安科瑞 黃飛蓉

摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能重點，做好公共建筑節(jié)能工作，對促進(jìn)和帶動全社會節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，落實“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”重大戰(zhàn)略具有重要意義。本文介紹武漢香格里拉大酒店辦公樓擴(kuò)建工程(二期)項目綜合建筑，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的實時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：大型公共建筑;辦公樓;能耗監(jiān)測系統(tǒng)

1 引言

目前，我國已經(jīng)是世界上的第二大能源生產(chǎn)國和消費國，統(tǒng)計顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的28%，在我國每年新建的20億平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑;而既有的建筑中，僅有4%采取了節(jié)能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪費非常嚴(yán)重，具有巨大的節(jié)能空間，建筑節(jié)能的推廣已經(jīng)勢在必行，節(jié)能降耗，計量先行。

目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)是靠人工定時抄表的方式統(tǒng)計用電及能源消耗狀況，這種方式存在數(shù)據(jù)滯后、時效性差、數(shù)據(jù)單一等問題，不能及時掌握各生產(chǎn)環(huán)節(jié)和重點能耗設(shè)備的實時能耗數(shù)據(jù)。企業(yè)能效管理信息系統(tǒng)在線監(jiān)測整個企業(yè)(集團(tuán))的生產(chǎn)能耗動態(tài)信息，并將這些能耗數(shù)據(jù)與相對應(yīng)的設(shè)備、車間、班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，現(xiàn)場運行管理人員可了解和掌握生產(chǎn)環(huán)節(jié)和重點設(shè)備的實時能耗狀況、單位能耗數(shù)據(jù)、能耗變化趨勢和實時運行參數(shù)等信息。

2 設(shè)計依據(jù)

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)依照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定的《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)》設(shè)計和開發(fā)，設(shè)計依據(jù)充分、標(biāo)準(zhǔn)完善。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部技術(shù)要求

《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》

《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》

《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)樓宇分項計量設(shè)計安裝技術(shù)導(dǎo)則》

《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)與維護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》

《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)、驗收與運行管理規(guī)范》

《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件開發(fā)指導(dǎo)說明書》

能耗計量裝置國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

DL/T 645-1997 多功能電能表通信規(guī)約

DL/T 645-2007 多功能電能表通信規(guī)約

CJ/T 188-2004 戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件

GB/T 19582-2008 基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范

3 項目概況

武漢香格里拉大酒店辦公樓擴(kuò)建工程(二期)項目能源消耗主要能耗為用電，對其配電室和樓層配電箱用電進(jìn)行計量管理。整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體架構(gòu)由一個節(jié)能監(jiān)管中心、多個現(xiàn)場采集計量系統(tǒng)組成，計量系統(tǒng)之間通過局域網(wǎng)進(jìn)行通訊。設(shè)置能源管理中心，將各用能節(jié)點安裝的能源計量數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)傳至數(shù)據(jù)中心，軟件可依據(jù)不同權(quán)限訪問中心服務(wù)器，實時查看能耗情況。系統(tǒng)管理平臺軟件采用C/S結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)完整的管理、操作功能，對客戶端的用戶，在通過多種授權(quán)驗證后，同樣提供查詢、數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示、管理、監(jiān)控等功能。

4 設(shè)備選型

4.1 多功能網(wǎng)絡(luò)儀表

功能：有功電度、電流、電壓、有功功率、功率因素

精度等級：不低于0.5級;互感器精度：不低于0.5級

電氣接口：RS-485

通信協(xié)議：MODBUS-RTU

4.2 數(shù)據(jù)采集的功能

提供計量裝置靜態(tài)信息人工錄入功能能按各計量裝置、各分類、分項能耗的關(guān)系進(jìn)行設(shè)置;

能靈活設(shè)置各計量裝置通信協(xié)議、通信通道以及計量裝置名稱、配置位置等基本屬性;

能在線監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)各計量裝置和傳輸設(shè)備的通信狀態(tài)，具故障報警提示功能;

能靈活設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各采集設(shè)備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集周期。不宜大于15min。

5 系統(tǒng)架構(gòu)

企業(yè)能效管理系統(tǒng)自動生成的多種能耗信息統(tǒng)計圖形、曲線和報表，如以日、周、月、年為周期的電、水、氣、煤等能耗統(tǒng)計報表，報表類型分為全礦、車間、重要耗能設(shè)備三個層次，為用戶提供能源消耗結(jié)構(gòu)和能源消耗成本分析依據(jù)，評估節(jié)能措施的效果和關(guān)聯(lián)影響。

系統(tǒng)提供綜合能耗/能效統(tǒng)計報表，采用菜單或光按鈕直接引導(dǎo)界面模式，圖形界面包括企業(yè)宏觀的能耗數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，快捷、直觀反映企業(yè)、生產(chǎn)車間、班組和重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)實時和歷史能耗/能效信息。

安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以工作站主機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：武漢香格里拉大酒店辦公樓擴(kuò)建工程(二期)項目能耗管理系統(tǒng)站控管理層及網(wǎng)絡(luò)通訊層。

建筑能源管理平臺由智能電表/水表、數(shù)據(jù)采集器、專用傳輸網(wǎng)絡(luò)以及中心服務(wù)器組成。

平臺實現(xiàn)了建筑能耗實時監(jiān)測和分析，提高了用戶用能管理水平，為上級主管部門提供能耗監(jiān)管依據(jù)。

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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該建設(shè)項目武漢香格里拉大酒店辦公樓擴(kuò)建工程(二期)項目安裝的268塊DTSD1352-C多功能電表，電表通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議，配置多臺智能網(wǎng)關(guān)采集電表數(shù)據(jù);第三方遠(yuǎn)傳水表共22個,通訊協(xié)議，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議。

建筑/企業(yè)能源管理系統(tǒng)旨在提高現(xiàn)有能源管理水平，對建筑/企業(yè)的日常運行維護(hù)和用戶耗能行為方式實施有效的管理，通過科學(xué)可行的能效改善策略實現(xiàn)節(jié)能。系統(tǒng)在能源供應(yīng)及傳輸系統(tǒng)實時監(jiān)控的基礎(chǔ)上，對建筑/企業(yè)能耗信息、環(huán)境信息、設(shè)備信息及運營信息進(jìn)行統(tǒng)計、分析，得出與能源消耗及能源效率相關(guān)的決策性數(shù)據(jù)和信息，幫助管理人員了解歷史和當(dāng)前的能源使用狀況，輔助管理人員作出正確的能效改善策略。

6 系統(tǒng)軟件模塊

6大專屬軟件模塊:建筑能耗數(shù)據(jù)采集、建筑能耗數(shù)據(jù)處理、建筑基本信息管理、建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)、建筑能耗統(tǒng)計系統(tǒng)、建筑能耗報表系統(tǒng)

5大獨立數(shù)據(jù)庫：建筑基本信息庫、能耗分類分項庫、監(jiān)測儀表信息庫、建筑能耗實時庫、建筑能耗歷史庫

4大安全配置：B /S軟件架構(gòu)、用戶權(quán)限配置、系統(tǒng)獨立組網(wǎng)、支持云端部署

綜合能耗展示

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Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)登陸成功進(jìn)入主頁面，主頁面顯示該建筑的建筑圖片，建筑基本信息,建筑當(dāng)月分項用電餅圖和各種能源的消耗量。根據(jù)所選的建筑，對其建筑圖片進(jìn)行加載，可以選擇時間查看建筑能耗情況，選擇建筑或時間后自動刷新，默認(rèn)為當(dāng)天。

支路能耗概況

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Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以根據(jù)分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當(dāng)日和當(dāng)月的用能峰值(電能對應(yīng)大需量值)、當(dāng)日用能、當(dāng)月用能、當(dāng)年用能以及昨天同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況;以柱狀圖顯示過去48小時、31天、12個月、3年的能耗情況;以曲線圖顯示15分鐘的負(fù)荷用能走勢(電表顯示功率曲線，流量表顯示流速曲線)，并顯示當(dāng)前值、15分鐘內(nèi)的大值和小值。

支路用能

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Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以統(tǒng)計各支路某段時間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。選擇需要查詢的支路，點擊‘加載數(shù)據(jù)’查看各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進(jìn)行查詢，并可以將支路用能顯示合計，以圖表形式顯示。

分項能耗概況

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Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以按照分項進(jìn)行能耗統(tǒng)計與顯示。其中，日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖(藍(lán)色柱表示今日，綠色柱表示昨日);用能餅圖顯示各分項過去31天的用能占比;堆積圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢;分項用能排名圖顯示被選中分項對應(yīng)能耗值排名前10位的支路。

分項用能

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Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以統(tǒng)計各分項某段時間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。選擇需要查詢的支路，“加載數(shù)據(jù)”查看分項中各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進(jìn)行查詢。這里的支路都是通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中分類分項的配置而來，默認(rèn)查詢的是當(dāng)月的能耗。

能耗數(shù)據(jù)同比環(huán)比分析

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Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可將各種類型(電、水、氣)和各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。

圖表導(dǎo)出

Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可將分析的結(jié)果、繪制的圖、表導(dǎo)出到Excel中。

用戶管理

Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)用戶權(quán)限管理采用分級模式，為系統(tǒng)管理員、后勤管理人員、設(shè)備維護(hù)人員三級，并對所有操作自動進(jìn)行帶時標(biāo)事件記錄，可建立良好的反事故措施。

為了使實時系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，整個系統(tǒng)提供可靠的安全保護(hù)措施，所有的系統(tǒng)操作員能夠根據(jù)權(quán)限大小賦予某特性，這些特性規(guī)定了各個操作員對系統(tǒng)及各種活動的適用范圍，如用戶名，口令字，操作權(quán)限及操作范圍等特性。配置選項

依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調(diào)面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析;

配置項目中使用的儀表的類型、型號、生產(chǎn)廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數(shù)信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計、分時段用能統(tǒng)計、參數(shù)查詢功能;

配置項目中使用到的所有計量儀表，保存計量儀表的地址、變比、對應(yīng)的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息;

配置分項能耗統(tǒng)計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據(jù)項目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項用能分析小模塊中的功能;

配置各部門用能對應(yīng)的計量儀表、運算方式、所占比例以及部門用能計劃，完成此項配置后將啟用部門能耗分析功能模塊;

配置建筑物中某用能區(qū)域?qū)?yīng)的計量儀表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

7 前景展望

根據(jù)武漢香格里拉大酒店辦公樓擴(kuò)建工程(二期)項目能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(tǒng)一分析。

建立建筑能耗計量體系，把脈建筑能耗，發(fā)現(xiàn)能耗黑幕，節(jié)能改造更有針對性，同時通過計量收費、績效考核等管理措施鞏固節(jié)能改造成果。

選擇節(jié)能設(shè)備(節(jié)能燈、變頻器、熱量回收裝置)。

再好的節(jié)能設(shè)備，管不住浪費也無法發(fā)揮節(jié)能效果，通過增加自動化節(jié)能設(shè)備，制定設(shè)備運行策略，減少人為干預(yù)，集中管控，使節(jié)能設(shè)備正在實現(xiàn)節(jié)能。

通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)提供的同環(huán)比分析數(shù)據(jù)量化節(jié)能改造成果，大程度的展現(xiàn)節(jié)能效果。

8 結(jié)束語

大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能重點，做好武漢香格里拉大酒店辦公樓的節(jié)能工作，對促進(jìn)和帶動節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)廣泛用于

1、辦公建筑(商務(wù)辦公、國家機(jī)關(guān)辦公建筑等)

2、商業(yè)建筑(商場、金融機(jī)構(gòu)建筑等)

3、旅游建筑(賓館飯店、娛樂場所等)

4、科教文衛(wèi)建筑(文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等)

5、通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等)

6、交通運輸建筑(機(jī)場、車站、碼頭建筑等)

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