【摘要】：針對大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問題,，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、通訊技術(shù),、計(jì)量控制技術(shù)等信息化技術(shù),，實(shí)現(xiàn)能源資源分類分項(xiàng)計(jì)量和能源資源運(yùn)行監(jiān)管功能，清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀,；實(shí)時(shí)監(jiān)測各供電回路的電壓,、電流和功率等電力參數(shù)，識別有效負(fù)荷與無效能耗,，從而可通過技術(shù)或行為節(jié)能方式,，實(shí)現(xiàn)建筑的有效節(jié)能。
【關(guān)鍵詞】：住房,；節(jié)能,；能耗；綠色建筑,；
0 引言
隨著社會的發(fā)展,，能源的消耗量也在迅速增長,，特別是建筑能耗的增長特別迅速，已經(jīng)成為除工業(yè),、交通外的第三大能源消耗,。按照當(dāng)前建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，在若干年后社會的能源產(chǎn)出將無法滿足能源的需求,，所以減小能源的消耗量是一個(gè)十分重要的且需要盡早解決的問題,。在建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗量占據(jù)了很大的份額,，雖然其總能耗量遠(yuǎn)不如住宅建筑消耗量大,，但是單位面積的能耗消耗量十分巨大，所以大型公共建筑的節(jié)能工作具有很大的潛力,。大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況,，為提出有效的節(jié)能減排政策與決策奠定基礎(chǔ)，隨著中國城市化進(jìn)程的推進(jìn),、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，我國建筑能耗總量呈持續(xù)增長的態(tài)勢，并且增長速度有越來越快的趨勢,。如果任由建筑能耗照此速度增長,，必然給中國能源供應(yīng)安全帶來的壓力，因此建筑節(jié)能勢在必行,。
本文以國家機(jī)關(guān)事務(wù)局潘莊部級干部住房項(xiàng)目為例，通過能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建,、數(shù)據(jù)采集與分析等,，介紹了能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在住房建筑中的應(yīng)用。
1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)
國家機(jī)關(guān)事務(wù)局潘莊部級干部住房項(xiàng)目位于北京海淀區(qū)潘莊地區(qū),，東臨國管局潘莊14號小區(qū),，南臨三虎橋南路，西臨三虎橋南路六號院一號樓,，北臨北京市第二市政工程公司,。本項(xiàng)目采集5棟住房樓的電表數(shù)據(jù)，每棟樓采集11只安科瑞AMC96系列儀表和19只安科瑞DTSD1352系列儀表,，整個(gè)項(xiàng)目共采集55只安科瑞AMC96系列儀表和95只安科瑞DTSD1352系列儀表數(shù)據(jù),。
整個(gè)住房建筑智能化系統(tǒng)建設(shè)滿足目前應(yīng)用為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮到今后智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢,，國家機(jī)關(guān)事務(wù)局潘莊部級干部住房智能化系統(tǒng)需具備技術(shù)先進(jìn)性,、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、結(jié)構(gòu)合理性,、使用可靠穩(wěn)定性,、可擴(kuò)展性,。分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的總體架構(gòu)由一個(gè)節(jié)能監(jiān)管中心、若干個(gè)現(xiàn)場采集計(jì)量系統(tǒng)組成,，各采集計(jì)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，將每棟住房讀取的能源計(jì)量數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)傳至數(shù)據(jù)中心,，住房建筑管理專員依據(jù)不同權(quán)限可訪問中心服務(wù)器,，實(shí)時(shí)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(shí)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(yàn)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。并為后期綠色建筑的申辦打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
2 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
整個(gè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以《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用電分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為基礎(chǔ)，建設(shè)符合用戶實(shí)際需求的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng),，系統(tǒng)完成了整個(gè)住房建筑能耗計(jì)量儀表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝,，實(shí)現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示的功能,。整個(gè)系統(tǒng)包括能耗數(shù)據(jù)的原始采集、能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸,、能耗數(shù)據(jù)的在線分析診斷等,，通過能耗計(jì)量裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集,；通過通訊管理機(jī)的安裝,，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸；通過能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù),，形成可視化趨勢,，確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因；通過后期的配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運(yùn)營管理模式,，進(jìn)行節(jié)能降耗,；通過節(jié)能降耗前后數(shù)據(jù)對比，查看節(jié)能降耗實(shí)施效果。
2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集
能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個(gè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ),，是整個(gè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素,，指依據(jù)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分，分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的一類或多類再細(xì)分為若干項(xiàng),。如電能又可以分為4類分項(xiàng),，插座照明用電，空調(diào)用電,，特殊用電和動力用電,，且每一個(gè)分項(xiàng)又可再分為若干子項(xiàng)。插座照明用電包括了建筑內(nèi)部主要工作區(qū)域照明,，普通設(shè)備用電等,。可細(xì)分為插座照明用電,，應(yīng)急照明及走廊用電,，室外照明用電三個(gè)子項(xiàng)?？照{(diào)用電主要是指為建筑內(nèi)部提供制冷和制熱所消耗的電能,，其也包括兩個(gè)子項(xiàng)，冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用,。動力用電是為建筑內(nèi)提供動力服務(wù)使用的電能,，包括電梯用電、水泵用電,、通風(fēng)機(jī)用電三個(gè)子項(xiàng),。這些分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算和存儲，并定時(shí)與數(shù)據(jù)中心建立連接發(fā)送原始數(shù)據(jù),。本項(xiàng)目中,，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分類,、分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本建筑中用電計(jì)量采用多功能電度表,，在各樓層照明配電箱,、空調(diào)配電箱、動力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表,，實(shí)現(xiàn)電能的分項(xiàng)采集,。
多功能電表采用交流采樣技術(shù)，能分別測量電網(wǎng)中的電流,、電壓,、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率,。帶RS-485通訊接口,，采用Modbus-RTU通信協(xié)議，所有多功能電表有功電度計(jì)量精度達(dá)到0.5級,，
2.2 數(shù)據(jù)傳輸
數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過Internet遠(yuǎn)程通訊方式將能耗原始數(shù)據(jù)從有離散分布的建筑群上傳到數(shù)據(jù)中心,，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成原始數(shù)據(jù)存儲的過程,。在該過程中,，數(shù)據(jù)采集器將定時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，形成可擴(kuò)展標(biāo)示語言（XML）格式的數(shù)據(jù)包,，數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對應(yīng)的建筑信息和采集器信息等,。采集器還要對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的安全并進(jìn)行上傳工作,。整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)場計(jì)量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò)以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng),，現(xiàn)場計(jì)量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)量采集裝的手拉手式的連接,，終接入采集器,，每路485總線連接計(jì)量采集裝置的數(shù)量在20只左右；采集器與住房管理中心之間通過建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸,，整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
2.3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)
能耗綜合主界面
通過綜合能耗主界面可以反映建筑當(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；界面下方顯示這能耗的當(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,。
分項(xiàng)用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
將電耗進(jìn)行逐時(shí),、逐日、逐月,、逐年統(tǒng)計(jì),。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用餅圖、柱狀圖,、線圖,、區(qū)域圖等各種圖形展示方式，直觀反映各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值,、趨勢和分布情況,。
用電支路趨勢分析
統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各設(shè)備電能消耗,，準(zhǔn)確定位用電消耗重點(diǎn)回路,，制定節(jié)能績效考核制度,，推動節(jié)能降耗的真正有效執(zhí)行。為用能重點(diǎn)設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案,，長期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過程中的能效分析評估結(jié)果,，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù),。
能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析
將各種類型和各主要耗能設(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(yàn)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,。
能耗數(shù)據(jù)分時(shí)統(tǒng)計(jì)
將能源類型、負(fù)載類型,、區(qū)域能耗按照時(shí)間區(qū)分,，按時(shí)、天,、月,、年、工作日,、非工作日等對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行全fang位對比分析,，掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r(shí)段設(shè)置峰,、平、谷,，統(tǒng)計(jì)各時(shí)段能耗,，降低閑時(shí)能耗。
電能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警
通過高精度智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)自動化全實(shí)時(shí),、高密度的實(shí)時(shí)用能監(jiān)測,，減少用能的“跑、冒,、滴,、漏”和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場儀表的回傳數(shù)據(jù),，對電能進(jìn)行合理的管控和預(yù)警,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的用電異常，隨時(shí)處理,。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值,，超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動記錄,。
3,、能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的意義
大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是按照國家機(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)的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行設(shè)計(jì)的一個(gè)多層次，多功能，跨區(qū)域,，可雙向交換信息的復(fù)雜系統(tǒng),。通過搭建這樣的能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑的能耗使用情況，通過能耗數(shù)據(jù)的分類分項(xiàng)計(jì)算,，數(shù)據(jù)的分時(shí)統(tǒng)計(jì),，公共展示平臺等，能促使國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運(yùn)行管理水平,，為*制定切實(shí)有效的政策和決策提供參考和有力的支持,，并過能源綜合管理系統(tǒng)軟件對各電能計(jì)量點(diǎn)的用電量實(shí)施在線計(jì)量、動態(tài)監(jiān)測,、集中管理,、科學(xué)考核，通過有效的末端監(jiān)控管理,，綜合性地實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能,，為高能耗建筑的進(jìn)一步節(jié)能改造提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1]《能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝圖冊》
