淺談某辦公建築的建築能耗管理係統設計及分析

hth下载地址 陳聰

摘要：本文針對某大型辦公建築項目，將建築群內(nei) 部的所有能耗數據和參數，傳(chuan) 輸至建築能耗管理平台，由能耗管理平台進行數據統計、分析和處理後，反饋至建築設備監控係統和智能照明控製係統，實現項目的能源精細化管理和智能化控製功能，在保證建築舒適性的條件下，提高建築能源利用效率，降低項目用能費用，助力項目達標綠色建築三星標準。

關(guan) 鍵詞：綠色節能；數據采集；能耗監測；節能運行

目前我國擁有數百億(yi) 平方米的建築，總體(ti) 量穩居世界前列，但目前我國的綠色建築比例隻有約0.05 , 建築的運行能耗總體(ti) 偏高，目前我國建築的運行能耗約占全社會(hui) 總能耗的1/3。我國能源消費總量己躍居世界前列，是能源資源相對短缺的國家又是能源利用率低下的國家，需求和供應的矛盾突出。因此，非常有必要廣泛應用建築能耗管理係統，監測建築運行的能源消耗，促進建築的持續節能運行，這有助於(yu) 我國轉變經濟發展方式，實現經濟增長模式由粗放型向集約型轉變，由高碳排放向低碳排放轉變。

1 現代建築能耗管理係統設計存在的問題

1.1 重複建設問題

在現代大型建築的設計工作中，智能化專(zhuan) 項設計己經普及。智能化專(zhuan) 項設計單位會(hui) 提供一套建築能耗管理係統施工圖用於(yu) 指導施工；與(yu) 此同時，電氣專(zhuan) 業(ye) 出於(yu) 通過施工圖審查的目的，也會(hui) 提供一套建築能耗管理係統的施工圖。兩(liang) 套建築能耗管理係統的施工圖，一起付諸實施後，產(chan) 生了重複建設的問題，有形地增加建設單位的資金投入。

1.2 計量粗放的問題

水、暖、電專(zhuan) 業(ye) 的能耗計量儀(yi) 表的設置，一般以集中設置為(wei) 主。智能化設計人員如果機械地按照水、暖、電專(zhuan) 業(ye) 提供的儀(yi) 表的位置和數量進行能耗數據采集，就無法進行精細化能源管理，也很難為(wei) 建築節能運行提供合理的管理策略。

2 本項目建築能耗管理係統設計

2.1 項目概況

本項目位於(yu) 湖南省長沙市，總建築麵枳約 9.6萬(wan) 平米。項目包括三棟單體(ti) ，其中A棟公寓樓地上16層、地下2層；B棟辦公樓地上20層、地下2層；C棟辦公樓地上21層、地下2層。

本項目為(wei) 建築麵積超過1萬(wan) 平方米以上的新建公共建築，根據《長沙市民用建築節能和綠色建築管理辦法》長政辦發53號文要求，本項目應安裝能耗監測數據采集係統，且應與(yu) 建築主體(ti) 工程同步設計、同步施工、同步驗收，所采集的建築能耗數據應能穩定上傳(chuan) 至長沙市建築能耗監測平台。

2.2 設計思路

傳(chuan) 統的能耗管理係統，一般隻要求滿足能耗監測和能耗數據上傳(chuan) 的功能，係統流程如圖1 所示。

這種能耗管理模式是一種用於(yu) 滿足國家和地方政策規範的開環管理模式，隻知道建築消耗了多少能源，不能為(wei) 建築運行管理提供有針對性的節能管理策略。

考慮到本項目存在公寓、外租辦公和自用辦公等多種業(ye) 態的實際情況，采用傳(chuan) 統的開環式能耗管理係統己經不能滿足物業(ye) 管理要求。因此，設計方考慮將能耗計量、能耗監測、能耗收費、節能運行、節能展示等功能融合為(wei) 一個(ge) 整體(ti) ，分別麵向本項目的A棟公寓租戶、B棟辦公樓租戶、裙樓商業(ye) 租戶和物業(ye) 運營管理單位等多類用戶提供服務，形成一套閉環的管理係統。係統流程如圖2所示。

2.3 係統架構

本項目建築能耗管理係統采用B/S架構，B/S架構允許授權用戶通過各類網絡終端（計算機、手機或PAD）通過互聯網訪問和管理項目的能耗管理係統。

2.4 係統結構

圖1：開環能耗管理係統流程圖

圖2：閉環能耗管理係統流程圖

圖3：建築能耗管理係統結構圖

本係統分為(wei) 五個(ge) 層次，自下而上分別是數據感知層、數據采集層、網絡傳(chuan) 輸層、係統服務層和係統展示層。係統層次結構如圖3所示。

2.4.1 一層：數據感知層

數據感知層由各種數字能耗計量儀(yi) 表組成，如：空調能量表、數字流量表、數字電表、燃氣表等，計量末端設備的耗能量。

本項目由水暖電專(zhuan) 業(ye) 根據規範要求和物業(ye) 管理要求設置能耗計量儀(yi) 表，智能化專(zhuan) 業(ye) 對各專(zhuan) 業(ye) 儀(yi) 表的設置提供優(you) 化建議。

2.4.2 二層：數據采集層

數據采集層由能耗數據采集器和數據采集鏈路組成，能耗數據采集器對數字電能表、數字燃氣表、數字流量表、空調能量表等設備進行能耗數據采集、數據過濾與(yu) 存儲(chu) ，並通過信息網絡係統，將能耗數據上傳(chuan) 到能耗管理服務器。數據采集鏈路指傳(chuan) 輸數據的方式，如：RS-485總線、M-BUS總線以及無線等方式。

本項目數據采集器安裝在各樓層弱電間，采集各類儀(yi) 表的能耗數據。係統采用RS-485總線製傳(chuan) 輸，采用的能耗數據采集器，至多支持4路下行RS-485總線回路，每個(ge) 回路可接32個(ge) 數字儀(yi) 表。為(wei) 了保證總線回路的通信速率，提高通信鏈路的穩定性，設計按照不超過500米距離的要求設計總線回路。

2.4.3 三層：網絡傳(chuan) 輸層

網絡傳(chuan) 輸層包括數據采集器上行的綜合布線鏈路、信息網絡設備以及相關(guan) 協議。綜合布線鏈路包括各類光纖、雙絞線等材料；信息網絡設備包括交換機、路由器等設備：主要協議包括TCP/IP協議和UDP協議。

考慮到辦公樓擬建的局域網資源和降低通訊成本的因素，本項目能耗管理係統采用外網綜合布線係統傳(chuan) 輸，外網綜合布線采用單模光纖+ 非屏蔽6 類線解決(jue) 方案。能耗管理係統接入到外網信息網絡進行數據交換和處理，以便將能耗數據上傳(chuan) 至長沙市能耗監測管理平台，借助辦公樓外網網絡，並在此基礎上構建增值服務。

2.4.4 四層：係統服務層

係統服務層由能耗管理服務器和能耗管理軟件組成，負責對項目能耗數據進行匯總、統計、分析、計算、處理和存儲(chu) 。實現能耗計量收費、能耗分析、能耗查詢、能耗預警和管理優(you) 化等功能。

2.4.5 五層：係統展示層

用戶可通過多種方式訪問建築能耗管理係統，本項目要求支持用戶可通過手機、PAD、計算機客戶端等方式訪問，實時掌握建築的能耗動態。同時通過IBMS平台和信息發布係統打通，支持在本項目的LED大屏進行展示。

2.5 主要功能設計

2.5.1電能耗計量監測功能

電能耗計量監測采用電表采集電能的數據，在需要計量收費和監測的區域設計安裝電表。

總用電量計量：在每台變壓器低壓幹線處安裝數字電能表，對總的用電量進行計量。

分戶計量：在 A 棟公寓、B 棟辦公樓裙樓商業(ye) 和食堂等末端用戶設置數字電表進行分戶計量。

分層計量：C 棟辦公樓為(wei) 自用辦公為(wei) 主，在樓層普通照明配電箱、樓層公共照明配電箱和樓層空調配電箱設置數字電表進行分層計量。

分類分項計量監測如下：

照明、插座係統電耗（照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電）。

空調係統電耗（空調機房用電、空調末端用電）。

動力係統電耗（電梯用電、水泵用電、通風機用電）。

特殊電耗（弱電機房、消防控製室、廚房餐廳等其他特殊用電）。

2.5.2水能耗計量監測功能

水能耗計量監測采用水表采集水能的數據，在需要計量收費和監測的區域設計安裝水表。

根據項目對水表計量收費和監測的要求，需要計量監測的區域如下：

總用水量：在園區給水幹管設置數字流量表計量。

餐廳廚房用水：在餐廳廚房給水管設置數字流量表計量。

洗手間用水：在樓層洗手間給水管設置數字流量表計量。

分戶計量：在 A 棟公寓、B 棟辦公樓裙樓商業(ye) 和食堂等末端用戶設置數字流量表進行分戶計量。

空調係統用水：在空調係統給水管設置數字流量表計量。

2.5.3空調能耗計量監測功能

(1) 集中計量：供回水管上安裝能量表，計量使用的冷熱量

(2) 末端計量：每戶的風機盤管安裝智能溫控器，計量風機盤管使用的當量時間

2.5.4能耗KPI功能

能耗KPI：本項目C棟辦公樓為(wei) 業(ye) 主自持，各個(ge) 部門分樓層、分區域獨立辦公。能耗管理係統分析能耗情況，將能源消耗分攤到各個(ge) 部門、個(ge) 人，實現能耗考核，促進管理方麵的主動節能。

2.5.5節能管控功能

能耗管理係統可有效的監控內(nei) 各個(ge) 單位的能耗狀況，避免非正常上班時間的能耗浪費，節約能源，給使用單位提供能源控製、管理方麵的決(jue) 策依據。

用戶可以製定能耗節約策略，例如當空調的熱量消耗達到預設值後，通過樓宇自控接口，監測風機盤管和B A設備的運行狀態，減小送風量和提高或降低送風/回風溫度。當設備終端的能源累積量達到係統設定的值時，係統可以自動對風機盤管發送關(guan) 機命令，並且關(guan) 閉盤管的控製麵板遠程控製。

3 專(zhuan) 業(ye) 間配合

3.1 和電氣專(zhuan) 業(ye) 配合

智能化專(zhuan) 業(ye) 在項目設計前和電氣專(zhuan) 業(ye) 就避免能耗管理係統重複建設的問題進行協商，明確由電氣專(zhuan) 業(ye) 根據物業(ye) 管理要求設置帶遠傳(chuan) 接口的數字化電表，由智能化專(zhuan) 業(ye) 負責電表的數據采集的布線和能耗管理係統的係統設計，確保整個(ge) 項目隻有一套能耗管理係統和平台。

3.2 和給排水專(zhuan) 業(ye) 配合

由給排水專(zhuan) 業(ye) 根據物業(ye) 管理要求設置帶遠傳(chuan) 接口的數字化流量表，由智能化專(zhuan) 業(ye) 負責流量表的數據采集的布線和能耗管理係統的係統設計。

3.3 和暖通專(zhuan) 業(ye) 配合

由暖通專(zhuan) 業(ye) 根據物業(ye) 管理要求設置帶遠傳(chuan) 接口的數字化空調能量表，由智能化專(zhuan) 業(ye) 負責空調能量表的數據采集的布線和能耗管理係統的係統設計。

3.4 和綠建專(zhuan) 業(ye) 配合

根據《綠色建築評價(jia) 標準》GB/T50378要求，綠建三星標準建築應滿足該標準的所有控製項要求，並且綠建總得分不低於(yu) 80分。智能化專(zhuan) 業(ye) 在項目設計前和綠建專(zhuan) 業(ye) 就控製項和得分項進行協商，由智能化專(zhuan) 業(ye) 設計能耗管理係統，係統的功能需要滿足和能耗監測、計量和節能措施等方麵的控製項和得分項的要求，助力綠建三星標準達標。

4 係統設計的發展趨勢

目前能耗管理係統組網以有線傳(chuan) 輸為(wei) 主，具有穩定性高的優(you) 點，但也存在擴展不便的缺點。由於(yu) 能耗管理係統在傳(chuan) 輸過程中產(chan) 生的流量較小，對網絡帶寬要求不高，延時要求也不高，采用無線傳(chuan) 輸不僅(jin) 可以滿足能耗管理係統的組網需求，還具備擴展靈活的優(you) 勢。隨著物聯網技術和5G 通信的快速普及，利用無線傳(chuan) 輸會(hui) 越來越廣泛地應用於(yu) 能耗管理係統。

5 hth下载地址Acrel-5000建築能耗分析係統

Acrel-5000建築能耗分析係統是用戶端能源管理分析係統，在電能管理係統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與(yu) 分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決(jue) 策層展示各類能源的使用消耗情況，便於(yu) 找出高耗能點或不合理的耗能習(xi) 慣，有效節約能源，為(wei) 用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關(guan) 規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，並向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。

6 應用場所

適用於(yu) 公共建築、集團公司、工業(ye) 園區、大型物業(ye) 、學校、醫院、企業(ye) 等不同行業(ye) 的能耗監測與(yu) 管理的係統設計、施工和運行維護。

7 係統組網圖

8 係統功能

8.1係統概況

平台運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

8.2 用能概況

對建築、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗 同環比對比。

8.3 用能統計

對建築、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖。

8.4 複費率統計

複費率報表按日、月、年統計對單棟建築下不同支路的尖、峰、平、穀用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

8.5 同比分析

對建築、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。

8.6 能源流向圖

能源流向圖展示單棟建築自己設定時段內(nei) 各類能源從(cong) 源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

8.7 夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在自己設定時段工作時間與(yu) 非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

8.8 設備管理

設備管理包括，設備類型、設備台賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

8.9 用戶報告

用戶報告針對選定的建築自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，並提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的複費率用能分析，報告可編輯。

9 係統硬件配置

10 結論

總而言之，將大數據應用到公共建築能耗監測係統中能夠大大提高係統的工作效率．一方麵，隨著監測係統的建設，越來越多的數據開始被記錄下來，如何充分利用這些數據正是每一個(ge) 從(cong) 業(ye) 人員都麵臨(lin) 的問題；另一方麵，將大數據引用到監測係統中，不僅(jin) 能夠充分對監測係統本身的數據進行挖掘利用，還能夠利用到外部數據來提升監測係統的水平，從(cong) 而建立起一個(ge) 科學完備的公共建築能耗監測體(ti) 係。

參考文獻

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