绿色建筑的能效监测系统构建

何婷婷 史志鹏

摘 要：基于《绿色建筑评价标准》中节能与能源利用的相关条款，构建出绿色建筑全生命周期的全面能效监测系统，旨在为绿色建筑能效综合监测平台的开发提供参考依据，也为绿色建筑能效测评系统的进一步开发提供基础。

关键词：绿色建筑;能效监测;拓扑结构

中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）02-0094-03

Construction of Energy Efficiency Monitoring Systemfor Green Building

Abstract： Based on the relevant clauses of energy conservation and energy utilization in the Green Building Evaluation Standard， a comprehensive energy efficiency monitoring system for green buildings throughout the life cycle w constructed. The purpose is to provide a reference for the development of the comprehensive monitoring platform for energy efficiency of green buildings， and also to provide a basis for the further development of the energy efficiency evaluation system of green buildings.

Keywords： green building;energy efficiency monitoring;topological structure

隨着生活水平的不断提高，人们对自身居住的建筑也提出了更高的要求，传统的高能耗建筑已经不能满足其对居住舒适度和环境的基本要求，绿色建筑应运而生[1，2]。绿色建筑是实施建筑由传统高消耗型发展模式转向高效绿色型发展模式的必由之路，是当今世界建筑发展的必然趋势[3]。2014年，我国颁布实施了《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）和《绿色建筑评价技术细则》（GB 50378—2014），对绿色建筑的发展和评价给出了指导性的文件，然而《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）中的建筑节能评价指标也依然采用国标中的打分形式，并没有建立具体的能效测评体系和方法，而能效测评体系建立的基础就是进行建筑物能效监测[4，5]。

分析前人的研究结果发现，虽然国内很多学者也对建筑能耗的监测进行过相关研究，然而这些研究大多都只是选择建筑能耗中的某一部分作为切入点[6-8]，譬如暖通空调系统和照明与电气系统，所选择的建筑也大多是北方典型的集中供暖节能改造项目，而且监测时间大多只有一个采暖周期，这就使得其研究成果的应用受到了一定限制[9，10]。随着绿色建筑的不断发展，针对绿色建筑构建全面的能效监测系统，进而构建绿色建筑能效测评体系将是今后发展的主要方向。本文结合现行国家标准《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）中的节能与能源利用，构建适合绿色建筑全生命周期的、全面的能效监测系统，旨在为绿色建筑实时能效监测系统平台开发提供参考依据，也为进一步构建绿色建筑能效测评体系提供基础。

1 系统构建框架

根据《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）中关于绿色建筑节能与能源利用的相关评价指标，结合绿色建筑的特点，将指标细化分解为可实时监测的量化指标，分别从建筑与围护结构，供暖、通风与空调，照明与电气和能量综合利用四个方面进行量化指标构建，具体如图1所示。

2 监测方法与监测周期

2.1 建筑与围护结构相关参数

因建筑是一次性产品，并且其相关属性在一定周期内具有相对稳定性，因此，建筑与围护结构的相关参数采用基本资料收集的方法，不进行实时监测，通过相关公式计算所需参数，并和规范数值进行对比即可。

2.2 供暖、通风与空调相关参数监测

因为空调能耗几乎占据建筑总能耗的35%以上，因此该系统监测是整个能效监测系统的核心部分。主要监测内容包括电量、流量、热量、温度和水量，监测指标包括热交换站总电量、管道总热量、循环水泵耗电量、管道水流量、单元楼楼道入口处的管道总热量和水流量、用户家中温度和室外温度。

本监测系统的数据采集间隔不大于30min，数据采集节点依据采集数据类型而定，数据传输采用通信方式支持RS-485总线和GPRS无线传输协议的方式。所采集数据采用XML格式打包进行数据处理和远程传输，并配备外置TF卡用以对数据的存储。

2.3 照明与电气相关参数监测

该子系统的监测内容包括照明插座用电、空调用电、动力用电和其他特殊用电四个方面。采用分类分项的计量原则设计监测指标，分一级子项和二级子项两个层次设计。数据采集采用分类分项的方法，利用各种智能化仪表完成采集工作，采集点的布置遵守建筑总能耗分类分项结构图，参照建筑系统能耗模型结构图完成，采用标准化数据通讯接口RS485进行数据传输。

2.4 能量综合利用

该模块主要考虑新风系统、排风系统和可再生能源利用三个方面。采集的参数包括新风系统送风量、新风系统与排风系统的温差、可再生能源所产生的能量利用在整个建筑能耗中的占比。将参数监测结果与《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）中的参数限制进行比较，评价建筑能量综合利用程度。

3 系统结构设计

绿色建筑能耗监测系统的拓扑结构如图2所示。

从图2可知，绿色建筑能耗监测系统主要分为数据采集层、通讯层和主站层。

数据采集层主要负责分类分项数据的采集，利用各类智能仪表实时采集数据。通讯层主要是负责将数据采集层采集的数据进行传输，该层主要包括数据采集器、网络交换机和通讯管理机，以及各种有线和无线设备。可以将不同类型、不同格式的主句进行统一转换并共享，传输到数据库中进行数据分析和结果展示。主站层主要包括信息发布屏幕、平台管理站、应用服务器和数据库服务器及Web服务器、防火墙等各类网络设备。平台各个用户可以进行统一身份认证后，登录平台查看当前建筑能耗情况，也可以将数据进行统一格式转换后打包上传到数据中心，进行数据的深度分析和建筑总耗能的统计。

4 结论和讨论

本文基于《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）中節能与能源利用的相关条款，构建出绿色建筑全生命周期的全面能效监测系统，旨在为绿色建筑能效综合监测平台的开发提供参考依据，为绿色建筑能效测评系统的进一步开发提供基础。

本文只是构建了绿色建筑能效监测系统的参数体系，并对该系统的拓扑结构进行设计，并没有进行平台的进一步开发和设计，今后将主要从这方面进行深入研究。

参考文献：

[1]姚庆梅，郭亚，张永坚，等.北方既有采暖居住建筑能效测评方法研究[J].建筑电气，2016（11）：47-51.

[2]钱吉红.分布式光伏发电系统能效测评关键技术研究与开发[D].长沙：湖南大学，2016.

[3]马俊.广西地源热泵系统能效测评与节能效益分析[J].建筑节能，2018（46）：88-90.

[4]王建玉.基于绿色建筑的能效测评推进机制研究[J].浙江建筑，2018（12）：39-41.

[5]耿震岗.强化能效测评标识与绿色建筑评价促进可再生能源利用[J].山西能源与节能，2008（50）：25-26.

[6]黄春美.公共建筑能效测评中PKPM的应用[J].研究探索，2018（5）：49-51.

[7]郭亚.既有采暖居住建筑节能改造能效监测技术研究[D].济南：山东建筑大学，2017.

[8]董飞翔.大型公共建筑能耗监管与节能优化信息化平台研究[D].西安：长安大学，2017.

[9]高世康，高云峰，王欢欢，等.太阳能热水系统的能效测评现状分析[J].区域供热，2016（3）：83-87.

[10]景明明.光伏水泵系统的能效测评研究[D].昆明：云南师范大学，2017.