東方萬國企業(yè)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)

徐霜
（安科瑞電氣股份有限公司，上海市 201801）

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，做好公共建筑節(jié)能工作，對和帶動全社會節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，落實(shí)“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)"重大戰(zhàn)略具有重要意義。本文介紹東方萬國企業(yè)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(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)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)是世界上的大能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，統(tǒng)計(jì)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(fèi)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(jì)量先行。

    相關(guān)地方規(guī)范要求“建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)作為新建建筑設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)的組成部分，列入建設(shè)規(guī)劃；核工院三期工程屬于大型公共建筑辦公樓，上海能耗監(jiān)測設(shè)計(jì)依據(jù)主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能監(jiān)測工程技術(shù)規(guī)范。

2 設(shè)計(jì)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(jì)和開發(fā)，設(shè)計(jì)依據(jù)充分、標(biāo)準(zhǔn)完善。

    a.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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)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(yàn)收與運(yùn)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》

    b.各省市建筑用能監(jiān)測工程技術(shù)方案

DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

DBJ/T13-158-2012《福建省公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》

    c.能耗計(jì)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(jì)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(xiàng)目概況

    東方萬國企業(yè)中心項(xiàng)目占地面積：總用地約95530平方米，位于上海市浦東新區(qū)新金橋路1599號。本工程共包括標(biāo)準(zhǔn)廠房8幢、綜合辦公樓2幢和10KV 開關(guān)站2幢，另有部分配套展示用房，建筑面積為49352.07平方米，總建筑面積284340.98平方米。

    該建設(shè)項(xiàng)目含建筑單體E1#、E2#（二類高層辦公建筑）;A1#、A2#、B1#、B2#、B3#、C1#、C2#、D#（標(biāo)準(zhǔn)廠房為丙類高層廠房）；E1#（為多層丙類廠房）；E2#（地下車庫及區(qū)內(nèi)配套服務(wù)用房為一類停車庫）。玻璃幕墻面積為66500m2。

    其中A1#、A2#標(biāo)準(zhǔn)廠房及E1#、E2#辦公樓建筑總層為12層，建筑高度為50m，層高為3.9m；B2#、C1#、C2#標(biāo)準(zhǔn)廠房建筑總層為11層，建筑高度為49.65m，層高為4.1m；B1#、B3#、D#標(biāo)準(zhǔn)廠房建筑總層為10層，建筑高度為49.90m，層高為4.1m；E3#標(biāo)準(zhǔn)廠房建筑總層為2層，建筑高度為10.35m。

    該項(xiàng)目的用表情況如下：

4 設(shè)備選型

    a.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：變電所饋線不低于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、DL/T645

安裝位置：變電所所有回路。

安裝方式：嵌入式

    b.數(shù)據(jù)采集的功能

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

    2 能靈活設(shè)置各計(jì)量裝置通信協(xié)議、通信通道以及計(jì)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(jì)量裝置和傳輸設(shè)備的通信狀態(tài)，具故障報(bào)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(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1所示：東方萬國企業(yè)中心項(xiàng)目能耗系統(tǒng)站控管理層及網(wǎng)絡(luò)通訊層。現(xiàn)場總共有12個(gè)配電房，在每個(gè)配電房內(nèi)都配有通訊采集箱，通訊采集箱內(nèi)設(shè)有環(huán)網(wǎng)交換機(jī)及通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1

    該建設(shè)項(xiàng)目含建筑單體E1#、E2#（二類高層辦公建筑）;A1#、A2#、B1#、B2#、B3#、C1#、C2#、D#（標(biāo)準(zhǔn)廠房為丙類高層廠房）；E1#（為多層丙類廠房）；E2#（地下車庫及區(qū)內(nèi)配套服務(wù)用房為一類停車庫）。如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2所示：為東方萬國企業(yè)中心項(xiàng)目能耗管理系統(tǒng)現(xiàn)場一臺采集箱下端現(xiàn)場設(shè)備層（詳見通訊管理機(jī)1下端設(shè)備）。配電房內(nèi)的電力儀表直接以總線連接的方式連接至該配電房內(nèi)通訊管理機(jī)1上，水泵房、冷凍機(jī)房3和冷凍機(jī)房4內(nèi)的水表、能量表、煤氣表均通過總線的方式連接至通訊管理機(jī)1上，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合上傳；其中每根總線上儀表連接的數(shù)量<=32臺，以保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性；然后通過光纖環(huán)網(wǎng)的方式上傳至E1#樓一層監(jiān)控中心。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2

6 系統(tǒng)軟件模塊

    a.綜合能耗主界面

    反映建筑物當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算得到單位面積能耗；

    建筑物中的能耗分類雖然較多，但是能通過表計(jì)計(jì)量的主要有電、水、氣、可再生能源，界面下方顯示這四類能耗的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線；單擊每個(gè)分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面；

    可通過下拉框切換建筑物，建筑物圖片可根據(jù)項(xiàng)目要求替換；

    b.分類能耗主界面

    反映某分類能耗（例如電）當(dāng)日及昨日同期、當(dāng)月及上月同期、當(dāng)年及上年同期的用能及對比，增長百分比及增加值；

    反映某分類能耗過去48小時(shí)、過去31天、過去12個(gè)月、過去3年的用能趨勢；

    反映某分項(xiàng)能耗的當(dāng)月用能餅圖；

    反映某分類能耗當(dāng)年各月用能同比分析圖；

    c.分類能耗支路用能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

    可靈活選擇支路，并統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能；

    通過透視表功能強(qiáng)大，用戶可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序；

    統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點(diǎn)線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

    統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

    d.分類能耗支路分時(shí)段用能統(tǒng)計(jì)

   可對各支路分時(shí)段（尖、峰、平、谷）用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；

    通過在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中設(shè)置各分時(shí)段（尖、峰、平、谷）用能單價(jià)，可統(tǒng)計(jì)分時(shí)段用能的金額；

    此項(xiàng)功能需配合使用帶有復(fù)費(fèi)率功能的電力儀表；

    統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

    e.分類能耗支路非工作日用能

    統(tǒng)計(jì)對各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過系統(tǒng)靈活設(shè)置

    統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

    f.分類能耗支路同比分析

    統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能；

    g.分類能耗支路用能集抄

    查詢各支路任意兩個(gè)時(shí)間的表計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算出差值；

    時(shí)間精度到分鐘；

    h.分類能耗支路分時(shí)段用能趨勢分析

    可查詢?nèi)我恢纺扯螘r(shí)間內(nèi)的用能參數(shù)（例如電壓、電流、功率、功率因素、諧波等），具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關(guān)，查詢時(shí)不可跨月；

    數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標(biāo)操作放大、縮小、移動；可對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序（zui大值、zui小值）；

    數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel;

    i.分類能耗支路用能集抄

    將當(dāng)前支路與其下級支路的用能值進(jìn)行對比，計(jì)算出差值和相差百分比；

    當(dāng)兩者相差百分比超出特定值時(shí)以醒目顏色提示；

    此項(xiàng)功能主要是為了保證能耗計(jì)量體系的完整、數(shù)據(jù)的核對；

    j.部門用能績效考核

    在系統(tǒng)中設(shè)置每個(gè)部門的用能計(jì)劃值，并與實(shí)際值進(jìn)行比較

    k.分項(xiàng)、區(qū)域、部門用能界面

    l.配置選項(xiàng)

    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(xiàng)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(jì)、分時(shí)段用能統(tǒng)計(jì)、參數(shù)查詢功能；

    配置項(xiàng)目中使用到的所有計(jì)量儀表，保存計(jì)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(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)時(shí)涉及到的計(jì)量表計(jì)、所占比例、運(yùn)算方式等信息，可根據(jù)項(xiàng)目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項(xiàng)用能分析小模塊中的功能；

    配置各部門用能對應(yīng)的計(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例以及部門用能計(jì)劃，完成此項(xiàng)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(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例，完成此項(xiàng)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)東方萬國企業(yè)中心能耗運(yùn)行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(tǒng)一分析。

a.建立建筑能耗計(jì)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(shí)通過計(jì)量收費(fèi)、績效考核等管理措施鞏固節(jié)能改造成果。

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

c.再好的節(jié)能設(shè)備，管不住浪費(fèi)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(yùn)行策略，減少人為干預(yù)，集中管控，使節(jié)能設(shè)備正在實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

d.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，zui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，做好核工院三期公共建筑辦公大樓的節(jié)能工作，對和帶動節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1].住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部技術(shù)要求

[2].DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》