基于節(jié)能減排理念的校園電氣設(shè)計(jì)研究

安科瑞 陳聰

摘要 我國(guó)“十三五”規(guī)劃綱要中明確提出建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，因此為貫徹節(jié)能減排相關(guān)規(guī)劃，在校園電氣設(shè)計(jì)中，要重點(diǎn)關(guān)注節(jié)能降耗，優(yōu)化相關(guān)設(shè)計(jì)。本文以某新建學(xué)校工程為例，探討了該工程電氣設(shè)計(jì)中采用的節(jié)能減排技術(shù)設(shè)計(jì)，包括供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)、智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光伏發(fā)電、新型電氣設(shè)備、建設(shè)校園節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)等措施，為高校校園節(jié)能減排建設(shè)起到一定探索意義和參考作用。

關(guān)鍵詞 節(jié)能減排 校園電氣設(shè)計(jì) 節(jié)約型校園 綠色建筑

一、引言

國(guó)務(wù)院《十三五節(jié)能減排綜合工作方案》中明確提出了節(jié)能減排的發(fā)展理念，住建部也相應(yīng)發(fā)布了《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。《工作方案》對(duì)未來(lái)五年全國(guó)節(jié)能減排工作做了全面部署和細(xì)致安排，明確了“十三五”時(shí)期節(jié)能減排總體目標(biāo)，是指導(dǎo)新時(shí)期全國(guó)節(jié)能減排工作深入開(kāi)展的綱領(lǐng)性文件。

近幾年來(lái)，隨著全國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力資源的需求量持續(xù)增大，導(dǎo)致社會(huì)整體的電力資源也愈發(fā)緊缺。但國(guó)家發(fā)電結(jié)構(gòu)仍然以火力發(fā)電為主，不可避免存在投入成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，節(jié)能減排就成了未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，為了減緩用能緊張、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，加強(qiáng)電氣設(shè)計(jì)節(jié)能化已成為當(dāng)前建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)注重點(diǎn)。

高校教育工作對(duì)于社會(huì)發(fā)展起著重要推進(jìn)作用，但高校擴(kuò)招過(guò)程中，能源浪費(fèi)也一直與之相伴。截止當(dāng)前，據(jù)統(tǒng)計(jì)，高校年耗能量當(dāng)前已占據(jù)社會(huì)總能耗的8%，那么作為國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略的重要組成部分，高校的節(jié)能減排工作十分重要。本文中以某新建學(xué)校為例，探討其電氣設(shè)計(jì)中部分節(jié)能化設(shè)計(jì)，確定其對(duì)于節(jié)能型建筑電氣設(shè)計(jì)的參考價(jià)值。

二、案例分析

以某實(shí)驗(yàn)學(xué)校為例，作為新建學(xué)校，該學(xué)校*以省綠色示范校園為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)劃總建筑面積達(dá)41970㎡。本工程電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括10kV/0.4kV變配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明及動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)、建筑物防雷接地及安全措施、安防系統(tǒng)、綜合布線(xiàn)系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。其中采用的節(jié)能降耗措施主要有：

光伏發(fā)電：光伏建筑整體化技術(shù)的使用能夠降低建筑的電力消耗。在小學(xué)部和中學(xué)部部分屋頂裝設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，總裝機(jī)容量為146.575kWP，光伏白天所發(fā)電能為學(xué)校優(yōu)先使用，發(fā)電不足或晚上不發(fā)電時(shí)由市電作為學(xué)校的補(bǔ)充用電。146.575kWP光伏電站年發(fā)電量可達(dá)17萬(wàn)度。

智能照明及空調(diào)系統(tǒng)：采用空調(diào)、照明智能控制，結(jié)合校園綜合能效管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)定時(shí)通斷，在自然光滿(mǎn)足使用要求或者深夜時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)燈具，避免學(xué)校教室、圖書(shū)館等場(chǎng)所可能存在“空調(diào)常開(kāi)，燈具長(zhǎng)明”一類(lèi)的現(xiàn)象，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。

配備電動(dòng)汽車(chē)充電樁：校內(nèi)安裝配備有50臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)充電樁，用于方便電動(dòng)汽車(chē)停放及充電使用，鼓勵(lì)老師購(gòu)置新能源汽車(chē)，這樣不僅節(jié)約能源，同時(shí)也可減少汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的污染。

預(yù)付費(fèi)管理：校內(nèi)宿舍及商配均配備預(yù)付費(fèi)智能電表，通過(guò)這樣的繳費(fèi)用電方式，合理提高了學(xué)生節(jié)能意識(shí)，減少了宿舍內(nèi)亂用濫用水電的現(xiàn)象。另外宿舍專(zhuān)用智能終端還配備有大功率限電、惡性負(fù)載禁用、時(shí)間管理等功能，進(jìn)一步保障了宿舍用電安全和節(jié)約。

能效管理平臺(tái)：校內(nèi)智能電表、水表、充電樁、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置統(tǒng)一上傳至AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺(tái)，由平臺(tái)集中展示校園用能情況，結(jié)合往年數(shù)據(jù)更清晰的了解校園用能規(guī)律及節(jié)能方向。

三、方案建議

圖1 安科瑞能效管理方案拓?fù)?/span>

安科瑞能效管理方案由設(shè)備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層組成。

設(shè)備層（水電表、空調(diào)控制器等末端設(shè)備）通過(guò)RS485專(zhuān)線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)（Lora）通訊。

傳輸層（邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)）可通過(guò)RS485專(zhuān)線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通訊采集末端設(shè)備數(shù)據(jù)，并以以太網(wǎng)或4G、NB等方式通過(guò)校園網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)層。

數(shù)據(jù)層（一般部署在校園服務(wù)器中）處理傳輸層上傳數(shù)據(jù)，并為服務(wù)層業(yè)務(wù)做服務(wù)，可與校園一卡通系統(tǒng)和其他相關(guān)系統(tǒng)做數(shù)據(jù)對(duì)接。

服務(wù)層（一般部署在校園服務(wù)器中）提供數(shù)據(jù)查看、預(yù)付費(fèi)管理、惡性負(fù)載管理、作息時(shí)間管理、分布式光伏監(jiān)測(cè)等功能。

四、平臺(tái)介紹

圖2 AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺(tái)功能拓?fù)?/span>

圖3 AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺(tái)駕駛艙展示圖

首頁(yè)/綜合數(shù)據(jù):綜合展示校園能源用能概況，包括異常報(bào)警情況（數(shù)據(jù)異常/設(shè)備異常）、水、電等能源用能情況、校園3D模型定制、并可加入校園用能數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)展示。

 圖4 AcrelEMS-EDU校園3D模型圖

    用電綜合監(jiān)控：對(duì)校園35KV-10KV-0.4KV各級(jí)用能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析；對(duì)進(jìn)線(xiàn)電能質(zhì)量及關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)室電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析；對(duì)變配電室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警；能夠?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行監(jiān)控，保證用電安全和穩(wěn)定。

用水綜合監(jiān)控：對(duì)覆蓋校區(qū)所有建筑的總進(jìn)水量進(jìn)行一級(jí)計(jì)量；對(duì)單棟建筑進(jìn)水量進(jìn)行二級(jí)計(jì)量。個(gè)別實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行三級(jí)計(jì)量監(jiān)測(cè)。通過(guò)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)水表計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析水平衡情況，存在異常水情時(shí)能夠立即發(fā)出警情。

商業(yè)/宿舍預(yù)付費(fèi)：對(duì)校園內(nèi)的各類(lèi)商鋪用水、用電進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理。對(duì)學(xué)生宿舍用電進(jìn)行定時(shí)用電控制、違規(guī)電器使用監(jiān)測(cè)和預(yù)付費(fèi)管理。

分布式光伏監(jiān)測(cè)：提供光伏電站運(yùn)行監(jiān)視，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)，逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)，光伏電站配電監(jiān)測(cè)，逆變器曲線(xiàn)分析等功能。

空調(diào)節(jié)能監(jiān)管：實(shí)現(xiàn)對(duì)中央空調(diào)的用能監(jiān)測(cè)和分體式空調(diào)的用電監(jiān)測(cè)及控制。

路燈/照明智能監(jiān)管：實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)照明和室外路燈照明的用電監(jiān)測(cè)和照明控制，可按照預(yù)先設(shè)定的邏輯進(jìn)行自動(dòng)管理或遠(yuǎn)程群控管理。

校園能耗分析：能夠?qū)崿F(xiàn)能耗監(jiān)管、能耗查詢(xún)、能耗報(bào)警、能耗公示、能耗審計(jì)等功能，能夠幫助學(xué)校清晰、直接的了解到用能情況，并輔助學(xué)校做好審計(jì)公示工作。

校園用能分析報(bào)告：能夠?qū)φw用能、整體監(jiān)管和計(jì)量設(shè)備工作狀態(tài)、同比數(shù)據(jù)、環(huán)比數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，幫助校方了解到校園綜合能效情況。

綜合手機(jī)端：相關(guān)人員可通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端的方式隨時(shí)登陸能源管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校內(nèi)各類(lèi)能源系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量、監(jiān)測(cè)、控制、狀態(tài)反饋、報(bào)警等功能，對(duì)校園水電等能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管。

五、討論及思考

資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)中，建筑能耗控制，電氣設(shè)計(jì)節(jié)能化已經(jīng)成為當(dāng)前電氣工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。而AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理方案等中的能耗統(tǒng)計(jì)、分析體系，宿舍商鋪用電預(yù)付費(fèi)管理、路燈空調(diào)等公用設(shè)備管控、宿舍大功率電器及惡性負(fù)載設(shè)備限制、用水綜合監(jiān)管等節(jié)能減排相關(guān)功能，對(duì)校園節(jié)能減排具體重要參考價(jià)值，用于相關(guān)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，可對(duì)節(jié)能環(huán)保理念進(jìn)行合理實(shí)踐，協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，盡快實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。