能耗监测系统在商业建筑的研究与应用

1 引言

目前，我国已经是世界上的第二大能源生产国和消费国，统计显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的28%，在我国每年新建的20亿平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，仅有4%采取了节能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪费非常严重，具有巨大的节能空间，建筑节能的推广已经势在必行，节能降耗，计量先行。

大力开展绿色建筑行动，以绿色、循环、低碳理念指导城乡建设，有利于提高资源能源使用效率，缓解资源能源供需紧张矛盾；有利于降低社会总能耗，减少污染物排放，确保完成节能减排任务;有利于促进建筑产业优化升级，培育节能环保、新能源等战略性新兴产业;有利于提高建筑舒适性、健康性，改善群众生产生活条件。各级、各部门要把开展绿色建筑行动作为大力推进生态文明建设的重要内容，进一步增强责任感和紧迫感，统筹规划，狠抓落实，推动城乡建设走上绿色、循环、低碳的科学发展轨道，促进经济社会全面、协调、可持续发展。

2 设计依据

GB-T 15587-2008 《工业企业能源管理导则》

《评价企业合理用电技术导则GB》

《企业节能规划编制通则》

《企业能源审计技术通则-GB》

GBT23331-2009《能源管理体系要求》

GB-50052-2009 《供配电系统设计规范》

u 能耗计量装置国家及行业标准

DL/T 645-1997       多功能电能表通信规约

DL/T 645-2007       多功能电能表通信规约

CJ/T 188-2004       户用计量仪表数据传输技术条件

GB/T 19582-2008     基于Modbus协议的工业自动化网络规范

3 项目概况

伊甸城位于晋中市榆次区北部大学城，此次需要对其中的4#楼的能耗进行监测，4#楼为一栋3446.02m²的两层商业建筑，其中后台主机设置在一层的设备间内。

本项目楼层配电箱共有21只电能表，水泵房有1块RS485接口Modbus通讯协议的水表需要进行能耗监测。后台位于一层的值班室内，因此针对本项目的性质，设计一套能耗系统，并在楼层配电间配置一台内置通讯管理机的数据采集箱，对楼层配电箱的电表、水泵房的远传水表进行采集，。电表、水表的数据采集后按照能耗分类分项原则进行分析。

本项目重点要解决基础能耗数据的智能化、自动化、可视化、可量化的收集与存储；建立能源管理平台、实现能源的集中化管理；深入分析能源消耗过程与趋势；建立能耗监测与公示平台。通过对此项目的用电、用水及热量消耗统一综合管理，可以对各区域设备能源使用情况进行查询分析，帮助管理人员发现潜在的节能机会，最大限度地提高能源利用效率，科学有效地管理能源使用，从而降低能源使用费用，为建立节约型社会发挥作用。

4 系统架构

安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系统以工作站主机、通讯设备、测控单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理提供了基础平台，它可以和其他楼宇自动化系统进行数据转发构成复杂的监控系统。该能耗系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图所示：

 

系统结构图

5 系统软件模块

u 综合能耗主界面

反映建筑物当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，并计算得到单位面积能耗；

通过表计计量的主要为水、热量和电能消耗，界面下方显示电能的当日逐时用能曲线；单击每个分类能耗的上部区域，可跳转到该分类能耗的用能分析主界面；

可通过下拉框切换建筑物，建筑物图片可根据项目要求替换；

u 分类能耗主界面

反映某分类能耗（例如电、水、热量等）当日及昨日同期、当月及上月同期、当年及上年同期的用能及对比，增长百分比及增加值；

反映某分类能耗过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势；

反映某分项能耗的当月用能饼图；

反映某分类能耗当年各月用能同比分析图；

 

u 分类能耗支路用能统计报表

可灵活选择支路，并统计某段时间内支路用能的日、月、周、季、年用能；

通过透视表功能强大，用户可进行多种数据统计，并对数据进行组合排序；

统计数据可通过柱状图、点线图、堆积图、饼图等多种图表展示；

统计数据可导出至Excel；

u 分类能耗支路非工作日用能

统计对各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通过系统灵活设置

统计数据可导出至Excel；

u 分类能耗支路同比分析

统计各支路当年每月用能及去年同期用能；

u 分类能耗支路用能集抄

查询各支路任意两个时间的表计读数，并计算出差值；

时间精度到分钟；

u 分类能耗支路分时段用能趋势分析

可查询任一支路某段时间内的用能参数（例如电压、电流、功率、功率因数等），具体可查询的参数与安装的仪表和系统配置有关，查询时不可跨月；

数据以图表或表格的形式显示，图表可通过鼠标操作放大、缩小、移动；可对数据进行排序（最大值、最小值）；

数据可导出至Excel;

u 配置选项

   依照相关技术规范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将用能单位面积能耗分析；

    配置项目中使用的仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型仪表所能提供的监测参数信息，此处配置情况影响能耗统计、分时段用能统计、参数查询功能；

    配置项目中使用到的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、代码、监测回路的名称等信息；

   配置分项能耗统计时涉及到的计量表计、所占比例、运算方式等信息，可根据项目情况灵活配置，此处配置信息将影响各分类能耗分项用能分析小模块中的功能；

配置各部门用能对应的计量仪表、运算方式、所占比例以及部门用能计划，完成此项配置后将启用部门能耗分析功能模块；

配置建筑物中某用能区域对应的计量仪表、运算方式、所占比例，完成此项配置后将启用区域能耗分析功能模块

6 系统建设的意义

1) 计量装置设计安装 能效监测平台搭建

    通过梳理用户的用能网络，在各配电回路设置电能计量表计，以及通过对水表的数据监测，为该项目搭建完整的用能计量体系。管理人员就可以通过软件对项目内用水，用电等用能做实时的监控，同时能够减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。实时监视现场仪表的回传数据，对能耗进行合理的管控和预警，及时发现并改正运行中存在的能耗异常，随时处理。按需设置重要设备的超标预警值，超标时醒目提醒并主动记录。

2) 用能数据采集存储 形成可视化趋势图

    通过软件可以直观的看到各部门或区域的每小时用能的趋势曲线图，同时对各仪表采集回来的数据进行实时存储，可以查询历史的数据记录。

3) 确定高能耗范围 诊断形成高耗原因

统计各区域、各楼层能源消耗，准确定位能源消耗大户，制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的真正有效执行。为用能重点设备建立运行记录档案，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。

4) 配置节能节电产品 改进运营管理模式

长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评估结果，关注用能走向，为节能改造提供可靠的数据支撑，在经过节能改造之后，根据能耗监测平台对比节能实施效果。