北京师范大学建筑能耗管理平台三期建设方案

何学宇

(中国建筑设计研究院有限公司,北京 100044)

0 引言

现今，全国各大高校都把建设节约型校园当作主要目标，从管理、观念意识和最新节能技术三方面入手，全面开展校园建筑能耗管理平台的建设，并建立行政机关、教学院系、辅助后勤等，办公、教学、实验、科研、公共服务等用电量实行定额管理办法，以降低教学成本，提高办学效益，促进学校能耗管理可持续性发展。

当前我国各大高校校园用电能耗占到校园总能耗的60%以上。为贯彻落实建设节约型校园工作，北京师范大学自2008年起先后对校园能耗监管平台进行两期建设，旨在改善整个校园用电传统方式处于“不计量，不监管”的现状。

1 往期建设方案分析

1.1 一期建设方案

一期建设采用电力载波技术的能源计量设备实现了全校能耗计量到楼和大型用电设备单独计量的建设目标，完成了对全校区绝大部分楼宇用电能耗的总体把控。同时也存在对于楼宇内部院系/部处各部门用电能耗分项计量缺失上的不足。

1.2 二期建设方案

二期建设一方面继续深化《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》的建设要求实现部分楼宇计量，另一方面对一期建设的薄弱点监管平台中心机房服务器和能源管理数据中心进行完善，在能耗数据收集以及有效信息整理上提高了效率及精准度。

运用节能技术进行节能改造，运用数字化信息技术和网络通讯技术，构建校园能耗动态监测管理系统，共享校园能耗数据库，建立能耗监测统计，公示平台。

通过分析一、二期能耗管理平台的建设，笔者所在单位提出如下节能改造措施。

(1)为解决图书馆地下车库照明系统常亮的浪费问题，灯具改为节能灯、控制方式改为智能感应方式，改善用电能耗。

(2)建立了校园教学照明能耗专项管理，适时调整系统照明启/停时间，分时段智能控制照明，减少人工照明数量，注重自然采光。

(3)利用数字准静态人体检测技术和数字照度检测技术、感应延时自适应技术，对灯具和风扇进行集中式控制的设备；同时利用远程控制技术，远程控制教室灯具及风扇的开关。

3 第三期建设的主要内容和目标

通过结合往期能耗监管平台使用期间总结出的优缺点，提出以下问题和对应的解决方案。

(1)在往期改造中，供电系统节点的位置上安装电表所采集的能耗数据体量庞大，并且能耗数据分析较为困难。

因此，在本期建设中，将按需要把表具的层级、用电部门等，与校方管理需要进行关联。

(2)施工与使用需要兼顾，好的实施方案也要与使用相结合，需要对建筑的使用和未来需要进行了解并融入到系统中。能耗监管改造也应该对改善办公环境起到积极作用，积极了解、配合校方各部门的使用需求，增加使用部门对改造的支持。

因此，作为前两期项目的咨询和设计单位，笔者所在单位项目设计团队通过深入了解北师大能耗监管平台的建设目标和工作进展，为学校下一步工作的重点“深化落实学校计量设备覆盖到院、系、部、处”的实施提供了有效、经济的设计方案，为学校实现能源绩效考核、能源精细化管理做好必要准备。

4 现状条件及使用需求

通过往期能耗平台的数据收集及整理，有五栋教学楼能耗较大，院系部门分布与配电系统重合度较高，并且施工期间对师生的教学生活影响相对较低。具体情况如下。

科技楼分为一段、二段、三段，功能包括：办公、实验、教学等。其中一段、三段单独设置一个电气竖井配电，二段南北各设置1处竖井配电。每层竖井引入两路低压电源(一路照明、一路动力实验和房间内插座用电)，各层多数房间内带独立的配电箱，部分楼层由于后期功能改变未在房间内设置配电箱；建筑内动力设备单独回路供电(如电梯、大型实验用房等)。

前主楼分为东、西两段，每段单独设置电气竖井配电，各层引入两路低压电源(一路照明、一路动力)，建筑内动力设备单独回路供电(如电梯、大型实验用房、弱电机房、制冷站等)。

旧图书馆后期重新装修，各层均设置有楼层总照明及总动力配电柜，建筑内动力设备单独回路供电(如电梯、大型实验用房、弱电机房、制冷站等)。

后主楼设置一个电气竖井配电，各层引入两路低压电源(一路照明、一路动力)，建筑内动力设备单独回路供电(如电梯、大型实验用房、弱电机房、制冷站等)。

英东楼共分为五段配电系统，每段单独设置电气竖井配电，计量总用电能耗。各单独办公室均设有独立配电箱。

冷库配电室、西贴建配电室、兰惠配电室、旧图书馆配电室均建有配电监测系统，配电监测系统总控室设在冷库配电室值班室内。本项目配合学校的变配电室更新改造，使监管平台将原来的电表以“软件对接”的形式重新收集至能源管理数据中心；科技楼配电室、英东楼配电室、小红楼配电室无配电监测系统，对于这三处变配电室需增加配电监测系统，并把数据汇总至能源管理数据中心，以便进行数据收集及管理。

5 设计方案与比选

在前期方案定制中，比对分析了分类计量与分项计量两种方案。具体可参照表1。

经过分析与讨论，改造方案如下。

(1)在教学楼内，为了在满足校园能耗监管平台使用效果的前提下，尽可能地减小对在校师生教学工作及生活的影响，尽量减少办公室内、教室内的施工，从而把设计重心放在各电气竖井及公共走道中。故本工程决定使用分类与分项相结合的计量的方案，实现各楼层照明插座、动力的总计量。

(2)楼内一级表设置在楼层配电箱(柜)，个别楼层竖井内配电箱(柜)设置二级楼层表，独立功能区在分区配电箱(柜)设置计量电表，实现分级、分层的用电计量；远传电表数据通过RS485通讯上传至数据采集器，并通过校园网将数据上传至前期已建的校园节能监测数据中心；在各办公室独立配电箱处增设计量电表，将该户能耗数据上传至校园节能监测据中心，数据中心统计各部门能耗数据总和。

计量方式对比表 表1

(3)科技楼实施三级计量到房间及多部门工作楼层配电系统及室内配电改造。

科技楼内分层、分级计量；局部多部门办公楼层实现计量到房间；公共区单独安装计量电表，远传电表数据通过RS485通讯上传至数据采集器，并通过校园网将数据上传至前期已建的校节能监测平台。

其中科技楼A区1～4层、B区1～11层、C区1～8层及10～11层进行楼层及房间的计量，在各楼层强电竖井内照明总柜和动力总柜内新加互感器，柜旁各新加一个电表箱加装远传电表对楼层照明和动力总用电进行计量。各房间配电箱上新加表箱加装远传电表。

(4)C区9层属于多部门协作办公区，因此需要各独立办公室单独计量，分散每个办公室能耗数据汇入各院系总用能中。具体做法为楼层强电竖井内照明总柜和动力总柜内新加互感器，柜旁各新加一个电表箱加装远传电表，C区9层各房间进行配电改造，每个房间新加一个配电箱，将各个房间照明及插座电源分开控制，配电箱内加装远传电表进行个房间的用电计量。

该层使用分项计量方案，通过在后期投入使用中分析各用电能耗数值，得出精细化管理方案，推广至各院系部处，在校区的能耗管理中起到示范作用。

6 软件要求

软件功能应在设计之初通过甲方向厂家提出需求，并且尽早进行对接。本项目能源监管中心需要实现以下几种功能：用能采集、用能监控、用能统计、用能报警、用能公示以及远程控制。

(1)用能采集：通过通信前置机来采集，既可以主动采集数据，也可以被动接收采集设备的数据主动上报，采集周期可以灵活设置。用能采集模块能够及时、有效、准确地采集且支持即时数据采集，也支持表具即时远程控制。

(2)用能监控：分单表监控、院系监控等多种监控方式，其中单表监控实现电表的单表定时、时间段监控，院系监控是以某院系或某楼层为单位对房间的用能信息进行批量监控。

(3)用能统计：包括按建筑逐时、逐日、逐月用能曲线分析，按建筑同比、对比分析，按分类建筑能耗构成分析，按分项用电分析。

按机构部门逐时、逐日、逐月用能曲线分析，按机构部门同比、对比分析，按机构部门分类构成分析，按机构分项用电分析。

(4)用能报警：包括用能异常模型管理、用能异常模型设置、用能异常查询等功能，这里用能异常包括对用电超出额定功率的告警(图1)。

(5)用能公示：用能统计的能耗数据，能通过校网平台、公示各个院系部处的用能数据，通过用能数据的评比。

(6)远程控制：通过远程控制非工作时间的灯具开关，达到节约能耗目的。

7 最终建设方案

通过与校方沟通意见、多次现场走访以及对上述方案的比对，笔者所在单位制定了对该校区前主楼、后主楼、英东楼、科技楼、旧图书馆五栋综合建筑内的配电室及电气竖井的配电情况进行用电能耗监测，其中在各楼变电站处加装智能电表，实现低压配电侧的用电总监测，方便对上传数据进行比对，同时实现配电参数的监测；其他点位加装互感表；为了更好实现节能效果，实现各单位用电电量化，也为以后节能提供数据依据，对科技楼C区9层实现三级计量，实现每个房间的分项计量，最终通过采集器把数据上传至数据中心。

图1 路灯低压报警示意

8 结束语

英东楼配电系统经前期现场勘查时发现，建筑配电现状与校方存档资料有一定的出入。经了解，由于英东楼各层各部门后期经过了多次独立装修，配电系统与原有竣工图变动较大，会给现场施工造成一定困难。后经设计人员与施工方、校方一同实地现场走访，摸清英东楼配电形式及路由，优化能耗监管平台的监测点位，最终做出节能平台方案。

为了减少施工对于校方师生的影响，信号传输线缆尽量利用现有电气竖井敷设，同时通信线增加屏蔽层，解决了通信不稳定的问题。各教学楼所采集的用电数据通过校园网路由送至学校能源监管中心服务器，有效地避免了校区内外线路由的施工影响。