建筑能耗监测系统的分析与设计-analysis and design of building energy consumption monitoring system.docxVIP

1绪论1.1研究背景能源作为一种物质向包括人类生产、生活在内的自然界一切活动提供能量转化。长久以来人类社会的发展都依靠着能源的开发和利用，随着人类社会的发展，能源的有限性问题逐步暴露出来，尤其是两次石油危机的爆发，使得全世界都开始关注能源与环境问题。各国都制定了相应的能源政策，能源问题俨然上升到国家的高度，这正说明能源问题已经危及到人类的生存与发展。众所周知，中国地大物博，作为资源的能源总量相对丰富，但人口众多使得能源的人均拥有量相对不足，生态环境也相对脆弱。再者，自二十世纪末开始，中国的工业化、城市化速度越来越快，能源资源也面临着消耗强度高，消耗规模不断扩大，供需矛盾越来越突出，环境压力越来越大等多方面的压力[1]，节能环保已经成为我国的一个重要国策。建筑物内部包括暖通设备、照明设备、电器设备等在使用过程中都要消耗能量，另外建筑物外部的景观灯等设备也要消耗能源，建筑物内部能耗和外部能耗统称为建筑能耗[2]。在社会不断进步、城市化加剧的今天，建筑能耗已经攀升到与工业能耗、交通能耗相当，与两者并称为我国的三大“能耗大户”，再者伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，更加剧了建筑能耗的上扬趋势，使得建筑能耗是中国未来数年内能源消耗的主要增长点。全社会约2成的能源消耗都来自于建筑物采暖和空调所消耗的能源，而使得建筑总能耗占全社会末端能耗的3成[3]。据有关部门统计，原有住房方面，只有约16亿平方米建筑物采取了有效提高能源使用效率的措施，而这只占到所有住房的4个百分点；新建住房方面，每年新建的高耗能建筑物约20亿平方米，占到所有新建建筑的9成，并且这一数值依然呈现上升趋势。这一能耗数值按照建筑面积平均下来为发达国家的3倍以上。这导致我国建筑能耗占到全社会终端能耗的约1/4[4]。自进入21世纪以来，我过城市化速度以前所未有的速度飞快提升，有统计表明2009年城市化率已经达到46个百分点。按照现有发展速度计算，预计到“十二五”末，城市人口的比重将达到6成左右[5]。如果不采取监测、监管等措施，21世纪第二个十年我国建筑能耗将达到目前的3倍甚至更高。国家机关办公建筑和大型公建向来都是建筑能耗中的大户。据统计，占用城镇建筑总面积4成的国家机关办公建筑和大型公建每年消耗全国城镇总耗电量的22个百分点，每平方米耗电量是普通居民住宅的20倍左右，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5倍左右[6]。北京市建委和市发展与改革委员会2008年1月公布了2007年北京实施能源审计的部分北京市国家机关办公建筑和大型公共建筑平均电耗和水耗。其中进行审计的20个单位的国家机关办公建筑，每平方米建筑面积年平均耗电量为85.4千瓦时，人均年耗电量为3072.5千瓦时[7]。做好国家机关办公建筑和大型公共建筑的节能管理工作，对整个节能减排工作具有强有力的示范作用，同时也能为“十二五”节能规划的制定和实施提供有力的支持。做好建筑节能工作的一个重要前提是实施建筑能耗统计数据上报制度。各级政府主管部门需要根据建筑能耗数据编制相关的政策法规和行业标准，制定节能减排目标。然而，我国现行的能源消耗统计申报体系很难准确的掌握建筑能耗数据。因此建立定量描述我国建筑能耗具体数据及其发展变化规律的建筑能耗监测平台成为建筑节能工作的重要基础。建筑能耗监测可以作为一种技术监督手段，让节能主管部门和上级节能监测部门更加准确、完整、及时地了解建筑能耗的具体数据，从而能更深层次地部署、协调、服务、监督节能工作，以达到提高能源利用率，降低能耗，保护环境，保证经济可持续发展的目的；同时，政府主管部门通过对建筑物能耗的定量分析，可以为改进建筑物能耗管理和开展节能技术改造提供强有力的科学依据。加强国家机关办公建筑和大型公共建筑监管体系建设，利用现代化的技术手段，大力推进国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台的建设，实现对重点建筑进行能耗动态监测，是加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能运行管理，建立和完善能效测评、用能标准、能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额、节能服务等各项制度的重要基础性工作。建筑能耗监测系统由硬件和软件共同组成，能够实现对国家机关办公建筑和大型公共建筑的建筑能耗进行在线监测和动态分析等功能[8]。其硬件部分主要是指带有远程传输功能的分类和分项能耗计量装置，用以完成能耗数据的及时采集。分类能耗计量是指把能耗数据按照能源种类进行采集和整理，最典型的分类方式是将能耗分为电、水、燃气、热等；而分项能耗计量是指按照各类能源的主要用途来进行采集和整理。通常在分类的基础上在进行能耗分项计量，例如可以把电分类能耗按照暖通空调用电、动力设备用电、照明设备用电、特殊功能设备用电等进行分项计量整理[9]。其软件部分主要是指中心数据处理平台和展示平台。本文拟针对目前建筑能耗市场的现状，运用Zig