某機(jī)關(guān)辦公樓能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馮菊梅 / 王 娟（中國建筑設(shè)計(jì)咨詢公司，北京 100120）

1 前言

根據(jù)調(diào)研信息與診斷測(cè)試數(shù)據(jù)，公共機(jī)構(gòu)辦公建筑的能耗總量及能耗水平高（年耗電量為60～150kWh/m2），且節(jié)能潛力較大。目前，急需針對(duì)某辦公建筑開展年能耗統(tǒng)計(jì)，摸清此類建筑的能耗現(xiàn)狀，對(duì)開展公共機(jī)構(gòu)的建筑節(jié)能工作將起到積極的推動(dòng)作用。

2 能源綜合管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

國家機(jī)關(guān)辦公建筑能源綜合管理系統(tǒng)旨在建立一套對(duì)水、電、蒸汽等能源實(shí)行分項(xiàng)、分戶計(jì)量的系統(tǒng)；對(duì)各類能耗實(shí)施在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)計(jì)量、及時(shí)匯總、分項(xiàng)分戶動(dòng)態(tài)發(fā)布能耗信息；建立網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)，建立、健全能耗數(shù)據(jù)和能耗標(biāo)準(zhǔn)；為科學(xué)管理、合理考評(píng)、提高效率、嚴(yán)格控制成本提供依據(jù)，通過計(jì)量手段來提高能源管理水平。建立能源綜合管理系統(tǒng)后能實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）能耗分戶計(jì)量和分項(xiàng)計(jì)量

通過合理拆分水、電計(jì)量單元，使每個(gè)計(jì)量點(diǎn)既有分戶的屬性，又有分項(xiàng)的屬性。通過匯總，橫向取得各分戶能耗，縱向取得各分項(xiàng)能耗。

分類能耗是指根據(jù)辦公建筑消耗的主要能源種類，如：水、電、燃?xì)獾取７猪?xiàng)能耗是指根據(jù)各類能源的主要用途，例如，電量分項(xiàng)能耗應(yīng)當(dāng)包括：照明、插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電、特殊用電。

2）能耗考核管理平臺(tái)

在分戶計(jì)量的基礎(chǔ)上，形成能耗考核管理的平臺(tái)。

3）能耗成本核算

在分戶計(jì)量的基礎(chǔ)上，取得任意計(jì)量單元在某一時(shí)間段的能耗信息，并根據(jù)能源價(jià)格計(jì)算出該計(jì)量單元在該時(shí)間段的能源成本。

4）能耗分析評(píng)價(jià)

通過進(jìn)行分戶能耗分析評(píng)價(jià)和分項(xiàng)能耗分析評(píng)價(jià)，為節(jié)能改造提供科學(xué)合理的依據(jù)。

5）能耗信息發(fā)布

通過管理層辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)來發(fā)布各分戶計(jì)量單元的能耗信息。

6）能耗超標(biāo)提醒報(bào)警

當(dāng)某部門在某時(shí)間段的能耗異常時(shí)，通過手機(jī)短信系統(tǒng)自動(dòng)給該部門的節(jié)能工作負(fù)責(zé)人發(fā)短消息，提示其注意節(jié)約能源。

3 建筑物概況及能耗分析

該機(jī)關(guān)辦公樓占地面積15萬m2，建筑面積約17萬m2，主體建筑地下1層，地面4層，大樓由北向南分為1、2、3 段區(qū)域。

該建筑配電系統(tǒng)采用地下室主纜向上至每層中分纜的系統(tǒng)構(gòu)架，地下室設(shè)有動(dòng)力、通風(fēng)、制冷等大型用電設(shè)備，因此，地下室配電盤點(diǎn)位相對(duì)集中而且數(shù)量較多；1～4層中分別設(shè)有多個(gè)配電盤，每個(gè)配電盤內(nèi)供電回路對(duì)應(yīng)一個(gè)功能或使用區(qū)域內(nèi)的照明插座、動(dòng)力等。

給水系統(tǒng)采用自地下室主管向上供應(yīng)到各個(gè)功能及使用區(qū)域的系統(tǒng)布管構(gòu)架，管路基本全部敷設(shè)在頂棚內(nèi)，地面1～4層內(nèi)主要的給水區(qū)域的總管大部分由地下室總管分出。

大樓內(nèi)采用市政燃?xì)夤苈?，供廚房烹飪使用。

該建筑物中的辦公人員人數(shù)基本穩(wěn)定，工作時(shí)間一致，其能耗水平在一段時(shí)期內(nèi)基本穩(wěn)定。

4 能源綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）拆分各項(xiàng)點(diǎn)位

合理拆分點(diǎn)位是能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。按照分項(xiàng)分戶相結(jié)合、粗細(xì)適宜的點(diǎn)位拆分原則，電計(jì)量按17個(gè)分項(xiàng)共拆分288個(gè)點(diǎn)；水計(jì)量按10個(gè)分項(xiàng)共拆分180個(gè)點(diǎn)；燃?xì)庥?jì)量設(shè)5個(gè)計(jì)量點(diǎn)；水、電、氣遠(yuǎn)傳通訊共473個(gè)點(diǎn)位。根據(jù)該機(jī)關(guān)辦公樓的實(shí)際情況，將這些點(diǎn)位分為63個(gè)區(qū)域，配備34臺(tái)24路采集器。水電計(jì)量表按各自劃分的區(qū)域并聯(lián)接入采集器。

2）安裝計(jì)量裝置

計(jì)量裝置分為多功能電表、三相電表、電磁流量表三種計(jì)量裝置，分別用于計(jì)量耗電量，用水量及用氣量。

供電計(jì)量表安裝在低壓配電柜內(nèi)（低壓配電柜內(nèi)有足夠空間），其中，多功能電表安裝在變壓器低壓側(cè)，其他配電回路加裝三相電表，電流互感器根據(jù)線路負(fù)荷大小選擇適當(dāng)?shù)淖儽取?/p>

供水計(jì)量表安裝在建筑物主進(jìn)水口及各層支路。

燃?xì)庥?jì)量表安裝在建筑物各分區(qū)用氣支路上。

3）構(gòu)建傳輸網(wǎng)絡(luò)

本項(xiàng)目的系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心設(shè)在技術(shù)處弱電機(jī)房，系統(tǒng)采用星型和樹型相結(jié)合的混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。分為管理層、傳輸層和采集層三個(gè)層面。

管理層：是以主機(jī)及軟件為主要工具，由數(shù)據(jù)中心連接工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，可根據(jù)情況配置交換機(jī)數(shù)量，每臺(tái)負(fù)責(zé)不同區(qū)域，對(duì)各耗能點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)巡檢、集中計(jì)量、分類存儲(chǔ)、綜合考評(píng)、詳細(xì)清單、賬單輸出、歷史查詢等操作。系統(tǒng)主機(jī)實(shí)行雙主機(jī)備份模式，將系統(tǒng)主機(jī)接入局辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，并配IP地址，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)資源共享。

傳輸層：分為上層傳輸層和下層傳輸層。下層傳輸層即現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)層，采用485總線通訊方式。信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議后，接入交換機(jī)。上層傳輸層即光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸層，組建光纖網(wǎng)絡(luò)，除數(shù)據(jù)中心外，向下可設(shè)置結(jié)點(diǎn)，配置結(jié)點(diǎn)交換機(jī)（工業(yè)級(jí)），并分配IP地址。

采集層：由24路數(shù)據(jù)采集器及水、電、燃?xì)庥?jì)量基表構(gòu)成，采集層對(duì)各計(jì)量點(diǎn)的耗能數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。還可以設(shè)置網(wǎng)關(guān)或人機(jī)界面與電腦儀表等有通訊接口的設(shè)備進(jìn)行通訊，接收其數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

4）配置系統(tǒng)主機(jī)及運(yùn)行環(huán)境

系統(tǒng)主機(jī)設(shè)置一正一備模式，正用主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，備用主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)備份。兩主機(jī)之間用網(wǎng)線連接，正用主機(jī)接入局辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。

軟件運(yùn)行環(huán)境：

圖1 分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)拓?fù)鋱D

主電腦操作系統(tǒng)：Mircosoft Windows Server2003企業(yè)版；備用電腦操作系統(tǒng)：WINDOWS XP；數(shù)據(jù)庫：正版數(shù)據(jù)庫；運(yùn)行環(huán)境軟件：OFFICE 2007。

5 結(jié)束語

本文依據(jù)國家規(guī)范及相關(guān)技術(shù)規(guī)定，從工程實(shí)際出發(fā)，提出了能耗分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)方案，為科學(xué)用能、合理用能，節(jié)能管理提供支持平臺(tái)。目前，該系統(tǒng)已全部安裝、調(diào)試完畢，并投入運(yùn)行。

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