摘要：工业、交通运输和建筑耗能并称我国三大“耗能大户”。中国作为世界上人口第一大国，世界第二大经济体，供不应求的资源却负载着地球五分之一的人口。“十一五”规划纲要中首次提到“节能减排”的概念，建筑能耗作为我国未来能源消耗的主要增长点，不容忽视。建筑能耗监测作为建筑能源管理中的重要环节，我国对其研究仍处于起步阶段，除去借鉴国外先进的监测技术和能耗监测设备外，还需要自身深入研究，不断探索。江西省已在2014年建设省级公共建筑能耗监测平台，平台模式为1+11+1，即1个省级平台+11个地级市平台+1个省直机关平台。为完善平台建设，对“能耗监测平台调研评价研究”课题作好充分准备，仅以此文做初步探讨。
关键词：建筑能耗；节能减排；建筑能耗监测；监测技术；能源管理
1 前言
建筑能耗有广义与狭义之分。广义建筑能耗是指从建筑材料制造、建筑施工直至建筑使用全过程的能耗；而狭义建筑能耗（或建筑运行能耗）是指维持建筑功能所消耗的能量，包括照明、电气、供暖、空调、动力设备（如电梯、风机等）、厨房等方面的能耗，通常我们所说的建筑能耗就是使用能耗。
在不同发展状况的国家和地区，建筑能耗占社会总能耗中的比重并不相同。据统计，在我国建筑能耗将占总能耗的27.6%，并且是我国未来能源消耗的主要增长点；而西方发达国家建筑能耗占全国总能耗的30%~40%。[1]由此可见，随着社会生产力的不断发展，人们对居住环境质量要求也会不断提高，建筑能耗比例随之上升。若任由能耗持续迅速增长，将加剧我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾，最终导致全社会的能源短缺。
2 公共建筑能耗监测系统雏形初现
2008年住建部发布了《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理的实施意见》和《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设实施方案》等系列技术导则，要求公共建筑应当安装用电分项计量装置，建立能耗监测系统，并确保能源统计数据真实、完整。
能耗监测是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗在线监测和能耗分析。
一套完整的公共建筑能耗监测系统由6大单体架构组合而成：现场设备、数据采集、数据传输、数据接收处理、数据展示、数据上传。
（1）现场设备，即安装在建筑当中的电、水、气、冷热量等能源消耗的智能数字计量表。在建筑能耗计量过程中，计量表的安装位置以及安装数量是计量的关键。
（2）数据采集。数据采集网关通过RS485/以太网等方式，将能源数字计量表中的数据采集并加以整理。这是能耗监测系统中最为复杂，也是最关键的一环，它关系到数据的准确性。
（3）数据传输。数据采集网关将采集到的数据加密后，通过局域网传输至后台服务器。
（4）数据接收处理、数据展示、数据上传。服务器便是一个数据中转站，将接受到的数据经过处理，存储在数据库中，根据相应的转换关系，得到统一的分项能耗数据。通过软件，向用户展示建筑中的能耗情况，实现监测、统计、分析、报表等功能。同时将处理后的数据加密并上传至上级平台。
系统需经数据采集装置将数据上传给数据中转站，数据中转站再将数据上传到数据中心，包括省/市级能耗监测平台，也可上传到国家级能耗监测平台，对数据进行处理、存储、查阅。
公共建筑能耗监测系统的建立，为建筑运行管理人员直至管理层提供了便捷、直观和高效的节能管理平台。在此平台上，通过采集、分析各分项计量数据，可以判定建筑或楼层节能与否，并针对建筑及楼层不同的使用功能、用电设备和用电时段等特征，提出节能管理和改进的方案。例如，某研究院通过建立能耗动态监测系统，找到了部分耗能部位和某些不良用电习惯，通过节能管理和改进措施每年可节省耗电量 130000k W•h，占全院总耗电量的 10.5%[2]。
3 公共建筑能耗监测系统实施存在的问题
能耗监测系统计量电耗、水耗、冷热量和燃气量，其中电耗计量是建筑能耗计量中最复杂，同时也是数据量最丰富的一项。分类能耗中，电量应分为4项分项，包括照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电。[3]同时电耗计量的主要场所在建筑的低压变配电室内，变电室位置和电能设备安装较为固定，计量条件容易满足。因此，大部分能耗监测系统都是以电耗计量为主，本文也主要以电耗计量存在的问题为例，说明能耗计量中存在的问题。
3.1 能耗监测系统建设方案设计及施工图设计
在进行方案和施工图设计前，应向业主索取建筑的电气竣工图纸及建筑专业总说明。电气图纸应包括设计说明、高低压配电系统图、配电干线图、变配电室平面布置图、各层照明与动力平面图、配电系统图以及施工过程中的电气变更图等。建筑专业除了总说明外，最好了解节能及不同阶段施工图变更等内容。[4]
现场勘查时，应核对变配电室内个配电支路的名称、回路数量、负载情况、电流比等回路情况；检查现场电能表是否为智能远传电表，有无485接口，通讯线是否引出至配电柜内端子排上；是否为当地能耗监测平台认证产品。
掌握现场施工环境后，根据项目条件，确定合适的建设方案，绘制施工图。软件开发过程中，应充分了解业主的实际需求，作为开发软件功能模块的依据。因为将能耗监测系统的作用最大化，需要软件作为支撑。
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3.2 能耗监测系统设备选择
计量设备的优劣决定了能耗监测系统正常运行的时间。在系统建设过程中，选择经过国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台鉴定合格的计量表；敷设的线缆、互感器等材料符合规范要求；采用技术先进、质量过硬的数据采集网关。
多功能智能远传电表的精度等级不应低于1.0级。普通电能表应具有计量三相电压、电流、功率和有功电度的功能。选用的电能表应有数据远传功能，RS-485标准串行电气接口，采用Modbus标准开放协议。能耗监测系统所用电能表一般采用数字式测控电表和导轨式电子测控电能表。
3.3 能耗监测系统施工与调试
能耗监测系统建设中，施工质量是能耗监测系统稳定、长久运行的保证。而施工过程中更容易遇见各类未知问题，如施工难度大、施工工艺复杂；图纸与现场环境差异较大，需要变更；甚至是施工本身存在一些问题，影响了数据稳定上传。
下面以南昌绿地外滩公馆能耗监测系统建设项目为例，列举几个在施工及调试过程中遇到的问题：
因该项目在前期建设时未考虑能耗监测系统的建设，配电回路设备没有采用智能远传电能表，且配电柜内剩余空间较小。因此采用加装互感器和导轨式智能远传电能表的方式搭建能耗监测系统。在刚开始调试时发现加装的电表无一采集到数据，在确认计量表正常工作后，立即对线路从后往前逐条检查。随即发现问题，某条线路中的某个回路的485通讯线反接。由于电能表的通讯线是逐一串接，导致整个通讯线路发生短路，因此信号全无。
整改线路后，重新开始调试。根据规范，需核对加装的电能表上数值是否与现场原配电柜内安装的电表数据一致；设置电能表编码与方案中回路清单内编号一致；检查电能表内波特率；按照加装的互感器电流比设置电能表。在核对后发现个别回路存在单相或多相负功率的情况，这是施工过程中因三相电压相序接错，与三相电流不符所引起的计量错误。较为常见的是A、C两相接反，导致A、C两相功率为负，只需将电能表的A、C两相电压对调即可解决。若遇见单相或三相功率为负，或上述情况A、C两相电压调整后仍存在负功率，则需要将A、B、C三相根据实际情况作调整，直至三相功率正常。
进过数据核对后，测试数据采集网关与局域网链路是否通畅，保证数据传输持续、稳定；测试每一个回路电能表通讯功能是否正常；核对发送数据与计量装置面盘显示数据一致；测试网关内采集软件运行是否正常；测试数据上传功能是否正常等。
上述这些都是在调试当中应该注意的事项，调试可以检查系统在建设期间存在的问题，是整个能耗监测系统建设中最为重要的环节。在调试过程中发现问题、解决问题，才能搭建出一个完善、稳定、准确的能耗监测系统。
4 公共建筑能耗监测系统的困境
目前，尽管上海、浙江、江西等各省、市均已开展能耗监测系统的实施，但是其模式和系统开发仍然不成熟；且国家的相关政策虽已经实施，但实施力度不大，没有一定的节能标准体系。因此，为更好地推广能耗见此系统在全国各地市范围内的展开，除了建立一个成熟完善的能耗监测管理系统平台外，更需要建立一套关于能耗监测系统的实施规范，为能耗监测系统实施提供质量与技术保障。
节能管理已成为我国当前经济发展过程中的必然趋势。由于政府节能激励政策的缺失，一定程度上降低了用户的节能积极性，减少用户的节能量。激励措施是世界各国推动节能的重要手段之一，主要形式有现金返还、税收减免和低息贷款等，美国、日本及欧盟国家采用这种方法都受到显著效果。市场经济国家还通过征收能源税和碳税，控制能源消费的快速增长，引导能源结构升级，达到环境保护的目的[5]。
5 结语
2013年国务院国办1号文件将绿色建筑作为战略性新兴产业上升为国家战略。江西省住建厅发布赣建科〔2014〕4号《关于规范我省绿色建筑评价标识管理工作的通知》，明确要求国家机关办公建筑和大型公共建筑将能耗监测系统作为绿色建筑控制项内容。2016年1月江西省人民政府法制办颁布了《江西省民用建筑节能和推进绿色建筑发展办法》，其中第二十二条与二十四条就大型公共建筑能耗监测系统的设立做出了明确的规定。南昌市建委及发改委在洪建发【2017】102号文件第十六条：新建大型公共建筑应设置能耗监测系统，并与省（市）建筑节能监管平台实现能耗数据实时传输。该文件也同时明确了绿建验收的控制措施以确保达到绿色建筑实施要求。为完善江西省能耗监测平台建设与平台评价研究提供政策保障。
搭建完整的省、市级国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台，制定能耗监测系统建设规范，提高能耗监测平台运行质量。只有管理规范化、技术标准化、提高相关人员素质，以体制、机制作为保障，以技术进步作为支持，才能使能耗监测系统在建筑节能工作中发挥其应有的作用。
参考文献：
[1] 国家质量监督检疫总局计量司，法规司.定量包装商品计量监督管理办法释义.中国计量出版社，2005
[2] 郑平，基于能耗监测系统的建筑用电分析及节能探讨[J].机电技术，2013（1）：121-124.
[3] 住房和城乡建设部国家机关办公建筑和大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则，2008
[4] 王伟，建筑能耗监测系统施工图设计，现代建筑电气，2016
[5] 国家发展和改革委员会环境和资源综合利用司.市场经济条件下政府节能管理模式研究报告[J].中国能源.2003，8：4~9
作者简介：
罗俊（1994.7-），男，江西南昌人，安徽建筑大学建筑电气与智能化学士，项目经理，单位：江西省建科工程咨询有限公司，研究方向：建筑能耗与信息管理
吴梵（1968.5-），女，江西南昌人，华东交通大学电气自动化专业，高级工程师，单位：江西省建筑科学研究院，研究方向：建筑能耗与信息管理
论文作者:罗俊1,吴梵2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/19
标签：建筑论文; 监测系统论文; 数据论文; 江西省论文; 公共建筑论文; 节能论文; 平台论文; 《电力设备》2017年第28期论文;