東方萬國企業(yè)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)

1 引言

    目前，我國已經是世界上的第二大能源生產國和消費國，統(tǒng)計顯示，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，而且能源浪費非常嚴重，具有巨大的節(jié)能空間，建筑節(jié)能的推廣已經勢在必行，節(jié)能降耗，計量先行。

    相關地方規(guī)范要求“建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)應作為新建建筑設備設施系統(tǒng)的組成部分，列入建設規(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)測設計依據主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能監(jiān)測工程技術規(guī)范。

2 設計依據

    建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)依照住房和城鄉(xiāng)建設部制定的《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)》設計和開發(fā)，設計依據充分、標準完善。

    a.住房和城鄉(xiāng)建設部技術要求

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數據采集技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數據傳輸技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)樓宇分項計量設計安裝技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)數據中心建設與維護技術導則》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設、驗收與運行管理規(guī)范》

《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件開發(fā)指導說明書》

    b.各省市建筑用能監(jiān)測工程技術方案

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

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

    c.能耗計量裝置國家及行業(yè)標準

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       戶用計量儀表數據傳輸技術條件

GB/T 19582-2008   基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網絡規(guī)范

3 項目概況

    東方萬國企業(yè)中心項目占地面積：總用地約95530平方米，位于上海市浦東新區(qū)新金橋路1599號。本工程共包括標準廠房8幢、綜合辦公樓2幢和10KV 開關站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。

    該建設項目含建筑單體E1#、E2#（二類高層辦公建筑）;A1#、A2#、B1#、B2#、B3#、C1#、C2#、D#（標準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)內配套服務用房為一類停車庫）。玻璃幕墻面積為66500m2。

    其中A1#、A2#標準廠房及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#標準廠房建筑總層為11層，建筑高度為49.65m，層高為4.1m；B1#、B3#、D#標準廠房建筑總層為10層，建筑高度為49.90m，層高為4.1m；E3#標準廠房建筑總層為2層，建筑高度為10.35m。

    該項目的用表情況如下：

4 設備選型

    a.多功能網絡儀表

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.數據采集的功能

    1 提供計量裝置靜態(tài)信息人工錄入功能能按各計量裝置、各分類、分項能耗的關系進行設置；

    2 能靈活設置各計量裝置通信協(xié)議、通信通道以及計量裝置名稱、配置位置等基本屬性；

    3 能在線監(jiān)測系統(tǒng)內各計量裝置和傳輸設備的通信狀態(tài)，具故障報警提示功能；

    4 能靈活設置系統(tǒng)內各采集設備數據數據采集周期。不宜大于15min。

5 系統(tǒng)架構

    安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以工作站主機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數據采集、開關狀態(tài)監(jiān)測及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網絡結構，如系統(tǒng)結構圖1所示：東方萬國企業(yè)中心項目能耗系統(tǒng)站控管理層及網絡通訊層?，F(xiàn)場總共有12個配電房，在每個配電房內都配有通訊采集箱，通訊采集箱內設有環(huán)網交換機及通訊管理機，進行數據交換。

系統(tǒng)結構圖1

    該建設項目含建筑單體E1#、E2#（二類高層辦公建筑）;A1#、A2#、B1#、B2#、B3#、C1#、C2#、D#（標準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)內配套服務用房為一類停車庫）。如系統(tǒng)結構圖2所示：為東方萬國企業(yè)中心項目能耗管理系統(tǒng)現(xiàn)場一臺采集箱下端現(xiàn)場設備層（詳見通訊管理機1下端設備）。配電房內的電力儀表直接以總線連接的方式連接至該配電房內通訊管理機1上，水泵房、冷凍機房3和冷凍機房4內的水表、能量表、煤氣表均通過總線的方式連接至通訊管理機1上，進行數據整合上傳；其中每根總線上儀表連接的數量<=32臺，以保障數據傳輸的穩(wěn)定性與實時性；然后通過光纖環(huán)網的方式上傳至E1#樓一層監(jiān)控中心。

系統(tǒng)結構圖2

6 系統(tǒng)軟件模塊

    a.綜合能耗主界面

    反映建筑物當年用能各分類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；

    建筑物中的能耗分類雖然較多，但是能通過表計計量的主要有電、水、氣、可再生能源，界面下方顯示這四類能耗的當日逐時用能曲線；單擊每個分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉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，建筑物圖片可根據項目要求替換；

    b.分類能耗主界面

    反映某分類能耗（例如電）當日及昨日同期、當月及上月同期、當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、過去31天、過去12個月、過去3年的用能趨勢；

    反映某分項能耗的當月用能餅圖；

    反映某分類能耗當年各月用能同比分析圖；

    c.分類能耗支路用能統(tǒng)計報表

    可靈活選擇支路，并統(tǒng)計某段時間內支路用能的日、月、周、季、年用能；

    通過透視表功能強大，用戶可進行多種數據統(tǒng)計，并對數據進行組合排序；

    統(tǒng)計數據可通過柱狀圖、點線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

    統(tǒng)計數據可導出至Excel；

    d.分類能耗支路分時段用能統(tǒng)計

   可對各支路分時段（尖、峰、平、谷）用能進行統(tǒng)計；

    通過在基礎數據中設置各分時段（尖、峰、平、谷）用能單價，可統(tǒng)計分時段用能的金額；

    此項功能需配合使用帶有復費率功能的電力儀表；

    統(tǒng)計數據可導出至Excel；

    e.分類能耗支路非工作日用能

    統(tǒng)計對各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過系統(tǒng)靈活設置

    統(tǒng)計數據可導出至Excel；

    f.分類能耗支路同比分析

    統(tǒng)計各支路當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時間的表計讀數，并計算出差值；

    時間精度到分鐘；

    h.分類能耗支路分時段用能趨勢分析

    可查詢任一支路某段時間內的用能參數（例如電壓、電流、功率、功率因素、諧波等），具體可查詢的參數與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關，查詢時不可跨月；

    數據以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標操作放大、縮小、移動；可對數據進行排序（較大值、較小值）；

    數據可導出至Excel;

    i.分類能耗支路用能集抄

    將當前支路與其下級支路的用能值進行對比，計算出差值和相差百分比；

    當兩者相差百分比超出特定值時以醒目顏色提示；

    此項功能主要是為了保證能耗計量體系的完整、數據的核對；

    j.部門用能績效考核

    在系統(tǒng)中設置每個部門的用能計劃值，并與實際值進行比較

    k.分項、區(qū)域、部門用能界面

    l.配置選項

    依照相關技術規(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；

    配置項目中使用的儀表的類型、型號、生產廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計、分時段用能統(tǒng)計、參數查詢功能；

    配置項目中使用到的所有計量儀表，保存計量儀表的地址、變比、對應的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息；

    配置分項能耗統(tǒng)計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據項目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項用能分析小模塊中的功能；

    配置各部門用能對應的計量儀表、運算方式、所占比例以及部門用能計劃，完成此項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)域對應的計量儀表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

7 前景展望

    根據東方萬國企業(yè)中心能耗運行效果分析，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，同時通過計量收費、績效考核等管理措施鞏固節(jié)能改造成果。

b.選擇節(jié)能設備（節(jié)能燈、變頻器、熱量回收裝置）。

c.再好的節(jié)能設備，管不住浪費也無法發(fā)揮節(jié)能效果，通過增加自動化節(jié)能設備，制定設備運行策略，減少人為干預，集中管控，使節(jié)能設備正在實現(xiàn)節(jié)能。

d.通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)提供的同環(huán)比分析數據量化節(jié)能改造成果，較大程度的展現(xiàn)節(jié)能效果。

8 結束語

    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)能重點，做好核工院三期公共建筑辦公大樓的節(jié)能工作，對促進和帶動節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標具有重要意義。