隨著我國工業(yè)化和城市化的加速，建筑業(yè)正在快速發(fā)展，并且建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致建筑能耗問題日益突出。預(yù)計到2020年，我國城市生活人口將達(dá)到總?cè)丝跀?shù)的56％以上，建筑能耗將大幅增加。目前，建筑能耗已經(jīng)與工業(yè)耗能、交通耗能并列，成為我國能源消耗的三個主要領(lǐng)域之一。在建筑能耗中，機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的節(jié)能監(jiān)管體系需要依靠科技手段來實施全過程、全壽命的監(jiān)督管理，這對于實現(xiàn)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)非常重要。江蘇省作為建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)的示范省份，按照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的要求，組織開展了大型公共建筑能耗監(jiān)測和信息管理系統(tǒng)的研究，并進(jìn)行了示范推廣應(yīng)用，取得了一定的成果。

1.建筑節(jié)能監(jiān)管和能耗監(jiān)測

根據(jù)《加強(qiáng)機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能運行和改造的相關(guān)規(guī)定》。

建筑節(jié)能主要實施技術(shù)和管理兩種方法。技術(shù)手段方面，著重于提升建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，優(yōu)化建筑設(shè)備系統(tǒng)的能效。管理手段方面，則涉及建筑業(yè)主對能源消耗行為的管控，以及政府主管部門對建筑能源使用的限制。針對現(xiàn)有大量的公共建筑，技術(shù)手段需要進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)和設(shè)備系統(tǒng)的改造，雖然能夠有效地降低建筑的能耗，但也面臨投資大、見效慢、周期長等問題。而管理手段則更加注重主觀因素，通過人工調(diào)節(jié)和行為控制來降低建筑的能耗，其中能耗監(jiān)測就是一種較為經(jīng)濟(jì)、效果迅速的方式。

建筑能耗監(jiān)測的主要方法是在建筑設(shè)備末端安裝能耗計量裝置，然后通過公共網(wǎng)絡(luò)等遠(yuǎn)程傳輸手段，及時采集和分析能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對建筑能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析。這是掌握用能情況、發(fā)現(xiàn)用能問題、研究用能標(biāo)準(zhǔn)和實施節(jié)能改造的重要環(huán)節(jié)。能耗監(jiān)測可以科學(xué)地評估運行模式的合理性，判斷系統(tǒng)的能耗水平和用能合理性。特別是對于配電支路復(fù)雜、能耗較高的既有公共建筑，能夠查找建筑中能耗較高的部分，并進(jìn)行優(yōu)化管理。能耗監(jiān)測不僅提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和編制分析報告，為業(yè)主指明節(jié)能管理方向，同時還對用能單位的能源消耗和使用進(jìn)行監(jiān)督和管理。

為進(jìn)一步規(guī)范建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，充分發(fā)揮工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在科技支撐和約束引導(dǎo)方面的作用，根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部以及江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測工作的要求，江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（DGJ32/TJ111-2010）提出了關(guān)于建筑用能的分類、分項和建筑能耗監(jiān)測的范圍，同時明確了能耗監(jiān)測系統(tǒng)工程的設(shè)計、施工、檢測、驗收和運行維護(hù)的全過程中的技術(shù)要求，以確保系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)的真實和準(zhǔn)確。規(guī)程明確指出，能耗監(jiān)測系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)應(yīng)該通過遠(yuǎn)程傳輸方式提供給省、市級建筑能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，并向建筑的所有權(quán)人、業(yè)主或物業(yè)管理單位提供，以此為制定節(jié)能政策和加強(qiáng)用能管理等提供科學(xué)可靠的依據(jù)。

2.能源消耗監(jiān)測和信息管理系統(tǒng)

目前，大多數(shù)公共建筑只配備了少量的總電表和總氣表等計量設(shè)備，缺乏樓宇內(nèi)部各個用能子系統(tǒng)的實時、分項用能數(shù)據(jù)，很難了解樓宇中各個子系統(tǒng)的用能情況，從而無法進(jìn)行科學(xué)的用能管理。能耗監(jiān)測的初衷源于分項計量設(shè)想的提出，就像醫(yī)生通過儀器對病人進(jìn)行科學(xué)診斷，找到病癥所在的部位，進(jìn)行針對性治療一樣。2006年北京市開展了機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的分項用電計量項目研究，并初步實現(xiàn)了分項用電數(shù)據(jù)的穩(wěn)定獲取、傳輸、存儲和分析，這就是建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。江蘇省從2007年開始進(jìn)行能耗監(jiān)測調(diào)研和研究，并于2008年開始實施能耗監(jiān)測項目試點，通過省級建筑節(jié)能專項引導(dǎo)資金的支持，實施了分項計量工程項目和數(shù)據(jù)庫建設(shè)。

監(jiān)測建筑能耗數(shù)據(jù)展示的目的是為了向建筑業(yè)主等單位提供建筑能源消耗情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以便他們能夠了解建筑不同部位的能源消耗情況。這些數(shù)據(jù)可以用于指導(dǎo)節(jié)能運營管理和實施節(jié)能改造工作，并提供技術(shù)支持。為了實現(xiàn)能耗監(jiān)測平臺對建筑能源使用的橫向?qū)Ρ群涂v向挖掘節(jié)能潛力的目標(biāo)，江蘇省根據(jù)國家相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)要求，結(jié)合實際工作情況，自主開發(fā)了能耗監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)，并在以下三個方面進(jìn)行技術(shù)集成創(chuàng)新。

2.開發(fā)大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺的方法，基于Flex技術(shù)。

目前，關(guān)于能耗監(jiān)測應(yīng)用軟件的開發(fā)傳統(tǒng)主要采用net技術(shù)和J2EE技術(shù)。這種方法實現(xiàn)的功能著重于能耗數(shù)據(jù)的查詢和展示。然而，建筑耗能與許多因素有關(guān)，例如建筑物的形狀，面積，朝向和層數(shù)等多個因素。同時，它也與建筑物的空間環(huán)境有關(guān)。傳統(tǒng)的開發(fā)方法很難描述建筑物的空間環(huán)境、建筑物的構(gòu)造特點等與建筑自身屬性相關(guān)的問題。此外，傳統(tǒng)的開發(fā)方法基于查詢驅(qū)動，系統(tǒng)模式簡單，信息量不足，且與用戶的交互性較差。

為了解決傳統(tǒng)方法無法準(zhǔn)確描述建筑物空間屬性以及信息不足的問題，本系統(tǒng)采用了Flex技術(shù)開發(fā)能耗監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)軟件。通過結(jié)合三維（3D）仿真地理地圖對建筑空間屬性進(jìn)行描述，將能耗數(shù)據(jù)與建筑的3D地理信息相結(jié)合，直觀地展示建筑的能源消耗情況。系統(tǒng)首先對建筑區(qū)域建立了3D仿真地理地圖，并將其切割成分級瓦片地圖數(shù)據(jù)。然后基于Flex環(huán)境開發(fā)了地圖顯示程序組件，能夠動態(tài)調(diào)用分級瓦片地圖，實現(xiàn)了輕量級的3D地圖服務(wù)功能。接著，將地圖坐標(biāo)信息與建筑的能耗統(tǒng)計信息有機(jī)地融合在一起。通過地圖縮放功能，用戶可以以不同的粒度動態(tài)查詢和比對多個建筑的能耗分析統(tǒng)計信息。

2.建筑支路異常能耗診斷技術(shù)可以用于檢測和診斷建筑中支路能源使用過程中的異常情況。該技術(shù)利用先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備和算法，分析建筑內(nèi)各個支路的能耗數(shù)據(jù)，找出能源使用異常的支路，并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。通過這種診斷技術(shù)，可以有效地發(fā)現(xiàn)和解決建筑中能耗過高或異常的問題，提高建筑能源利用效率，并實現(xiàn)能源的節(jié)約和環(huán)保。

建筑支路的異常能耗可能會導(dǎo)致能源浪費和安全事故，因此建筑支路異常用能預(yù)警是一項非常重要的節(jié)能服務(wù)。建筑的大量能耗數(shù)據(jù)中隱藏著許多有關(guān)用能特征的信息，通過挖掘歷史能耗數(shù)據(jù)，我們可以及時捕捉到異常用能情況，并及時給出預(yù)警信息。一般來說，傳統(tǒng)的建筑支路異常能耗分析依賴于一些數(shù)學(xué)方法，比如統(tǒng)計法、偏差法和密度法等，這些方法更多地從數(shù)學(xué)角度考慮算法，不能反映建筑支路異常能耗數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因。而且，這些算法只是在少數(shù)研究人員中進(jìn)行研究，缺乏廣泛的應(yīng)用價值。然而，建筑支路異常能耗診斷技術(shù)彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于自組織映射網(wǎng)絡(luò)的建筑異常能耗支路在線診斷方法。通過這種診斷技術(shù)，可以實現(xiàn)自適應(yīng)的檢測模型，實現(xiàn)對建筑各能耗支路的用能情況的自動在線監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生異常特征時，及時給出預(yù)警信息。

2.在3個智能樓宇中，如何壓縮海量信息

由于建筑能耗監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)實時接收來自監(jiān)測建筑的能耗信息，監(jiān)測的數(shù)據(jù)點較多，但采集的時間較短，因此需要保存大量的歷史數(shù)據(jù)。如果直接存儲這些數(shù)據(jù)，既會占用大量的系統(tǒng)存儲空間，又會降低數(shù)據(jù)的實時性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸、查詢和分析變得困難。為了解決建筑能耗數(shù)據(jù)的特殊性問題，本系統(tǒng)針對不同特性數(shù)據(jù)點的需求，研究了一種智能樓宇中大量能耗信息的壓縮方法，采用多級壓縮策略與自控精度SDT數(shù)據(jù)壓縮算法。通過開放性的記錄方式，系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行配置，有效地過濾冗余數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)平滑方法對數(shù)據(jù)序列中的強(qiáng)噪聲點進(jìn)行處理，使處理后的數(shù)據(jù)能更接近被測參數(shù)的實際值，從而降低了傳感器測量精度誤差對數(shù)據(jù)處理的影響。數(shù)據(jù)處理過程中采用了周期跨度的保存方式，具有很高的壓縮比。與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中的緩存結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合，壓縮方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互協(xié)調(diào)。

系統(tǒng)應(yīng)用

江蘇省建筑能耗監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)可以實時分類和分項計量各種建筑能耗。它具備數(shù)據(jù)采集和存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析、數(shù)據(jù)發(fā)布和遠(yuǎn)程傳輸?shù)然竟δ?，并已先后被?yīng)用于南京、無錫、常州、蘇州等市級監(jiān)測中心的上傳建筑能耗數(shù)據(jù)任務(wù)。

自2008年開始，江蘇省已經(jīng)實施了建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的第一期工程。該系統(tǒng)旨在對8大類共計798萬平方米的公共建筑能耗進(jìn)行在線動態(tài)監(jiān)測。這些建筑包括：73幢辦公建筑、19幢商場建筑、21幢賓館建筑、73幢教育建筑、18幢醫(yī)療衛(wèi)生建筑、7幢體育建筑、7幢綜合建筑和21幢其他建筑。自投入運營以來，該系統(tǒng)一直表現(xiàn)穩(wěn)定可靠，功能齊全。它為加強(qiáng)能源監(jiān)管提供了科學(xué)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。目前，已經(jīng)對數(shù)據(jù)傳輸長期穩(wěn)定、可靠、連續(xù)的一部分監(jiān)測建筑進(jìn)行了能源診斷分析，找出了能耗存在的問題，并提出了改進(jìn)措施，進(jìn)一步發(fā)揮了能耗監(jiān)測的作用。

4.工程案例的分析

這是一棟有4層的商用寫字樓，底層目前還沒有使用，2至4層用作辦公用房。該寫字樓安裝了電能表來分別計量照明、空調(diào)、機(jī)房、廚房等8個回路的用電情況，并且實現(xiàn)了遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測。其中，各樓層的電力使用情況包括照明、插座使用，例如辦公室的照明和辦公設(shè)備的用電；各樓層的空調(diào)用電是由中央空調(diào)機(jī)消耗的能量；機(jī)房主要使用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和空調(diào)來消耗能量；廚房和餐廳的支路包括2樓廚房設(shè)備的用電以及2樓餐廳的空調(diào)用電等。

比較每層樓在14月至11月期間的照明和插座用電量。

根據(jù)圖1的展示，可以觀察到該建筑整體上照明插座的用電變化規(guī)律相同，與工作人員的作息時間一致。特別是4樓工作人員較多，導(dǎo)致每日照明插座的負(fù)荷相對較高，監(jiān)測結(jié)果證實了這一點。相比之下，2樓的面積較小，因此能耗也比3樓和4樓要少一些。

從圖表2可以看出，每層樓的空調(diào)用電規(guī)律基本相同，特別是在7月和8月是空調(diào)用電的高峰期。2樓和3樓的空調(diào)用電基本相似，但考慮到2樓的面積較小，所以單位面積的空調(diào)用電較高。4樓的空調(diào)用電在夏季使用較多，符合人數(shù)較多的情況，但到了11月份，空調(diào)用電量較2樓和3樓低，可能是因為年輕員工對低溫適應(yīng)能力較強(qiáng)，不需要開啟空調(diào)，這一點在圖表2中有體現(xiàn)。

比較各層空調(diào)的用電情況，如圖2所示。

圖3展示了機(jī)房用電情況的趨勢。從圖中可以看出，機(jī)房的用電情況非常規(guī)律，每天的用電量大致在300千瓦·小時左右，平均每小時的用電量基本在12.5千瓦·小時左右，變化很小。這與機(jī)房內(nèi)各類設(shè)備的24小時工作情況相吻合。機(jī)房內(nèi)各類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗在工作狀態(tài)下基本保持不變，而空調(diào)的能耗與氣溫情況關(guān)系不大。

第三張圖展示了機(jī)房的用電情況。

電力使用情況——廚房和餐廳

該樓的廚房餐廳主要為辦公人員提供午餐，工作時間為周一至周五早上8點到下午2點左右。從圖4可以看出，廚房餐廳的用電情況基本符合工作規(guī)律，4個波谷對應(yīng)的正好是當(dāng)月的4個雙休日；此外，該用電支路還包括一樓大廳的用電，所以下午2點后還有物業(yè)接待和值班人員活動的用電能耗。

根據(jù)能耗動態(tài)監(jiān)測結(jié)果和現(xiàn)場調(diào)查分析，我們可以得出以下結(jié)論：該樓宇的用電情況基本正常，沒有發(fā)現(xiàn)任何明顯的異常用電現(xiàn)象。

安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)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的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。

4.2應(yīng)用場所

適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護(hù)。

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1系統(tǒng)概況

平臺運行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動顯示。

4.3.2用能概況

對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進(jìn)行對比，支持當(dāng)日逐時趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。

4.3.3用能統(tǒng)計

對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

4.3.4復(fù)費率統(tǒng)計

復(fù)費率報表按日、月、年統(tǒng)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(jìn)行統(tǒng)計分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

4.3.5同比分析

對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。

4.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑時段內(nèi)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(biāo)值查看。

4.3.7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時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導(dǎo)出報表。

4.3.8設(shè)備管理

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

4.3.9用戶報告

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