基于公共建筑分項計量能耗監測系統模塊功能的優化措施

歐二勝

上海建科節能技術有限公司

1 建設分項計量能耗監測系統的意義

公共建筑在運行期間為實現各類生產和提供服務，需要消耗能源。不同性質、功能、規模的公共建筑，其能源消耗的結構性和復雜性存在相對的差異，同時，不同建筑的能源利用效率亦不相同。建設分項計量能耗監測系統，有助于公共建筑管理人員及時了解建筑能源消耗的實時情況及歷史記錄，分析相關的建筑能耗指標及能源利用效率，發現建筑運行中的節能潛力點，并針對性地開展節能管理工作和節能技術改造。在直接方面，降低能源消耗有利于提高建筑的能效水平，降低建筑運行過程中的能源費用；在間接方面，可有效促進社會經濟的綠色發展，打造友好和諧的環境生態。因此建設分項計量能耗監測系統對社會的發展和進步具有積極的意義。

2 分項計量能耗監測系統應用情況

目前分項計量能耗監測系統的應用已經在全國各個省市推廣及應用。在上海市、北京市及深圳市，均以政府職能部門牽頭，建設市級及區級分項計量能耗監測平臺，對全市范圍內符合要求的公共建筑，將其納入分項計量能耗監測的對象名單，要求對其能耗進行分項計量并且實時上傳對應的能耗數據。以上海市為例，2012年提出對單體建筑面積在1萬m2以上的國家機關辦公建筑和2萬m2以上的公共建筑推進用能分項計量裝置的安裝及聯網［1］。截至2021年12月31日，上海市累計聯網建筑數量2 143棟，覆蓋建筑面積10 101.1萬m2［2］。

3 功能需求情況

按照上海市市級平臺的基本要求，目前分項計量能耗監測系統需對配電間低壓側的用電回路進行監測，并且將用電系統分為照明系統、空調系統、動力系統及特殊系統等四大分項進行計量。該分項計量能耗監測系統可通過電腦瀏覽器登錄網站的方式，實現相關統計及分析功能的可視化操作。其中在數據查詢方面可實現對各個用電回路、用電系統分項查詢，精度為年、月、日、時；數據分析方面可實現歷史能耗數據之間的同比分析及環比分析。

目前大多數的實際工程中，多棟建筑園區和單棟建筑在能耗計量方面存在共性的待優化空間。在單棟建筑方面，存在不同樓層包含不同租戶（用戶），同一樓層多個租戶（用戶）的情況；在園區方面，園區內多棟建筑共用一個低壓配電間或多個低壓配電間，而園區內的單棟建筑內亦存在不同樓層包含不同租戶（用戶），同一樓層多個租戶（用戶）的情況。分項計量能耗監測系統雖然可以對配電間低壓側的用電回路進行完整計量，但是目前的基礎模塊無法做到準確分棟、分區、分戶計量，只能按回路分類并導出能耗數據，人工進行統計分析。

同時，分項計量能耗監測系統用戶端的功能較為簡單固定，用戶不能根據自己的需求進行配置或定制對應的能耗數據，從而無法獲得更準確的信息和制定更高效的節能方案。本文從建筑基本信息的優化、設備信息的優化、計量回路的校正、用戶及權限的優化、統計功能的優化、告警功能的優化、計算匯總功能的優化及其他功能的優化等八個方面，對分項計量能耗監測系統（以下簡稱“能耗監測系統”）的模塊功能提出一系列的優化措施。

4 模塊功能優化措施

4.1 建筑基本信息的優化

根據上海市地方標準《公共建筑用能監測系統工程技術標準》規定，公共建筑用能監測系統應提供建筑基本信息人工錄入功能，建筑基本信息劃分為基本項和附加項［3］。在能耗監測系統中，常見的建筑基本信息主要包括建筑名稱、地址、總建筑面積、層數、建筑功能、用能人數、建筑圍護結構信息、變配電信息及其他機電信息等。這些建筑基本信息的表現形式一般為匯總及概括，未能做到細致梳理和詳細記錄。建筑基本信息的梳理和詳細程度，對能耗數據的全面監測及科學分析存在直接影響，因此建筑基本信息的優化有必要性，提升能耗監測系統的實用性。

建筑基本信息的優化包括：建筑功能區域的功能、面積、人數等基本信息，便于細化梳理；功能區域機電設備信息聯動，便于調出該區所有機電設備信息；功能區域計量回路歸屬，便于統計該區能耗記錄；建筑通用機電設備覆蓋的區域范圍，便于計算各區域能耗分攤等。

4.2 設備信息的優化

能耗監測系統記錄的是每一個被計量回路的消耗數據結果，但每一個被計量回路僅有一個名稱定義，未做到詳細記錄，不利于在日常管理工作中進行科學分析用能情況。因此需要對每一個被計量回路對應的機電設備進行設備信息優化。設備信息優化的具體措施包括：在系統所計量的回路中登記機電設備的名稱、型號、功率等基本信息參數；登記機電設備的特性信息參數，如水泵的流量、揚程，風機的風量，空調主機的制冷量、制熱量，等等；機電設備所屬分項系統信息登記，便于查詢各類分項系統所有設備；標記機電設備所覆蓋的區域，便于按區域篩選、能耗匯總、能耗均攤等。

設備信息的優化相當于把公共建筑的機電設備信息做成設備臺賬，融入到能耗監測系統平臺中，有利于結合機電設備信息和計量回路的能耗，對公共建筑運行情況進行分析和能效評價，制定更高效的機電運行方案或更科學合理的節能改造方案。同時設備信息的優化，也有利于設備臺賬的信息化，在日常工作中的精細查詢和分級管理。

4.3 計量回路的校正

在計量回路中，增加計量回路信息修改有利于對計量回路的校正，實現對能耗計量數據更科學、更細化的統計。在新建公共建筑方面，配電系統的回路設計中，往往有預留的備用回路，在未投入運行的情況下，備用回路的具體用途尚未明確，用電系統的分類存在不確定性。在既有公共建筑方面，如遇裝修改造，需要改變預留回路的功能用途或啟用預留的備用回路，亦有可能改變用電系統的分類。因此，增加對計量回路校正的功能是有必要的，具體措施包括后臺用電回路更名、用電回路所屬系統分項修改、用電回路對應設備信息修改、用電回路覆蓋區域信息修改等。

計量回路的校正有利于在統計數據后，按區域查詢所有計量回路及其能耗，該計量回路下的相關機電設備，以及相關機電設備的設備信息，形成“區域—所有回路—所有機電設備—區域”的聯動閉環，實現任一環節均有跡可循、有據可依的能耗查詢條件，達到查詢區域能耗、計量回路能耗、產生能耗的機電設備的目的。

4.4 用戶及權限的優化

在同一個公共建筑中，管理工作一般由物業部門、工程部門或業主持有人負責和執行，在較大規模的公共建筑中往往是多人輪崗或輪值制度，在交接班的時候，也存在對工作安排及計劃的傳達情況。同時，能耗監測系統中部分數據及信息的調整或修改，以及重要信息的發布，需由專人負責。

在用戶及權限優化方面，應該根據工作職責的重要性，設置不同的用戶及賦予相應的管理權限。比如建筑基本信息的完善、計量回路的校正、設備信息的完善等，由一般權限用戶進行調整登記后，再由上級權限或最高權限進行審批，最后系統執行。

另外增加值班內容和日志記錄模塊，用于記錄值班內容和日志信息。值班的內容或日志由一般權限用戶進行操作，各個權限用戶均可進行瀏覽查看，并留言或補充。比如記錄當天某一系統或某一設備的時間加時或數量加開的運行情況，導致當天能耗高于平時，便于在未來進行歷史數據查詢時，作出正確的分析和判斷。同時該措施優化后，不受人員崗位變動的影響，防止新換的當值人員無法溯源歷史信息情況。

4.5 統計功能的優化

能耗監測系統的數據，基礎的統計功能包括：按時間精度統計、按同比環比統計、按系統分項統計等。在公共建筑運行過程中，增加了除基礎統計功能外的額外需求，包括分棟計量、分層計量、分戶計量、分區計量的功能需求。

統計功能的優化涉及建筑基本信息優化、設備信息的優化和計量回路的優化。通用設備如公共垂直客梯、生活水泵、中央空調系統及其他公用輔助機電設備，均涉及分棟、分層、分戶及分區這“四分”。統計功能的優化基礎是要做到計量回路及設備信息的“四分”標記，并且聯動建筑基本信息的面積數據。在“四分”功能中，能耗監測系統可區分相對獨立而不通用的計量回路并統計能耗數據，對于棟內、層內、戶內及區內的相對通用的計量回路能耗數據，可結合建筑面積進行均攤或按設置的特定比例進行計算。統計功能優化后的能耗數據可實現“四分”的相對獨立能耗量匯總數據和通用能耗量分攤數據，讓各區域的業主清晰地了解其區域的獨立能耗量和通用能耗量的使用情況。

4.6 告警功能的優化

告警功能的優化可分為采集數據錯誤的告警優化和控制能耗目標的告警優化。采集數據錯誤的告警優化是指系統采集到量級異常的錯誤能耗數據而通知用戶，目的是糾正錯誤數據，提高能耗監測系統的準確性?？刂颇芎哪繕说母婢瘍灮侵赶到y對比出周期內的能耗超出預先設置的能耗控制量，目的是提醒用戶能耗超出計劃，注意節能。

在能耗監測系統中，系統采集的數據主要是計量表具的累計值，一個周期內的累計值之差，便是該周期內表具所計量出的能耗量。在極少情況下，計量表具由于故障出現累計值過大異常，導致該周期內能耗量過大，且數量級明顯異常，就會在連續的能耗數據中，出現類似“拔尖”的突出情況。該能耗數據明顯不符合對應機電設備的運行能耗，影響能耗監測系統計量的準確性。因此，應對能耗監測系統中的告警功能進行優化。

能耗監測過程中，系統應在告警功能模塊中，設置周期內的能耗數據量級控制機制，當系統監測到周期內的能耗量超過預先設置或指定的量級時，告警功能應啟動，通知對應權限的用戶進行檢查并調整和糾正。比如在空調制冷主機的計量回路中，單個小時的正常耗電量應為百位級，但是由于計量表具故障，導致系統采集到的能耗數據為百萬級別的隨機數，超過預先設置的量級范圍，此時系統啟動告警功能通知用戶進行人工判定及處理。用戶可通過查詢計量回路的機電設備信息，獲知空調制冷主機的額定功率，對錯誤的采集數據進行分析判斷后，重新修正計量表具及調整能耗數據，并在日志記錄模塊中記錄情況。

控制能耗目標的告警優化可通過預先在系統中設置能耗量目標范圍，系統在檢測到超出范圍后，通知用戶該計量回路的能耗數據超出計劃，需開展管理節能工作。計量回路可利用“區域—所有回路—所有機電設備—區域”的聯動閉環進行查詢，便于管理節能工作中具體事項的落實，同時如存在能耗合理增加的情況，可在日志記錄模塊中補充情況。

4.7 計算匯總功能的優化

能耗監測系統不僅需要保證采集能耗數據的準確性，也要具備能耗指標分析的科學合理性。常見的公共建筑能耗指標包括建筑總能耗、分項系統能耗及其占比、單位面積建筑能耗、年人均能耗等。在對公共建筑能耗進行統一折算成標準煤的過程中，涉及對應的折標煤系數。其中電力的折標煤系數受發電效率的影響，“同一時期不同城市”或“不同時期同一城市”的發電效率不同，因此電力折標煤系數存在地點和時間差異。優化措施是在計算匯總模塊中，增加各類能耗的折標煤系數調整功能，由相關權限的用戶進行操作執行。

另外，通過建筑基本信息優化及計量回路的校正，還可以提供更精細的計算匯總結果，對分棟、分區、分層、分戶這“四分”范圍內的建筑能耗、分項系統能耗及其占比、單位面積建筑能耗、年人均能耗進行計算匯總，獲得更多方位及角度的能耗分析指標。

4.8 其他功能的優化

除了上述功能外，能耗監測系統作為能源管理的有效輔助工具，還應具備其他的輔助功能。

紙質版能耗賬單信息化存儲。公共建筑的紙質版能耗賬單作為能源使用量及費用的結算證明，由能源供應公司出具并交由公共建筑物業管理部門或工程部，由后者自行保管。一般情況下，經過繳費的紙質版能耗賬單均進行歸檔入庫，如未保存電子版且需調取數據時，翻閱檔案材料存在煩瑣的工作環節。能耗監測系統提供紙質版能耗賬單的掃描件存儲，不僅有利于校核系統計量的準確性，也有利于后期的公共建筑能源審計、節能改造方案制定、節能量審核工作的數據快速導出及調用。

能源相關制度及文件發布。能耗監測系統作為管理工具，在管理過程中還需要發揮管理者的主觀能動性。定期對建筑能耗及各類指標進行分析，并將制定改進措施或提升辦法寫入周期性的能耗分析報告，通過能耗監測系統發布或公示，提醒相關責任人或用戶開展節能工作。另外，開展過的公共建筑能源審計、節能改造方案制定、節能量審核的相關工作電子化成果亦可上傳保存，便于后期調取使用。

5 總結

隨著城市現代化建設的步伐加快，公共建筑的規模和數量都在逐步擴大，建筑運行而產生的能耗必須做到科學、合理且有效的控制。能耗監測系統作為一個監測和管理的輔助工具，必須完善及優化各類功能和模塊。本文結合公共建筑中管理者的實際需求，從建筑基本信息的優化、設備信息的優化、計量回路的校正、用戶及權限的優化、統計功能的優化、告警功能的優化、計算匯總功能的優化及其他功能的優化等八個方面提出優化措施，強化能耗監測系統在日常節能監管工作中的運用。能耗監測系統不僅需要完善電力監測計量，也應對建筑中的天然氣、水、蒸汽等其他種類的能源進行監測計量。節約能源應以準確的能耗數據為基礎，通過研究公共建筑的歷史能耗數據，計算相關的能耗指標，才能掌握公共建筑的用能合理性情況，以利于挖掘公共建筑的節能潛力點，制定相對應的節能提升或改造方案，促進城市綠色化發展。