Acrel5000能耗監測係統在北師大杭州中學的應用

hth下载地址 陳聰 周潔 陳正 於(yu) 洋

【摘要】：針對大型公共建築能耗高且能源管理不合理的問題，利用計算機網絡技術、通訊技術、計量控製技術等信息化技術，實現能源資源分類分項計量和能源資源運行監管功能，清晰描述建築內(nei) 總的用能現狀；實時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(yu) 無效能耗，從(cong) 而可通過技術或行為(wei) 節能方式，實現建築的有效節能。 

【關(guan) 鍵詞】：學校；大型公共建築；節能；能耗；綠色建築；   

0    引言   

隨著社會(hui) 的發展，能源的消耗量也在迅速增長，特別是建築能耗的增長特別迅速，已經成為(wei) 除工業(ye) 、交通外的第三大能源消耗。按照當前建築業(ye) 的發展趨勢，在若幹年後社會(hui) 的能源產(chan) 出將無法滿足能源的需求，所以減小能源的消耗量是一個(ge) 十分重要的且需要盡早解決(jue) 的問題。在建築能耗中，大型公共建築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築消耗量大，但是單位麵積的能耗消耗量十分巨大，所以大型公共建築的節能工作具有很大的潛力。大型公共建築能耗監測係統的建設使得人們(men) 可以充分了解大型公共建築的能耗使用情況，為(wei) 提出有效的節能減排政策與(yu) 決(jue) 策奠定基礎，隨著中國城市化進程的推進、經濟的發展，我國建築能耗總量呈持續增長的態勢，並且增長速度有越來越快的趨勢。如果任由建築能耗照此速度增長，必然給中國能源供應安全帶來大大的壓力，因此建築節能勢在必行。 本文以北師大杭州中學為(wei) 例，通過能耗在線監測係統數據傳(chuan) 輸網絡的搭建、數據采集與(yu) 分析等，介紹了能耗在線監測係統在大型共建以及學校中的應用。   

1   項目概述及建設目標   

北京師範大學附屬中學杭州中學位於(yu) 浙江省杭州市上城區銀鼓路5號，整個(ge) 學校包括1~3#教學樓、圖書(shu) 館、風雨操場、報告廳行政綜合樓、體(ti) 育場看台以及地下配電室等。   

整個(ge) 學校智能化係統建設滿足目前應用為(wei) 基礎，同時考慮到今後智能化技術的發展趨勢，北京師範大學附屬中學杭州中學智能化係統需具備技術性、經濟實用性、結構合理性、使用可靠穩定性、可擴展性。分項計量係統的總體(ti) 架構由一個(ge) 節能監管中心、若幹個(ge) 現場采集計量係統組成，各采集計量係統之間通過局域網進行通訊。設置能源管理中心，將各棟樓宇現場讀取的能源計量數據通過局域網傳(chuan) 至數據中心，校領導和能源管理專(zhuan) 員依據不同權限可訪問中心服務器，實時查看能耗情況。係統管理平台軟件采用C/S結構，可以實現完整的管理、操作功能，對客戶端的用戶，在通過多種授權驗證後，同樣提供查詢、數據分析結果展示、管理、監控等功能。並為(wei) 後期綠色建築的申辦打下堅實的基礎。   

2  能耗在線監測係統的設計   

整個(ge) 能耗在線監測係統的設計是以《國家機關(guan) 辦公建築和大型公共建築能耗監測係統分項能耗數據傳(chuan) 輸技術導則》、《浙江省國家機關(guan) 辦公建築和大型公共建築用電分項計量設計標準》等相關(guan) 技術導則為(wei) 基礎，建設符合用戶實際需求的能耗在線監測係統，係統完成了整個(ge) 學校內(nei) 部能耗計量儀(yi) 表和能耗數據采集裝置的安裝，實現從(cong) 建築采集能耗數據，遠程傳(chuan) 輸數據，數據統計與(yu) 展示的功能。整個(ge) 係統包括能耗數據的原始采集、能耗數據的在線傳(chuan) 輸、能耗數據的在線分析診斷等，通過能耗計量裝置的安裝，實現能耗數據的原始采集；通過通訊管理機的安裝，實現能耗數據的在線傳(chuan) 輸；通過能耗數據的采集存數，形成可視化趨勢，確定較高能耗範圍 診斷形成高耗原因；通過後期的配置節能節電產(chan) 品 改進運營管理模式，進行節能降耗；通過節能降耗前後數據對比，查看節能降耗實施效果。 

 2.1 能耗數據的原始采集   

能耗數據的原始采集是整個(ge) 能耗在線監測係統的基礎，是整個(ge) 能耗在線監測係統的基本構成元素，指依據國家機關(guan) 辦公建築和大型公共建築消耗的主要能源種類的劃分，分項能耗數據是指分類能耗數據中的一類或多類再細分為(wei) 若幹項。如電能又可以分為(wei) 4類分項，插座照明用電，空調用電，特殊用電和動力用電，且每一個(ge) 分項又可再分為(wei) 若幹子項。插座照明用電包括了建築內(nei) 部主要工作區域照明，普通設備用電等。可細分為(wei) 插座照明用電，應急照明及走廊用電，室外照明用電三個(ge) 子項。空調用電主要是指為(wei) 建築內(nei) 部提供製冷和製熱所消耗的電能，其也包括兩(liang) 個(ge) 子項，冷熱站電能使用和空調末端電能使用。動力用電是為(wei) 建築內(nei) 提供動力服務使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風機用電三個(ge) 子項。這些分類分項數據要在采集器內(nei) 部進行計算和存儲(chu) ，並定時與(yu) 數據中心建立連接發送原始數據。本項目中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量、耗水量，按照分類、分項計量係統的設計要求，本建築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、動力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實現電能的分項采集；水主要采用遠傳(chuan) 式水表以及超聲波流量計。 多功能電表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過麵板薄膜開關(guan) 設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通信協議，所有多功能電表有功電度計量精度達到0.5級 

 2.2 數據傳(chuan) 輸   

數據傳(chuan) 輸是指原始分類分項數據經由數據采集器通過Internet或GPRS等遠程通訊方式將能耗原始數據從(cong) 有離散分布的建築群上傳(chuan) 到數據中心，並將數據進行處理，完成原始數據存儲(chu) 的過程。在該過程中，數據采集器將定時采集到的數據進行累加，形成可擴展標示語言（XML）格式的數據包，數據包中不僅(jin) 包含需要上傳(chuan) 的數據還包括對應的建築信息和采集器信息等。采集器還要對要傳(chuan) 輸的數據包進行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數據的安全並進行上傳(chuan) 工作。整個(ge) 係統的數據傳(chuan) 輸網絡包括現場計量采集裝置與(yu) 采集器之間的485網絡以及采集器與(yu) 數據中心之間以太網，現場計量采集裝置與(yu) 采集器之間通過RS-485的總線方式，實現計量采集裝的手拉手式的連接，之後接入采集器，每路485總線連接計量采集裝置的數量在20隻左右；采集器與(yu) 數據中心之間通過建築內(nei) 部智能化網絡實現數據的遠傳(chuan) 傳(chuan) 輸，整個(ge) 係統的網絡結構如下圖所示：

 2.3 能耗在線監測係統軟件功能設計   

能耗綜合主界麵   

通過綜合能耗主界麵可以反映醫院當年用能各分類能耗和折算為(wei) 標準煤的綜合能耗，並計算得到單位麵積能耗；界麵下方顯示這能耗的當日逐時用能曲線；單擊每個(ge) 分類能耗的上部區域，可跳轉到該分類能耗的用能分析主界麵；可通過下拉框切換建築物。   

分項用電數據統計   

將電耗進行逐時、逐日、逐月、逐年統計。統計數據采用餅圖、柱狀圖、線圖、區域圖等各種圖形展示方式，直觀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，準確定位用電消耗回路，製定節能績效考核製度，推動節能降耗的有效執行。為(wei) 用能設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養(yang) 記錄，為(wei) 設備的運行維護提供依據。   

能耗數據同環比分析   

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

能耗數據分時統計   

將能源類型、負載類型、區域能耗按照時間區分，按時、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數據進行對比分析，掌握能源具體(ti) 消耗情況。可將每天用能按時段設置峰、平、穀，統計各時段能耗，降低閑時能耗。   

電能數據實時監測和預警   

通過高精度智能儀(yi) 表以技術手段實現自動化全實時、高密度的實時用能監測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實時監視現場儀(yi) 表的回傳(chuan) 數據，對電能進行合理的管控和預警，及時發現並改正運行中存在的用電異常，隨時處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時醒目提醒並主動記錄。   

3、能耗在線監測係統建設的意義(yi)    

大型公共建築能耗監測係統是按照國家機關(guan) 辦公建築和大型公共建築能耗監測係統建設的相關(guan) 技術導則進行設計的一個(ge) 多層次，多功能，跨區域，可雙向交換信息的複雜係統。通過搭建這樣的能耗監測係統可以實時監測建築的能耗使用情況，通過能耗數據的分類分項計算，數據的分時統計，公共展示平台等，能促使國家機關(guan) 辦公建築和大型公共建築提高節能運行管理水平，為(wei) 政府機關(guan) 製定切實有效的政策和決(jue) 策提供參考和有力的支持，並過能源綜合管理係統軟件對各電能計量點的用電量實施在線計量、動態監測、集中管理、科學考核，通過有效的末端監控管理，綜合性地實現整體(ti) 節能，為(wei) 高能耗建築的進一步節能改造提供依據。