随着我国经济的快速发展,城市化进程不断加快,能源的使用量也出现快速上涨的趋势。 而建筑能耗、工业能耗和交通运输能耗是我国能源消耗的***主力,其中建筑能耗大约占据了总能耗的30%。
党的十***提出了建设资源节约型和环境友好型社会的目标,在这样的背景下,寻找新的建筑能源管理方法和技术,对建筑耗能设备进行整体管理优化是当前节能工作的趋势所在。 当前,我国信息科技的快速发展,互联 技术成为国家各产业结构转型改革的切入点和带动者,基于互联 技术发展的物联 研究逐渐成为各领域关注的焦点。 物联 技术是信息科技技术非常重要的部分,利用物联 技术进行建筑能源管理平台的研究,结合物联 技术对建筑耗能设备的能源数据进行实时采集和管理,可以更加有效的实现建筑能源精细化管理,为大型公共建筑节能减排提供技术支撑。
1 新时代背景下的建筑能源管理需求
多项研究表明,在所有的建筑能耗中,大型公共建筑的能源消耗大、能源利用率低,尤其是运行能耗的控制水平整体偏低,已经逐渐成为我国目前能源问题的关键。建筑能源管理指的是,通过系统化的控制建筑物能源消耗及能源消耗模式的策略,在满足建筑内舒适度等各方面要求的前提下,使得能耗量和能耗费用减少。
建筑能源管理的前提是对建筑能源消耗的监测和统计,高效的能源管理须建立在充分的能耗监测和准确的能源统计之上。这就包括了对建筑用能系统,包括暖通空调系统、给排水系统、电气系统等的全面监测,以及对各类设备分类分项的能耗数据的采集、整理与分析。 而过往采用传统方法进行能耗统计与分析,由于公共建筑设备数量和种类多样,设备数量、规格、型号、功率等各不相同（见表1,表 2）,因此能源统计获取的数据量庞大、数据类型多种多样,进行能源审计的工作量和工作难度都较高,这在一定程度上阻碍了相关能源管理工作的开展。尤其是对于建筑集群来说,传统的建筑能耗统计无法满足多栋建筑同时展开的综合能源管理。
因此,随着公共建筑的类型和体量的不断增加,在建筑能源管理的体系中,亟需引入一种高效率、低成本,同时可以实现大规模建筑集群能源消耗的实时监测与能耗数据收集的新型技术。 随着现代 络技术的快速发展,物联 成为解决这一问题的重要选择,物联 技术可以对建筑中各类设备的大量能耗数据进行实时监测和收集,并整合到统一的能源管理平台,对其进行数据处理与分析,从而帮助管理者对区域化的建筑集群能源消耗展开统筹管理。
2 物联 技术的概念
物联 的概念在 1985 年由 Peter T. Lewis 提出后,经过多年的发展已经日趋成熟。 物联 ,即 Internet of Things,它的本质是物体和物体之间相互进行连接所建立的 络,它是互联 的一部分,同时还可以与互联 进行并 的处理。 物联 技术可以通过多种不同的传感器模块,对需要的监控、连接、互动的设备的各项数据进行实时采集,它主要用于企业之间的紧密联系,可以实现供应链中各个节点,包括物与物、物与人等的 络连接和信息共享,从而实现高效快捷的管理。
物联 在本质上是通过局域 进行设备识别和数据交互的,这也就意味着物联 必然是以互联 络为基础的,同时它也是在互联 络基础上的延伸,此外,物联 的用户扩张到了互联 中的设备和设备之间,这些在同一个 络下的设备也可以进行数据交互。 物联 实际上是一种将物与物相连,并将多种感知设备和传输设备相融合的聚合性复杂系统,它的体系结构在技术上包含三层,传感层、传输 络层和应用 络层。 传感层是基层,包含各类传感器
设备并提供泛在的感知 络;传输 络层在物联 层次中处在中间层,它由信息和管理中心组成;应用 络层则是物联 的顶层,它是用户终端,通过用户的操作可以进行 络中相关设备的信息交互。
3 物联 技术在建筑能源管理中的应用
公共建筑能源管理系统包含了设置在建筑中不同位置的物联 终端、物联 能源管理平台以及通信设施,而物联 独特的体系结构刚好可以对应满足建筑能源管理系统的多层需求（见图 1）。
其中,传感层主要是通过各终端设备实时采集建筑能源消耗数据,它也是物联 能源管理的前提和基础,通过传感器完成能耗数据信息的采集。 对于建筑能源管理系统来说,传感层数据实现高效收集和精细化管理的前提是能耗分项计量,因此,需要在能源管理系统建立之初就完成能耗分项计量的相关设备。 计量对象包括:耗电量、耗水量、耗热量,耗冷量,耗煤气量等,其中,电能消耗是公共建筑主要能耗,需进一步根据耗能设备等进行细分,也可以根据实际运行情况进行分时段计量等。
目前建筑智能化系统设计中一般没有分项计量功能,难以实现能耗精细化管理,因而实现能耗分项计量是搭建物联 智能建筑能源管理平台很重要的需求。 分项计量需要利用物联 等相关技术首先安装分项计量装置,按电、水、油、气等能源形态分类后,再根据不同的能源用途和用能区域进行分项计量,也可以根据实际需要对能耗情况进行分时段的计量。 分项数据传输到能源管理平台后,可以实现对能耗设备运行状况实时监测;根据分项数据不同办公区域或者不同时段的能耗比较,可以准确详细地掌握一个单位或系统的能源消费结构,对建筑存在的节能潜力做出诊断;在此基础上,提出节能改造方案。
能耗分项计量为开展能源审计工作提供了前提,能源管理系统可以实时监测各个耗能设备的状况。 同时,通过物联 传输 络层将建筑能耗数据传输***联 平台,这一数据传输途径主要是通过汇聚 的短距离通信技术获取传感层信息,通过接入 完成数据接入,然后由承载 将能耗数据传输***用 络层。
在物联 应用 络层,对接收到的分项能耗数据进行处理和分析,获取建筑用能特点、重点耗能单位,以及建筑能源消耗结构等,并对建筑能源利用效率进行评价,对建筑的节能潜力做出评估。 此外,还可以在完成能耗数据的综合计量与分析的基础上,利用应用层完成物联 平台能源管理系统应用的开发,包括建筑耗能设备远程管理、能耗数据管理等。
4 融入物联 的建筑能源管理系统发展方向
从目前的研究来看,物联 技术在我国建筑能源管理体系中的应用并不算普遍,而目前的建筑能耗监测与能源管理系统还存在着很多问题。
1）从技术角度来说,当前的建筑能耗监测系统主要覆盖的是建筑物电器设备系统对于建筑耗能数据的采集,所采集到的数据也只能实现从终端设备到数据平台的单向传输,具有信息反馈和控制功能的双向对接还需要进一步的研究;
2）当前基于物联 技术的建筑物能耗监测系统依然具有海量数据的特征,如何对海量数据进行进一步的分析挖掘和利用是建筑能源管理系统的重要研究方向。
5 安科瑞能耗监控系统介绍
Acrel-5000能耗在线监测系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源审计，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上人民政府管理节能工作的部门 送能源审计 告。
5.1平台结构
Acrel-5000能耗在线监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环 或无线通讯中的一种或多种结合的组 方式，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、 络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能一体化结构。建立如下层次结构：