能耗监测系统在某大型公共建筑的研究与应用——安科瑞赵嘉敏
摘要
大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是节能大户，做好公共建筑节能工作，对带动全社会节能工作，实现节能减排目标，落实“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。本文介绍山西某城4#楼能耗监测系统项目能耗分析管理系统，采集现场的各类用能监测仪表，仪表就地组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-5000型建筑能耗监测系统实现整个商业综合楼用电及用水的监测分析。
1、引言
目前，我国已经是世界上D二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，解决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、健康性，提高群众生产生活条件。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，使经济社会协调、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》
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
某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，提高能源利用效率，科学地管理能源使用，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
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；
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；
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；
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；
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；
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；
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；
数据可导出至Excel;
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
6.1 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。
6.2 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。
6.3 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，推动节能降耗的执行。为用能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。
6.4 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。