安科瑞 耿敏花

摘要：

針對大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問題，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)量控制技術(shù)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源資源分類分項(xiàng)準(zhǔn)確計(jì)量和能源資源運(yùn)行監(jiān)管功能，清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀；實(shí)時(shí)監(jiān)測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù)，識別負(fù)荷與無效能耗，從而可通過技術(shù)或行為節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能。

關(guān)鍵詞： 辦公建筑；大型公共建筑；節(jié)能；能耗；綠色建筑。

0  引言

隨著社會的發(fā)展，能源的消耗量也在迅速增長，特別是建筑能耗的增長特別迅速，已經(jīng)成為除工業(yè)、交通外的第三大能源消耗。按照當(dāng)前建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，在若干年后社會的能源產(chǎn)出將無法滿足能源的需求，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題。在建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗量占據(jù)了很大的份額，雖然其總能耗量遠(yuǎn)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(jié)能工作具有很大的潛力。大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況，為提出節(jié)能減排政策與決策奠定基礎(chǔ)，隨著中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國建筑能耗總量呈持續(xù)增長的態(tài)勢，并且增長速度有越來越快的趨勢。如果任由建筑能耗照此速度增長，必然給中國能源供應(yīng)安全帶來很大的壓力，因此建筑節(jié)能勢在必行。 本文以阿里巴巴“淘寶城"二期項(xiàng)目為例，通過能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建、數(shù)據(jù)采集與分析等，介紹了能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在大型共建中的應(yīng)用。

1  項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

阿里巴巴“淘寶城"項(xiàng)目位于余杭區(qū)五常街道，北靠文一西路，東臨常二路，西靠高教路，南依創(chuàng)新路，永勝港河道東西向貫穿整個(gè)場地。

項(xiàng)目建設(shè)用地面積約 330 畝。用地東西長約 920米，南北縱深 350 米。項(xiàng)目建設(shè)總用地面積約 260000 平方米，總建筑面積為 403314.16 平方米（含地下室 34296.26 平方米、架空層 19357.51 平方米）。

設(shè)計(jì)規(guī)模：本工程分兩期建設(shè)，一期建設(shè)內(nèi)容為 T1～T5 樓、A1 樓以及 P1、P2 停車樓；二期建設(shè)內(nèi)容為 T6～T7 樓、C1 號樓以及 A2 號樓。 整個(gè)項(xiàng)目的配電設(shè)備采用現(xiàn)代化的智能網(wǎng)絡(luò)儀表，能夠采集全部電參量（電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能、開關(guān)量等）。

一期智能化電力管理系統(tǒng)工程已經(jīng)完成，本次針對二期除變電所范圍以外樓層建立智能化電力管理系統(tǒng)平臺，并考慮今后需將一期電力數(shù)據(jù)及二期變電所電力數(shù)據(jù)接入該系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫點(diǎn)約為 45000 點(diǎn)左右)，以及充分考慮后期的擴(kuò)容性。 

二期監(jiān)控范圍為 T6～T7 樓、C1 號樓以及 A2 號樓層、強(qiáng)、弱電井內(nèi)的電力儀表約為 350 臺,數(shù)據(jù)點(diǎn)約為 1 萬點(diǎn)。低壓電力儀表采集的電參量信息為：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能及分合閘遙測信息等。

軟件的主要功能包含電力一次圖顯示、主要進(jìn)線的電流曲線、電能報(bào)表、能耗分析報(bào)表（插座、照明、空調(diào)、雙電源）、用電棒圖、用戶管理、實(shí)時(shí)歷史報(bào)警，WEB 客戶端瀏覽，OPC 通訊接口共享能源數(shù)據(jù)。其中能耗分析是重要部分，要求能夠滿足損耗計(jì)算，樓幢電能對比，電能分類對比，按任意時(shí)刻、日、月、年的時(shí)間對比，可根據(jù)客戶要求做相應(yīng)的修改。  

2  能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

整個(gè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》、《浙江省國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑用電分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為基礎(chǔ)，建設(shè)符合用戶實(shí)際需求的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)完成了淘寶城二期能耗計(jì)量儀表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示的功能。整個(gè)系統(tǒng)包括能耗數(shù)據(jù)的原始采集、能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸、能耗數(shù)據(jù)的在線分析診斷等，通過能耗計(jì)量裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集；通過通訊管理機(jī)的安裝，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸；通過能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù)，形成可視化趨勢，確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因；通過后期的配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運(yùn)營管理模式，進(jìn)行節(jié)能降耗；通過節(jié)能降耗前后數(shù)據(jù)對比，查看節(jié)能降耗實(shí)施效果。

2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集 

能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個(gè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是整個(gè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素，指依據(jù)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分，分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的一類或多類再細(xì)分為若干項(xiàng)。如電能又可以分為4類分項(xiàng)，插座照明用電，空調(diào)用電，特殊用電和動(dòng)力用電，且每一個(gè)分項(xiàng)又可再分為若干子項(xiàng)。插座照明用電包括了建筑內(nèi)部主要工作區(qū)域照明，普通設(shè)備用電等?？杉?xì)分為插座照明用電，應(yīng)急照明及走廊用電，室外照明用電三個(gè)子項(xiàng)。空調(diào)用電主要是指為建筑內(nèi)部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個(gè)子項(xiàng)，冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用。動(dòng)力用電是為建筑內(nèi)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(jī)用電三個(gè)子項(xiàng)。這些分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算和存儲，并定時(shí)與數(shù)據(jù)中心建立連接發(fā)送原始數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本建筑中用電計(jì)量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調(diào)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(xiàn)電能的分項(xiàng)采集。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸 

數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式將能耗原始數(shù)據(jù)從有離散分布的建筑群上傳到數(shù)據(jù)中心，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成原始數(shù)據(jù)存儲的過程。在該過程中，數(shù)據(jù)采集器將定時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，形成可擴(kuò)展標(biāo)示語言（XML）格式的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對應(yīng)的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的安全并進(jìn)行上傳工作。整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)場計(jì)量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò)以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng)，現(xiàn)場計(jì)量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)量采集裝的手拉手式的連接，然后接入采集器，每路485總線連接計(jì)量采集裝置的數(shù)量在20只左右；采集器與數(shù)據(jù)中心之間通過建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸，整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì) 

能耗綜合主界面 

通過綜合能耗主界面可以反映醫(yī)院當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算得到單位面積能耗；界面下方顯示能耗的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線；單擊每個(gè)分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)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。 

分項(xiàng)用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 

將電耗進(jìn)行逐時(shí)、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖等各種圖形展示方式，直觀反映各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢和分布情況。 

用電支路趨勢分析 

統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各設(shè)備電能消耗，準(zhǔn)確定位用電消耗重要回路，制定節(jié)能績效考核制度，推動(dòng)節(jié)能降耗的執(zhí)行。為用能重要設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案，長期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過程中的能效分析評估結(jié)果，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。

能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析 

將各種類型和各主要耗能設(shè)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(yàn)節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。 

能耗數(shù)據(jù)分時(shí)統(tǒng)計(jì) 

將能源類型、負(fù)載類型、區(qū)域能耗按照時(shí)間區(qū)分，按時(shí)、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，準(zhǔn)確掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r(shí)段設(shè)置峰、平、谷，統(tǒng)計(jì)各時(shí)段能耗，降低閑時(shí)能耗。 電能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警 通過高精度智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全實(shí)時(shí)、高密度的實(shí)時(shí)用能監(jiān)測，減少用能的“跑、冒、滴、漏"和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場儀表的回傳數(shù)據(jù)，對電能進(jìn)行合理的管控和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的用電異常，隨時(shí)處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值，超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。  

3  能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的意義

大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是按照國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行設(shè)計(jì)的一個(gè)多層次，多功能，跨區(qū)域，可雙向交換信息的復(fù)雜系統(tǒng)。通過搭建這樣的能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑的能耗使用情況，通過能耗數(shù)據(jù)的分類分項(xiàng)計(jì)算，數(shù)據(jù)的分時(shí)統(tǒng)計(jì)，公共展示平臺等，能促使大型公共建筑提高節(jié)能運(yùn)行管理水平，為各企業(yè)、政府機(jī)關(guān)制定切實(shí)的政策和決策提供參考和有力的支持，并過能源綜合管理系統(tǒng)軟件對各電能計(jì)量點(diǎn)的用電量實(shí)施在線計(jì)量、動(dòng)態(tài)監(jiān)測、集中管理、科學(xué)考核，通過末端監(jiān)控管理，綜合性地實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能，為高能耗建筑的進(jìn)一步節(jié)能改造提供依據(jù)。