中美信托金融大廈（總體）建筑 能耗管理系統的設計與應用

摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節能大戶和節能重點，做好公共建筑節能工作，對促進和帶動全社會節能工作，實現節能減排目標，落實“轉方式、調結構"重大戰略具有重要意義。本文介紹中美信托金融大廈（總體）建筑綜合建筑，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能耗監測系統實現配電回路用電的實時。

關鍵詞：大型公共建筑；辦公樓；能耗監測系統； 

1 引言

      目前，我國已經是上的第二大能源生產國和消費國，統計顯示，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重，具有巨大的節能空間，建筑節能的推廣已經勢在必行，節能降耗，計量先行。

2 設計依據

      建筑能耗監測系統依照住房和城鄉建設部制定的《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統》設計和開發，設計依據充分、標準完善。

?住房和城鄉建設部技術要求

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統數據中心建設與維護技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設、驗收與運行管理規范》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統軟件開發指導說明書》

?能耗計量裝置及行業標準

DL/T 645-1997       多功能電能表通信規約

DL/T 645-2007       多功能電能表通信規約

CJ/T 188-2004       戶用計量儀表數據傳輸技術條件

GB/T 19582-2008   基于Modbus協議的工業自動化網絡規范

3 項目概況

      中美信托金融大廈（總體）建筑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行計量管理。整個能耗在線監測系統的總體架構由一個節能監管中心、多個現場采集計量系統組成，計量系統之間通過局域網進行通訊。設置能源管理中心，將各用能節點安裝的能源計量數據通過局域網傳至數據中心，軟件可依據不同權限訪問中心服務器，實時查看能耗情況。系統管理平臺軟件采用C/S結構，可以實現完整的管理、操作功能，對客戶端的用戶，在通過多種授權驗證后，同樣提供查詢、數據分析結果展示、管理、等功能。

4 設備選型

?多功能網絡儀表

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

通信協議：MODBUS-rtu

?數據采集的功能

1 提供計量裝置靜態信息人工錄入功能能按各計量裝置、各分類、分項能耗的關系進行設置；

2 能靈活設置各計量裝置通信協議、通信通道以及計量裝置名稱、配置位置等基本屬性；

3 能在線監測系統內各計量裝置和傳輸設備的通信狀態，具故障提示功能；

4 能靈活設置系統內各采集設備數據數據采集周期。不宜大于15min。

5 系統架構

      安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統以工作站主機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數據采集、開關狀態監測及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的系統。該系統主要采用分層分布式計算機網絡結構，如系統結構圖所示：中美信托金融大廈（總體）建筑能耗管理系統站控管理層及網絡通訊層。

系統結構圖

      該建設項目中美信托金融大廈（總體）建筑安裝的385塊多功能電表，電表通訊協議為標準MODBUS-RTU協議，配置多臺智能網關采集電表數據；第三方遠傳水表共112個,通訊協議，通訊協議為標準MODBUS-RTU協議。

6 系統軟件模塊

綜合能耗展示

      Acrel-5000能耗管理系統登陸成功進入主頁面，主頁面顯示該建筑的建筑圖片，建筑基本信息,建筑當月分項用電餅圖和各種能源的消耗量。根據所選的建筑，對其建筑圖片進行加載，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，默認為當天。

支路能耗概況

      Acrel-5000能耗管理系統可以根據分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當日和當月的用能峰值（電能對應大需量值）、當日用能、當月用能、當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），并顯示當前值、15分鐘內的大值和小值。

支路用能

      Acrel-5000能耗管理系統可以統計各支路某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。選擇需要查詢的支路，點擊‘加載數據’查看各支路用能趨勢，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢，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

      Acrel-5000能耗管理系統可以按照分項進行能耗統計與顯示。其中，日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當日與昨日能耗柱狀圖（藍色柱表示今日，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能耗值的支路。

分項用能

      Acrel-5000能耗管理系統可以統計各分項某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。選擇需要查詢的支路，‘加載數據’查看分項中各支路用能趨勢，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢。這里的支路都是通過基礎數據中分類分項的配置而來，默認查詢的是當月的能耗。

能耗數據同比環比分析

      Acrel-5000能耗管理系統可將各種類型（電、水、氣）和各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環比分析，檢驗節能效果，根據分析結果執行節能績效考核，以及節能目標的修正。

圖表導出

      Acrel-5000能耗管理系統可將分析的結果、繪制的圖、表導出到Excel中。

用戶管理

      Acrel-5000能耗管理系統用戶權限管理采用分級模式，為系統管理員、后勤管理人員、設備維護人員三級，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施。

      為了使實時系統能夠安全穩定運行，整個系統提供可靠的安全保護措施，所有的系統操作員能夠根據權限大小賦予某特性，這些特性規定了各個操作員對系統及各種活動的適用范圍，如用戶名，口令字，操作權限及操作范圍等特性。

?配置選項

      依照相關技術規范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調面積、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、生產廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監測參數信息，此處配置情況影響能耗統計、分時段用能統計、參數查詢功能；

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、對應的采集器、代碼、監測回路的名稱等信息；

配置分項能耗統計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據項目情況靈活配置，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域對應的計量儀表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區域能耗分析功能模塊

7 前景展望

      根據中美信托金融大廈（總體）建筑能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，統一分析。

?建立建筑能耗計量體系，把脈建筑能耗，發現能耗黑幕，節能改造更有針對性，同時通過計量收費、績效考核等管理措施鞏固節能改造成果。

?選擇節能設備（節能燈、變頻器、熱量回收裝置）。

?再好的節能設備，管不住浪費也無法發揮節能效果，通過增加自動化節能設備，制定設備運行策略，減少人為干預，集中管控，使節能設備正在實現節能。

?通過能耗監測系統提供的同環比分析數據量化節能改造成果，展現節能效果。

8 結束語

      大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節能大戶和節能重點，做好中美信托金融大廈的節能工作，對促進和帶動節能工作，實現節能減排目標具有重要意義。

參考文獻：

[1].住房和城鄉建設部技術要求

[2].DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監測系統工程技術規范》