某金融大廈（總體）建筑能耗管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用
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)能要點，做好公共建筑節(jié)能工作，對帶動全社會節(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。本文介紹某金融大廈（總體）建筑綜合建筑，采用智能電力儀表采集配電現(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。
1 引言
目前，我國已經(jīng)是世界上的大能源生產(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。
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)與維護技術(shù)導(dǎo)則》
《國家機關(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
某金融大廈（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(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
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
數(shù)據(jù)采集的功能
1 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)系進行設(shè)置；
2 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；
3 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；
4 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)
安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以工作站主機、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網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：某金融大廈（總體）建筑能耗管理系統(tǒng)站控管理層及網(wǎng)絡(luò)通訊層。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
該建設(shè)項目某金融大廈（總體）建筑安裝的385塊多功能電表，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112個,通訊協(xié)議，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議。
6 系統(tǒng)軟件模塊
綜合能耗展示
Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)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(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
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)Z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Z大值和Z小值。
支路用能
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(tǒng)可以按照分項進行能耗統(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
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
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)備維護人員三級，并對所有操作自動進行帶時標(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)某金融大廈（總體）建筑能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(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，Z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)能要點，做好某金融大廈的節(jié)能工作，對帶動節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。
