàn)在：

1.系統(tǒng)的一體化投資

經(jīng)過實踐和分析測算，新建大型交通建筑能耗管控一體化系統(tǒng)一次性整體投資建設(shè)，相對于分步投資建設(shè)成本最低，綜合管理效益和節(jié)能效果也最可觀。

考慮到大型交通建筑的設(shè)施復(fù)雜、投資高、管理難度大，亦可整體規(guī)劃、分步實施。即為減少后續(xù)改造升級的設(shè)計和施工難度，基礎(chǔ)性的監(jiān)測體系及通訊網(wǎng)絡(luò)需一次建設(shè)到位；待設(shè)施運行和管理穩(wěn)定后，再根據(jù)積累的歷史數(shù)據(jù)判定分步實施各管控子系統(tǒng)和優(yōu)化措施。

2.系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

根據(jù)大型交通建筑的規(guī)模、面積、監(jiān)測點數(shù)和管理方式等確定系統(tǒng)架構(gòu)的層級，并確定是否需要區(qū)域管理。

3.系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

能效管控系統(tǒng)涉及到的能源設(shè)施和相關(guān)設(shè)備較多，系統(tǒng)監(jiān)測、控制等功能可能會用到不同的網(wǎng)絡(luò)途徑實現(xiàn)，因此對于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，各功能的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)是選用各自的網(wǎng)絡(luò)還是選用共同的網(wǎng)絡(luò)，需要考量不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的利弊，根據(jù)實際項目建設(shè)的需求確認(rèn)。如選用智能配電與管控一體化裝置，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計將大大簡化。

4.系統(tǒng)接口

能源管理系統(tǒng)需要從其他系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)信息，也需要與其他系統(tǒng)分享數(shù)據(jù)，所以對能源管理系統(tǒng)接口提出了安全性和兼容性的要求，本系統(tǒng)不得對其他重要系統(tǒng)造成安全方面的影響，在與其他系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的同時，還需要保障其他系統(tǒng)不能影響本系統(tǒng)的安全。

5.設(shè)備選型建議

能效管控一體化系統(tǒng)的整體功能目標(biāo)需要不同層級設(shè)備的功能支撐，底層測控裝置的選型在滿足能耗和能效監(jiān)測、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測、管控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然痉猪椈⒈竟δ芤笸猓瑴y控裝置的性能指標(biāo)還必須滿足國家對行業(yè)裝置類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求。測控裝置選型前必須對系統(tǒng)的整體功能進(jìn)行定位，以確保設(shè)備選型符合系統(tǒng)整體設(shè)計要求。測控裝置選型時還應(yīng)該盡量選擇成套化設(shè)備，以便于工程設(shè)計和施工，減少接口協(xié)調(diào)工作。

6.建筑節(jié)能和改造建議

新建大型交通建筑大多采用高橫梁、大空間、玻璃幕墻，美觀大方、空間寬敞流暢，但是也導(dǎo)致空調(diào)能耗劇增，所以建議設(shè)計大型交通建筑時多采用節(jié)能措施。例如候車廳、站臺設(shè)置頂光窗，減少照明用電；在站房頂棚上加隔熱層，外圍玻璃幕墻采用雙層玻璃或貼膜、涂層等方式，減少陽光傳熱，減少空調(diào)能耗；在不影響建筑功能的前提下，對部分常開的進(jìn)出口配置空氣幕，不常開的進(jìn)出口配置自動感應(yīng)門，減少空調(diào)損耗；適當(dāng)調(diào)整候車廳、售票廳等大空間的門窗布局和內(nèi)部擺設(shè)，強化對CO2濃度探測，對新風(fēng)量進(jìn)行控制，并加強對候車廳、售票廳等大空間中間溫度的監(jiān)控。在過渡季節(jié)，采用全新風(fēng)運行節(jié)能模式，充分利用穿堂風(fēng)或輔助于送排風(fēng)機，在不開啟空調(diào)系統(tǒng)的情況下調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，節(jié)約能源。

四、既有大型公共建筑能源改造規(guī)劃與實施建議

全國有很多大型公共建筑建成時間久遠(yuǎn)，在設(shè)計時，沒有配套能效管控系統(tǒng)，甚至連簡單的能源監(jiān)測系統(tǒng)也沒有。對于既有大型公共建筑的能源監(jiān)測與管控方面改造提出如下建議：

1.先簡單，后復(fù)雜

考慮到大型公共建筑的機電設(shè)施種類繁多、管理復(fù)雜、改造投資高、施工復(fù)雜，在對公共建筑進(jìn)行節(jié)能改造時可以整體規(guī)劃、分步實施。例如可以先選取一些風(fēng)險低，施工方便，見效快的設(shè)備或系統(tǒng)作為試點，待成果良好時，再推廣到其他設(shè)備或者系統(tǒng)，最后完成整個建筑的能效管控改造項目。

2.先監(jiān)測，后管控

能效管控的核心思想是“監(jiān)測—分析—管控”，但考慮到大型交通建筑能效管控改造風(fēng)險、成本、施工方面的困難，提出先監(jiān)測、分析，再管控的改造思路。

第一步，先對建筑用電、用水、用氣等能耗設(shè)施配置能源監(jiān)測裝置，采集建筑內(nèi)設(shè)施的能耗參數(shù)和運行參數(shù)，建立能源數(shù)據(jù)庫，并對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，挖掘無效能耗，指導(dǎo)管理人員制定能源管理措施，優(yōu)化管理流程，從而達(dá)到管理節(jié)能的效果。

第二步，通過前期收集的設(shè)備能耗數(shù)據(jù)和運行參數(shù)，建立起能效模型，配置智能管控裝置，搭建起“監(jiān)測—分析—管控”的能效管控平臺。通過該平臺不斷完善建筑節(jié)能管控模式，降低公共建筑整體能耗、提高設(shè)施能源使用效率。

3.因地制宜，尋找合適的節(jié)能管理模式

大型交通建筑數(shù)量眾多，分布廣泛，用途也不同，導(dǎo)致各個建筑內(nèi)的能耗設(shè)施、用能模式、運行參數(shù)大不相同。所以在對此類建筑進(jìn)行能效管控項目改造時，我們應(yīng)根據(jù)項目實際情況，采取不同的能效管控方案，制定出適合該項目的節(jié)能管理模式。

五、結(jié)語

能效管控一體化系統(tǒng)能有效節(jié)約能源，可廣泛應(yīng)用于新建和改造的各種規(guī)模航空港、火車站、汽車站等大型交通建筑，以及大型體育場館、高等院校、政府機關(guān)、大型醫(yī)院、城市綜合體等大型公共建筑。