大型交通建筑能效管控系统简介及实施建议

冯涛

本文简要介绍了某大型高铁站房能效管控系统，包括系统特点、功能、架构、组成等。基于节能效果，对新建和既有大型交通建筑能效管控系统实施提出建议。

一、引言

现代化大型交通建筑如航空港、火车站、汽车站等，通常建筑规模大、设施设备多，给旅客带来便捷舒适出行体验的同时，也往往有着整体能耗水平高的特点。目前单项节能技术在大型交通建筑的节能中得到了较为普遍的应用，但由于自成系统节能空间有限，缺乏综合管理用能设施设备的统一调度平台，无法挖掘节能潜力和降低无效能耗，未能从根本上解决系统整体能耗损失。根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015第6.4.1条要求“公共建筑宜设置用电能耗监测与计量系统并进行能效分析和管理”，在大型交通建筑设置能效管控一体化系统，整合空调、照明、电梯、配电等多个孤立系统，形成能效综合管理平台，能有效提升能效管理水平，节约能源。

二、能效管控系统简介

以某总建筑面积26.7万平方米，其中站房建筑面积12万平方米的特大型铁路客运枢纽站能效管控系统为例，机电设备与设施能效管控系统通过深度集成技术，将变配电系统、动力系统、照明系统以及中央空调机电设备与设施能效管控系统深度集成入机电设备及能效管控系统，并进行统一设计。机电设备与设施能效管控系统应对深度集成的子系统采用相同的应用软件以实现被集成子系统的全部功能，满足日常运行管理要求。机电设备与设施能效管控系统具备模式控制、群控以及手动控制等功能。可实现数据采集自动化、提高能耗可视化水平和可追溯能力，并实现能耗信息指标化，完成综合能效分析。

能效管控系统搭建以运行服务器和数据库服务器为核心的主站系统，采用环网式系统体系与集散式架构结合，对客站设施内的用能设备进行分项数据采集、信息在线分析和自动能效管控。系统主要配置包括：中央管理主站、光纤主干以太网络、就地功能操作分站、系统通讯子站和就地控制箱、智能驱动装置单元、智能仪表数据采集等部分。如下图所示，为机电能效管控系统总拓扑图。

机电能效管控系统总拓扑图

通过对耗能占比较大的照明及空调子系统节能效果分析，本项目实施能效管控一体化系统后，相对于传统定时定方案开启站房照明和常规空调控制方式的运行模式，运用一体化能效管控技术站房年总节能率为16%左右，按电价0.9元/度折算年节约电费400余万元，节能效果显著。

三、新建项目的规划与实施建议

系统设计建议：对于新建大型交通建筑，在初始设计时，应本着提高能源效率、减少能源浪费、提高能源管理水平理念，在项目设计中采用新的节能措施和技术，使用节能产品，降低后续实施的难度。具体表现在：

1.系统的一体化投资

经过实践和分析测算，新建大型交通建筑能耗管控一体化系统一次性整体投资建设，相对于分步投资建设成本最低，综合管理效益和节能效果也最可观。

考虑到大型交通建筑的设施复杂、投资高、管理难度大，亦可整体规划、分步实施。即为减少后续改造升级的设计和施工难度，基础性的监测体系及通讯网络需一次建设到位；待设施运行和管理稳定后，再根据积累的历史数据判定分步实施各管控子系统和优化措施。

2.系统的架构设计

根据大型交通建筑的规模、面积、监测点数和管理方式等确定系统架构的层级，并确定是否需要区域管理。

3.系统的网络设计

能效管控系统涉及到的能源设施和相关设备较多，系统监测、控制等功能可能会用到不同的网络途径实现，因此对于网络的设计，各功能的网络实现是选用各自的网络还是选用共同的网络，需要考量不同网络设计的利弊，根据实际项目建设的需求确认。如选用智能配电与管控一体化装置，系统网络设计将大大简化。

4.系统接口

能源管理系统需要从其他系统接受数据信息，也需要与其他系统分享数据，所以对能源管理系统接口提出了安全性和兼容性的要求，本系统不得对其他重要系统造成安全方面的影响，在与其他系统共享数据的同时，还需要保障其他系统不能影响本系统的安全。

5.设备选型建议

能效管控一体化系统的整体功能目标需要不同层级设备的功能支撑，底层测控装置的选型在满足能耗和能效监测、环境参数监测、管控、数据传输等基本分项基、本功能要求外，测控装置的性能指标还必须满足国家对行业装置类设备的标准要求。测控装置选型前必须对系统的整体功能进行定位，以确保设备选型符合系统整体设计要求。测控装置选型时还应该尽量选择成套化设备，以便于工程设计和施工，减少接口协调工作。

6.建筑节能和改造建议

新建大型交通建筑大多采用高横梁、大空间、玻璃幕墙，美观大方、空间宽敞流畅，但是也导致空调能耗剧增，所以建议设计大型交通建筑时多采用节能措施。例如候车厅、站台设置顶光窗，减少照明用电；在站房顶棚上加隔热层，外围玻璃幕墙采用双层玻璃或贴膜、涂层等方式，减少阳光传热，减少空调能耗；在不影响建筑功能的前提下，对部分常开的进出口配置空气幕，不常开的进出口配置自动感应门，减少空调损耗；适当调整候车厅、售票厅等大空间的门窗布局和内部摆设，强化对CO2浓度探测，对新风量进行控制，并加强对候车厅、售票厅等大空间中间温度的监控。在过渡季节，采用全新风运行节能模式，充分利用穿堂风或辅助于送排风机，在不开启空调系统的情况下调节室内温度，节约能源。

四、既有大型公共建筑能源改造规划与实施建议

全国有很多大型公共建筑建成时间久远，在设计时，没有配套能效管控系统，甚至连简单的能源监测系统也没有。对于既有大型公共建筑的能源监测与管控方面改造提出如下建议：

1.先简单，后复杂

考虑到大型公共建筑的机电设施种类繁多、管理复杂、改造投资高、施工复杂，在对公共建筑进行节能改造时可以整体规划、分步实施。例如可以先选取一些风险低，施工方便，见效快的设备或系统作为试点，待成果良好时，再推广到其他设备或者系统，最后完成整个建筑的能效管控改造项目。

2.先监测，后管控

能效管控的核心思想是“监测—分析—管控”，但考虑到大型交通建筑能效管控改造风险、成本、施工方面的困难，提出先监测、分析，再管控的改造思路。

第一步，先对建筑用电、用水、用气等能耗设施配置能源监测装置，采集建筑内设施的能耗参数和运行参数，建立能源数据库，并对能耗数据进行深入分析，挖掘无效能耗，指导管理人员制定能源管理措施，优化管理流程，从而达到管理节能的效果。

第二步，通过前期收集的设备能耗数据和运行参数，建立起能效模型，配置智能管控装置，搭建起“监测—分析—管控”的能效管控平台。通过该平台不断完善建筑节能管控模式，降低公共建筑整体能耗、提高设施能源使用效率。

3.因地制宜，寻找合适的节能管理模式

大型交通建筑数量众多，分布广泛，用途也不同，导致各个建筑内的能耗设施、用能模式、运行参数大不相同。所以在对此类建筑进行能效管控项目改造时，我们应根据项目实际情况，采取不同的能效管控方案，制定出适合该项目的节能管理模式。

五、结语

能效管控一体化系统能有效节约能源，可广泛应用于新建和改造的各种规模航空港、火车站、汽车站等大型交通建筑，以及大型体育场馆、高等院校、政府机关、大型医院、城市综合体等大型公共建筑。