摘要：基于建筑能耗監測技術，融合建筑能源審計技術與工程建筑能耗等級評價技術，研究既有建筑能耗，提出節能改造方案。該研究思路可應用于我國既有建筑節能工作，為未來既有建筑節能項目提供更合理可靠的技術解決方案，開辟既有建筑節能新路徑。

關鍵詞：工程建筑；能耗監測；建筑節能項目；能源審計

0 引言

我國早期對建筑物節能重視不足，導致過去 30 年建成的建筑多為高能耗工程建筑，未來幾十年這些建筑將消耗大量能源。我國將大力發展建筑節能技術，如不同氣候條件下的節能墻、節能房頂、綠色節能門窗等，綜合利用太陽能、地下熱量、降水、風速、電力能源等可再生資源，使新建筑滿足節能要求，并逐步對既有工程建筑進行節能改造，使其符合節能標準。

1 建筑能耗監測的特點與應用

通過對近 10 年城市相關政策和信息的研究，發現工程建筑能耗監測系統可為工程建筑耗能管理提供能耗研究，經數據比對和優化，實現用能節約、降低成本投入，提升建筑用能耗水平，減少碳排放。現將能耗監測特性總結如下。

1.1 實時掌握用能動態計量

依據我國分項目測量指南要求，工程建筑能耗監測系統將建筑總耗能分為照明電源插座、空調、動力和特殊用電量四個項目。通過對各分項目用電量的實時監控，可了解能源應用狀況及分項目用電量實際情況。

1.2 及時監測能耗管理漏洞

系統可進行分鐘級甚至秒級的數據采集，具有數據分析功能。通過增強系統監控與提醒功能，能及時提示建筑業主能源使用異常情況。此外，系統可通過移動終端應用開發，以 APP、信息、郵件、短信等方式推送給工作人員，幫助其及時發現施工用能異常區域，提高施工用能合理性，降低勞動強度，提升工作效率。

1.3 挖掘節能潛力，進行用能對比

結合互聯網與工程建筑控制，利用智能化信息技術，通過不同階段、不同支路的綜合能源應用研究，發現設備搭配不合理之處，實現節能管控與優化控制，為能源消耗管理者提供能源應用分析工具，實施線上節能管控，充分發揮監控系統作用。

1.4 高效利用大數據實現信息增效

結合能耗監測特點，充分運用 5G、物聯網技術、人工智能技術等新手段，強化工程建筑能耗監測應用，準確把握工程建筑能耗數據，協助節能人員通過交互進行改造，挖掘更合理的節能建筑改造方案。同時，利用工程建筑時間、總建筑面積、建筑裝飾材料、能耗等基本信息，從大數據層面挖掘不同類別工程建筑的能耗特點，借助人工智能和大數據，從人工轉型為系統轉型，提高工程建筑能耗效率。

2 案例改造介紹

中國工商銀行鎮江分行營業性辦公樓建于 1994 年，位于江蘇省鎮江市解放路 81 號，地處城市鬧市區繁華地段。

交通噪聲、車輛廢氣、城市熱島效應等會影響辦公樓正常運行。改造前該建筑未采取節能措施，建筑面積為 17647.31m2，地下 1 層，地上 22 層，建筑總高度 17m，磚混結構，建筑等級為三級，抗震烈度為 7 度。改造前采用 2 臺水冷式螺桿空調作為冷源，61 臺分體式空調或一拖多空調作為其他區域冷熱源，1 臺天然氣鍋爐作為建筑熱源。根據項目原始建筑設計圖紙，建筑主體結構未采取任何節能措施。原屋面做法為：細石混凝土（內部加固）（50mm）+水泥砂漿（20mm）+輕骨料混凝土澆筑搗固（屋面找坡）（30mm）+混凝土結構（120mm）+石灰水泥砂漿（20mm）；原墻體做法為：水泥砂漿（20mm）+混凝土結構（20mm）+水泥砂漿(20mm），原窗扇幕墻為鋁框單面窗框+單面玻璃。建筑物內過道、辦公室、會議室、大廳等公共區域未使用 LED 綠色照明設備。

3 建筑能耗監測技術

3.1 工程建筑能耗監測技術概述

工程建筑能耗計量技術是通過遠程傳輸等方式，利用建設工程子計量設備收集能耗數據，實現建筑耗能在線監控和動態變化的方法。該技術主要通過安裝多功能儀表（電度表、智能水表、氣體表）、遠程傳輸回收器對電氣、水、氣等能耗進行實時監測，并將檢測值上傳至工程建筑區域能耗監測核心網絡平臺。業主可通過能耗監測系統在線查詢能耗監測數據。

3.2 應用改造實例

在滿足《能源分項測量指南》規定的類別和分項目測量條件下，實現了對改造前中國工商銀行寫字樓一般照明電、空調耗電、動力用電量、鍋爐用供氣量和建筑用水量的實時監控。中國工商銀行寫字樓耗能分項目測量系統共安裝收集電度表 27 臺，總供電安裝 DN150 渦輪流量計 1 臺，遠程傳輸數據采集器 1 臺，蒸汽表 2 臺，空調室安裝冷熱量計 1 臺。照明和空調耗電是老寫字樓的主要耗能來源，非電氣能耗占老寫字樓綜合能耗的比例較小。經計算，2014 年老寫字樓綜合能耗為 44.72kgce/（m2·a），不符合寫字樓綜合能耗指標值中有效值范圍≤25kgce/（m2·a）的要求。

4 安科瑞建筑能耗分析系統

4.1 概述

Acrel-5000web 建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱（冷）量等的集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確數據支撐。用戶可按照有關規定實施能源審計，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上人民政府管理節能工作的部門報送能源審計報告。

4.2 應用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理系統設計、施工和運行維護。

4.3 系統架構

Acrel-5000 建筑能耗分析系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的一種或多種結合的組網方式，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供基礎平臺，可和檢測設備構成任意復雜的監控系統。采用開放性、網絡化、單元化、組態化的面向對象分層、分級、分布式智能一體化結構，建立如下層次結構：

4.4 系統功能

1）系統概況

平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

2）用能概況

對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。

3）用能統計

對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

4）復費率統計

復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

5）同比分析

對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。

6）能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑指定時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

7）配電監測/管網圖

以變電站配電結構一次圖或建筑水、燃氣管網圖展示結構中各重要節點數據，方便用戶掌握能源運行時參數。

8）夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在指定時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

9）三維展示

通過3D圖形方式展示項目現場模擬圖，以更直觀的方式對項目中建筑或設備數據進行動態展示。

10）設備管理

設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

11）用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

4.5 系統硬件配置

應用場景	型號	圖 片	保護功能
建筑能耗管理系統	Acrel-5000web

	采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。
智能網關	ANet-1E2S1		采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。
高壓重要回路或低壓進線柜	APM810

	具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。
APM520		三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，需量，支持付費率，越限報警，SOE,4-20mA輸出。
低壓聯絡柜、 出線柜	AEM96

	三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上 24 時、上 31 日以及上 12 月的電能數據統 計。具有 63 次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信” 和“遙控”功能，并具備報警輸出，可廣泛應用于多種控制系統，SCADA 系統和能源管理系統中。
動力柜	ACR120EL

	測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。
DTSD1352

	DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。
AEW100

三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。

照明箱

DTSD1352

	DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。
DDSD1352

	DDSD1352 單相電子式電能表主要用于計量低壓網絡的單相有功電能，同時可測量電壓、電流、功率等電量， 具有紅外通訊功能，并可選配 RS485 通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內， 實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。
DDS1352

	單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量，紅外及RS485通訊，電流規格10（60）A，有功電能精度1級。無功精度2級，尺寸:1P
ADW300/4G

	計量低壓網絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。
ARCM300T-Z-4G

	三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。
給水管道	水表		計量流經給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術，通過RS485總線直接輸出表盤數據。

5 結語

建筑能耗監測可提升建筑管理者的管理能力，發現建筑耗能的片面性，提醒建筑業主及時開展節能管理，降低管理者數量，提高效率。據統計，僅通過工程建筑耗能管理，就能節約 8%的建筑物能耗。同時，可充分運用 5G、物聯網技術、人工智能技術等新的數據方式，全面提高耗能管控的高效性，完善節能建筑的管理方法，利用互聯網數據的共享特性，為城市規劃建設的互聯共享目標提供合理的實施方式。此外，當建筑能耗引入其他方式進行交互時，如碳交易市場方式，可全面提高能耗的節能潛力，有效降低城市碳排放，為城市實現低碳節能目標提供有效幫助。

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審核編輯 黃宇