Acrel5000能耗監測系統在肥西中學(xué)的應用

【摘要】：針對大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問(wèn)題，利用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通訊技術(shù)、計量控制技術(shù)等信息化技術(shù)，實(shí)現能源資源分類(lèi)分項精確計量和能源資源運行監管功能，清晰描述建筑內總的用能現狀；實(shí)時(shí)監測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數，識別有效負荷與無(wú)效能耗，從而可通過(guò)技術(shù)或行為節能方式，實(shí)現建筑的有效節能。

【關(guān)鍵詞】：辦公建筑；大型公共建筑；節能；能耗；綠色建筑；

0    引言

隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，能源的消耗量也在迅速增長(cháng)，特別是建筑能耗的增長(cháng)特別迅速，已經(jīng)成為除工業(yè)、交通外的第三大能源消耗。按照當前建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，在若干年后社會(huì )的能源產(chǎn)出將無(wú)法滿(mǎn)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(wèn)題。在建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗量占據了很大的份額，雖然其總能耗量遠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能工作具有很大的潛力。大型公共建筑能耗監測系統的建設使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況，為提出有效的節能減排政策與決策奠定基礎，隨著(zhù)中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)、經(jīng)濟的發(fā)展，我國建筑能耗總量呈持續增長(cháng)的態(tài)勢，并且增長(cháng)速度有越來(lái)越快的趨勢。如果任由建筑能耗照此速度增長(cháng)，必然給中國能源供應安全帶來(lái)大的壓力，因此建筑節能勢在必行。

本文以肥西中學(xué)為例，通過(guò)能耗在線(xiàn)監測系統數據傳輸網(wǎng)絡(luò )的搭建、數據采集與分析等，介紹了能耗在線(xiàn)監測系統在大型共建中的應用。

1   項目概述及建設目標

肥西中學(xué)創(chuàng )辦于1957年， 2001年成為合肥市示范高中，2003年被評為安徽省示范高中。校園占地面積約8萬(wàn)平方米，建筑面積3.8萬(wàn)余平方米，校內劃分為教學(xué)區、運動(dòng)區、風(fēng)景區、生活區和經(jīng)濟區五大功能區域。本項目主要針對肥西中學(xué)主體教學(xué)樓設計能源管理系統，實(shí)現基礎能耗數據的智能化、自動(dòng)化、可視化、可量化的采集與存儲，從而降低能源使用費用，為建立節約型社會(huì )發(fā)揮作用。

整個(gè)項目的能源計量種類(lèi)包括用電計量以及用水計量，其中用電計量包括南樓教學(xué)樓1~6F以及配電間內安裝的102臺智能電表以及北樓教學(xué)樓1~5F以及配電間內安裝的84臺智能電表，實(shí)現主體教學(xué)樓的用電分項、分級計量；用水計量主要針對教學(xué)樓主要進(jìn)水管以及重要用水回路。電表配標準DL/T 645-2007通訊規約，遠傳水表配RS485通訊接口，標準Modbus-RTU通訊協(xié)議。

2  能耗在線(xiàn)監測系統的設計

整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的設計是以《國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術(shù)導則》、安徽省《公共建筑能耗監測系統技術(shù)規范》等相關(guān)技術(shù)導則為基礎，建設符合用戶(hù)實(shí)際需求的能耗在線(xiàn)監測系統，系統完成了肥西中學(xué)主體教學(xué)樓能耗計量?jì)x表和能耗數據采集裝置的安裝，實(shí)現從建筑采集能耗數據，遠程傳輸數據，數據統計與展示的功能。整個(gè)系統包括能耗數據的原始采集、能耗數據的在線(xiàn)傳輸、能耗數據的在線(xiàn)分析診斷等，通過(guò)能耗計量裝置的安裝，實(shí)現能耗數據的原始采集；通過(guò)通訊管理機的安裝，實(shí)現能耗數據的在線(xiàn)傳輸；通過(guò)能耗數據的采集存數，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(guò)后期的配置節能節電產(chǎn)品 改進(jìn)運營(yíng)管理模式，進(jìn)行節能降耗；通過(guò)節能降耗前后數據對比，查看節能降耗實(shí)施效果。

2.1 能耗數據的原始采集

能耗數據的原始采集是整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的基礎，是整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的基本構成元素，指依據國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類(lèi)的劃分，分項能耗數據是指分類(lèi)能耗數據中的一類(lèi)或多類(lèi)再細分為若干項。如電能又可以分為4類(lèi)分項，插座照明用電，空調用電，特殊用電和動(dòng)力用電，且每一個(gè)分項又可再分為若干子項。插座照明用電包括了建筑內部主要工作區域照明，普通設備用電等?？杉毞譃椴遄彰饔秒?，應急照明及走廊用電，室外照明用電三個(gè)子項?？照{用電主要是指為建筑內部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個(gè)子項，冷熱站電能使用和空調末端電能使用。動(dòng)力用電是為建筑內提供動(dòng)力服務(wù)使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電三個(gè)子項。這些分類(lèi)分項數據要在采集器內部進(jìn)行計算和存儲，并定時(shí)與數據中心建立連接發(fā)送原始數據。本項目中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量耗水量等，按照分類(lèi)分項計量系統的設計要求，本建筑中用電計量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調配電箱、動(dòng)力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實(shí)現電能的分項采集；用水計量主要通過(guò)遠傳計量水表，在每棟樓總進(jìn)水管以及每層樓出水管加裝遠傳水表。

2.2 數據傳輸

數據傳輸是指原始分類(lèi)分項數據經(jīng)由數據采集器通過(guò)Internet或GPRS等遠程通訊方式將能耗原始數據從有離散分布的建筑群上傳到數據中心，并將數據進(jìn)行處理，完成原始數據存儲的過(guò)程。在該過(guò)程中，數據采集器將定時(shí)采集到的數據進(jìn)行累加，形成可擴展標示語(yǔ)言（XML）格式的數據包，數據包中不僅包含需要上傳的數據還包括對應的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸的數據包進(jìn)行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數據的安全并進(jìn)行上傳工作。整個(gè)系統的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )包括現場(chǎng)計量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò )以及采集器與數據中心之間以太網(wǎng)，現場(chǎng)計量采集裝置與采集器之間通過(guò)RS-485的總線(xiàn)方式，實(shí)現計量采集裝的手拉手式的連接，終接入采集器，每路485總線(xiàn)連接計量采集裝置的數量在20只左右；采集器與數據中心之間通過(guò)建筑內部智能化網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據的遠傳傳輸，整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )結構如下圖所示：

2.3 能耗在線(xiàn)監測系統軟件功能設計

能耗綜合主界面

通過(guò)綜合能耗主界面可以反映學(xué)校當年用能各分類(lèi)能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算得到單位面積能耗；界面下方顯示能耗的當日逐時(shí)用能曲線(xiàn)；單擊每個(gè)分類(lèi)能耗的上部區域，可跳轉到該分類(lèi)能耗的用能分析主界面；可通過(guò)下拉框切換建筑物。

分項用電數據統計

將電耗進(jìn)行逐時(shí)、逐日、逐月、逐年統計。統計數據采用餅圖、柱狀圖、線(xiàn)圖、區域圖等各種圖形展示方式，直觀(guān)反映各項統計數據的數值、趨勢和分布情況。

用電支路趨勢分析

統計各區域、各設備電能消耗，準確定位用電消耗重點(diǎn)回路，制定節能績(jì)效考核制度，推動(dòng)節能降耗的真正有效執行。為用能重點(diǎn)設備建立運行記錄檔案，長(cháng)期跟蹤記錄設備運行過(guò)程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養記錄，為設備的運行維護提供依據。

能耗數據同環(huán)比分析

將各種類(lèi)型和各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗節能效果，根據分析結果執行節能績(jì)效考核，以及節能目標的修正。

能耗數據分時(shí)統計

將能源類(lèi)型、負載類(lèi)型、區域能耗按照時(shí)間區分，按時(shí)、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數據進(jìn)行對比分析，精確掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r(shí)段設置峰、平、谷，統計各時(shí)段能耗，降低閑時(shí)能耗。

電能數據實(shí)時(shí)監測和預警

通過(guò)高精度智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現自動(dòng)化全實(shí)時(shí)、高密度的實(shí)時(shí)用能監測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實(shí)時(shí)監視現場(chǎng)儀表的回傳數據，對電能進(jìn)行合理的管控和預警，及時(shí)發(fā)現并改正運行中存在的用電異常，隨時(shí)處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。

3、能耗在線(xiàn)監測系統建設的意義

大型公共建筑能耗監測系統是按照國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設的相關(guān)技術(shù)導則進(jìn)行設計的一個(gè)多層次，多功能，跨區域，可雙向交換信息的復雜系統。通過(guò)搭建這樣的能耗監測系統可以實(shí)時(shí)監測建筑的能耗使用情況，通過(guò)能耗數據的分類(lèi)分項計算，數據的分時(shí)統計，公共展示平臺等，能促使大型公共建筑提高節能運行管理水平，為各企業(yè)、*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(guò)能源綜合管理系統軟件對各電能計量點(diǎn)的用電量實(shí)施在線(xiàn)計量、動(dòng)態(tài)監測、集中管理、科學(xué)考核，通過(guò)有效的末端監控管理，綜合性地實(shí)現整體節能，為高能耗建筑的進(jìn)一步節能改造提供依據。參考文獻

[1]《能效管理系統設計安裝圖冊》：