公共建筑能源綜合管理節能改造技術及應用方案
1 引言
全球暖化造成生態環境改變，企業在追求永續經營的同時，更要責無旁貸的承擔“節能減排”的社會責任，愛護我們的地球！Acrel(安科瑞)公司肩負環保、節能、愛地球的企業使命，擁有動力能源、視訊數碼墻、工業自動化等領域的堅強技術團隊針對中國的節能減排需求，提供量身訂作的整體解決方案。
2 建筑能耗分析
建筑綜合能源分析發現,空調約占45%、照明約占29%、自動扶梯約占10%、動力其它設備約占16%，可見空調、照明、電扶梯之耗電為主要之耗能。
節能預估如下：
1）冷機和熱泵：預計實施節能后平均節能10%；
2）循環水泵：預計實施節能后平均節能30%左右；
3）AHU、FAU、SFU：預計實施節能后平均節能35%左右；
4）照明節能系統：改造后節能估達12％。
5）自動扶梯系統：改造后節能預估達30%
3 系統方案設計
針對建筑節能方面的措施，采用安科瑞公司的建筑能耗分析管理系統，工程項目范圍包括照明節能系統、水泵節能系統、AHU節能系統、SF節能系統、中央空調主機系統、電力需量系統等多系統整合，通過統一的監控平臺和可靠的能量管理系統，實現對能源的綜合管理；通過分析、共享各種數據，加強對用電設備和電量的監管，實現用電科學計量，指導各項節能工作有效的展開，最終實現節能效益的最大化。
3.1系統構成
能耗分析管理系統是指通過對國家機關辦公建筑和大型公共建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸等手段及時采集能耗數據，實現重點建筑能耗的在線監測和動態分析功能的硬件系統和軟件系統的統稱。其中，分類能耗是指根據國家機關辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類劃分進行采集和整理的能耗數據，如：電、燃氣、水等。分項能耗是指根據各類能源的主要用途劃分進行采集和整理的能耗數據，例如，電量分項能耗應當包括：照明插座用電、空調用電、動力用電、特殊用電。
3.2數據傳輸技術
建筑物能耗監測系統的自動計量裝置所采集的能耗數據，通過RS485接口，并采用TCP／IP通信協議自動并實時上傳給數據中心，以保證數據得到有效的管理和支持高效率的查詢服務，同時數據傳輸采取一定的編碼規則，實現數據組織、存儲及交換的一致性。
3.3數據中心
數據中心也就是數據庫，接收并存儲其管理區域內監測建筑的能耗數據，并對其進行處理、分析、展示和發布。數據中心具備設置數據更新的時間間隔，訪問歷史數據，報警，打印報表，實時與歷史曲線，圖表的繪制，并預留相應擴展功能。
3.4系統結構
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的一種或多種結合的最優化的組網方式，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監控系統。開放性、網絡化、單元化、組態化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能一體化結構。建立如下層次結構：
3.5系統功能
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統的能耗數據采集方式包括人工采集方式和自動采集方式。通過人工采集方式采集的數據包括建筑基本情況數據采集指標和其它不能通過自動方式采集的能耗數據，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過自動采集方式采集的數據包括建筑分項能耗數據和分類能耗數據，由自動計量裝置實時采集，通過自動傳輸方式實時傳輸至數據中心。
3.6大型公建或樓宇建筑的信息管理
系統提供標準的手工信息錄入界面，可對各棟監控建筑的基本信息進行整理和錄入，并支持手工錄入歷史能耗數據的功能。
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統的數據庫建立也完全依據114號文，根據建筑的使用功能和用能特點，將國家機關辦公建筑和大型公共建筑分為如下8類：
1、辦公建筑 2、商場建筑
3、賓館飯店建筑 4、文化教育建筑
5、醫療衛生建筑 6、體育建筑
7、綜合建筑 8、其它建筑
3.6.1能耗數據的實時監測
系統采集站定時采集各監控點的儀表參數并上傳至本地建筑能耗分析管理系統數據庫，用戶可于當地實時查詢能耗監測情況。
3.6.2建筑分類能耗分析
系統在完成數據處理與上傳的同時，將建筑能耗進行分類分析，該部分功能符合114號文的定義，即將建筑能耗分類為如下六類：
1、耗電量
2、耗水量
3、耗氣量（天然氣量或者煤氣量）
4、集中供熱耗熱量
5、集中供冷耗冷量
6、其他能源應用量（如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等）
3.6.3電量分項能耗分析
照明插座用電：為建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電。
空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。
動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電。
特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。
建筑總能耗為建筑各分類能耗（除水耗量外）所折算的標準煤量之和。
總用電量＝∑各變壓器總表直接計量值
分類能耗量＝∑各分類能耗計量表的直接計量值
分項用電量＝∑各分項用電計量表的直接計量值
單位建筑面積用電量＝總用電量/總建筑面積
單位空調面積用電量＝總用電量/總空調面積
3.6.4用能情況的同、環比分析
統計建筑或片區能耗的時用量、日用量和年用量，以曲線圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報表輸出。
3.6.5建筑節能輔助診斷
系統可提取各能耗數據進行同、環對比分析，確立標桿值并對各監控點的能耗情況進行能耗水平判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報告。
3.7大型公建電能計量宜采用智能電力監控儀表
大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內部管理電表，不宜用收費電
表。兩者主要特點歸納如下（見表1）。
電力儀表在用戶安裝收費電表的基礎上，考慮內部電能計量與節能管理的需要安裝，用于內部電能管理。因此用戶可自主選擇采購，但應注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各樓層或各功能區的分項電能數據的采集，通過后臺電能管理系統完成對大型公共建筑的電能分項計量。
4 應用案例
上海浦東某圖書館是一個高能耗大型公共建筑，總建筑面積60885平方米,消耗的能源主要為電、水，還有少量的燃氣、柴油等，柴油發電機是作為應急電源之用。該項目能耗監測系統采用三層網絡結構，各樓層對用電進行分類、分項計量，各樓層及總供水管道、燃氣、柴油管道都安裝有測量儀表，以實現對能耗的實時采集與監控。所有的智能測量儀表均通過現場總線進行組網，在監控室對現場各回路能耗狀況實現集中監控與管理。
該項目中采用研祥工業計算機作為監控主機，并附帶液晶顯示器、打印機等設備，山特UPS電源在整個系統發生供電問題時，可在一定時間內保證站控管理層設備的正常運行。數據采集終端采用高可靠性、帶有現場總線連接的智能測量儀表。對于圖書館供配電系統，低壓進線回路和重要回路安裝ACR系列多功能電力儀表，普通饋線回路及照明配電箱中安裝ADL系列導軌式電能表，儀表外形如圖1所示。
ACR系列多功能電力儀表具有全面的三相交流電量測量、復費率電能計量、四象限電能計量、2～31次諧波分析、電網質量分析、遙信輸入、遙控輸出及網絡通訊功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控及電能管理，廣泛應用于低壓聯絡柜、出線柜、動力柜等場合。而ADL系列導軌式安裝電能表除能采集基本電能參量外還具有體積小巧、安裝方便等優點，ADL100單相電能表結構尺寸為4模數，與微型斷路器一起安裝于照明配電箱中，如圖2所示，ADL300三相電能表為7模數結構，主要應用于動力柜中，安裝方式如圖3所示，極大的方便了用電自動化管理。
圖2 ADL100應用安裝示例 圖3 ADL300應用于動力柜中
該能耗監測系統通過現場設備和通信系統提供的傳輸通道，完成對各用電回路、供水、燃氣及柴油管道的數據采集，信息經分析、處理，以報表、圖形等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握系統的運行及能耗狀況，及時發現、糾正能源浪費現象，從而進行節能管理。在需要時，還可提供快捷的遠程控制手段，完成對設備運行狀態的改變以及事故情況的處理。
圖4為圖書館能耗監測系統的主界面，可以查詢各類能耗的使用狀況，表2給
公共建筑能源綜合管理節能改造技術及應用方案
出了圖書館能耗數據查詢表，很清楚的顯示出各類能源的使用情況。圖5為系統給出的圖書館照明、空調及插座等用電量的餅圖，很直觀地顯示出分項用電量的百分比。而圖6是根據系統采集的所有分類能耗數據，由系統繪制出的分類能耗柱形圖，可以形象的看出分類能源的使用情況。
Acrel-5000能耗監測系統，不僅能監控供配電系統的運行狀況，還能監測用水量、燃氣等其它能源的使用狀況，并能根據采集到的能耗數據繪制出各種報表、分析曲線、圖形等，便于分析研究，為智能建筑的節能技術提供參考，從而達到環保、節能、安全、可靠和集中管理的目的。該系統運行安全、可靠，并附有事件記錄及故障報警等功能，極大地方便了用戶的使用。
參考文獻：
[1]江蘇安科瑞電器制造有限公司產品手冊.2010.08版.
[2]中達電通股份有限公司節能產品手冊.
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