某大學(xué)教學(xué)辦公樓用電計量改造方案

王 旭 / 張 青

(中國建筑設(shè)計院有限公司，北京 100044)

0 引言

在環(huán)境污染、能源枯竭、人類生存環(huán)境逐漸惡化的今天,采取有效的節(jié)能減排改造措施勢在必行，而這些措施的落實離不開對改造本體各方面計量統(tǒng)計的完善，加強(qiáng)能源計量管理是減少資源消耗、增強(qiáng)改造效果的基礎(chǔ)。

《中華人民共和國節(jié)約能源法》第二十二條明確規(guī)定了“用能單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)能源計量管理”，作為《中華人民共和國節(jié)約能源法》的配套法規(guī)，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部和教育部聯(lián)合頒布了《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》以及住房城鄉(xiāng)建設(shè)部和財政部聯(lián)合頒布了《關(guān)于加強(qiáng)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實施意見》，其中明確要求完善既有建筑的能源計量監(jiān)測工作，并將統(tǒng)計結(jié)果定期公示并上報。

在我國，大部分高等院校的建設(shè)和運(yùn)行資金多由政府提供，故院校應(yīng)率先響應(yīng)國家的政策和要求。完善校區(qū)內(nèi)教學(xué)樓、辦公樓、實驗樓等公共建筑的能源計量體系，對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，不僅可以減少資源浪費(fèi)、實現(xiàn)用能的定額管理、分級配置以及進(jìn)行能效公示評比，還可以通過挖掘能源數(shù)據(jù)來改進(jìn)物業(yè)管理方式、直接聯(lián)動控制用能設(shè)備節(jié)電。

高校能源計量體系的建立，可為國家管理部門全面了解大學(xué)的用能分布結(jié)構(gòu)、宏觀調(diào)整能源配置和能源政策調(diào)整提供數(shù)據(jù)支持。

1 國內(nèi)高校建筑的電能計量現(xiàn)狀

用電計量的準(zhǔn)確性與建筑內(nèi)的配電系統(tǒng)、隸屬關(guān)系、設(shè)備性質(zhì)密不可分。我國許多高校樓宇的建設(shè)時間參差不齊、配電系統(tǒng)差異較大，校內(nèi)建筑在建設(shè)之初可以根據(jù)使用者的要求按照確定的使用區(qū)域設(shè)置電能計量表，在使用過程中由于院系調(diào)整、人員調(diào)動使得原先設(shè)定好的工作區(qū)發(fā)生了變化，計量范圍也隨之發(fā)生改變，原有的計量裝置需要變動。為了彌補(bǔ)這些缺陷，許多正在新建的校區(qū)要求將每個使用單元、大型設(shè)備、公共區(qū)的照明、插座和空調(diào)進(jìn)行分項計量，以此滿足配電系統(tǒng)、功能變更的需要。對于現(xiàn)有高校內(nèi)的老舊建筑來說，進(jìn)行適應(yīng)現(xiàn)代的電計量管理需要的改造極其困難，建筑使用者從屬關(guān)系復(fù)雜且變化頻繁，原始設(shè)計文件、改造資料的缺失或不足使得建筑布局和配電系統(tǒng)不清楚，且老舊建筑不適應(yīng)大規(guī)模施工等現(xiàn)場實際問題，使許多老舊建筑的用電計量只能局限于在進(jìn)樓處設(shè)置，不能滿足用電監(jiān)管的需要。

本項目是一幢建設(shè)于80年代的教學(xué)實驗樓。通過對建筑的勘查和業(yè)主需求的了解，在項目前期對項目的各個方面進(jìn)行了方案對比，確定整體改造方案，并在實施過程中結(jié)合最新的電子技術(shù)產(chǎn)品，最終實現(xiàn)整棟建筑的精細(xì)化分項用電計量。希望通過對本項目的介紹能夠給讀者帶來啟發(fā)和幫助。

2 項目概況

通過查閱資料和現(xiàn)場勘查，該樓分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四段，其中Ⅱ段、Ⅲ段六層、Ⅳ段五層、Ⅴ段地上地下各一層，使用功能包括：辦公、實驗、教學(xué)等。Ⅱ段首層設(shè)一處總配電間，兩路低壓進(jìn)線供全樓及部分地?fù)u樓用電，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每層設(shè)有電氣豎井服務(wù)于本區(qū)域，Ⅴ段電源由總配電間或首層Ⅱ段電井引來。各區(qū)域的使用功能為：Ⅱ段1層為集中實驗區(qū)(技術(shù)中心)；2～6層為學(xué)院內(nèi)教授、研究生的辦公、實驗室。Ⅲ段1層為學(xué)院行政辦公室；2～6層為學(xué)院教學(xué)實驗教室、教授辦公室。Ⅳ段2層為集中實驗區(qū)(技術(shù)中心)；1、3～5層為學(xué)院內(nèi)教授、研究生的辦公、實驗室；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每個房間內(nèi)均設(shè)有配電箱，但由于后期改造房間分拆及合并，導(dǎo)致配電系統(tǒng)混亂，且后期根據(jù)使用需要還會發(fā)生房間調(diào)整；辦公室、實驗室內(nèi)設(shè)備多數(shù)為插座設(shè)備，少數(shù)動力設(shè)備均由專用回路供電。Ⅳ段五層?xùn)|側(cè)圖書館分館，Ⅴ段一層包括計算機(jī)機(jī)房，文體活動中心，公共階梯教室，地下一層為人防區(qū)域，五個區(qū)域均有獨(dú)立的配電箱供電。

由于樓宇建設(shè)年代久遠(yuǎn)，從屬關(guān)系復(fù)雜，該建筑僅在總配電間設(shè)置一塊電能表總體計量學(xué)院用電能耗。隨著學(xué)院管理分級、科研經(jīng)費(fèi)分?jǐn)偟膬?nèi)部需求及高校對高校能源監(jiān)管平臺的建設(shè)要求，需要在樓內(nèi)進(jìn)行既滿足學(xué)院計費(fèi)需要，又符合《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》要求的用電計量改造工程。

3 項目各項方案對比

了解項目現(xiàn)狀和業(yè)主需求后，再通過對國家規(guī)范、導(dǎo)則等文件的學(xué)習(xí)，本方案分別從計量方式、改造方式兩個方面進(jìn)行了優(yōu)化對比。

3.1 計量方式

按照《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》要求，學(xué)校計量深度應(yīng)達(dá)到院、系、部、處的目標(biāo)要求，導(dǎo)則明確“建立校園建筑及用能設(shè)施分類能耗統(tǒng)計或分項能耗統(tǒng)計制度”，即分類和分項都符合導(dǎo)則規(guī)定的基本要求。表1為兩種計量方案的比較。

表1 分類計量和分項計量的比較

通過圖表列出分類和分項的對比資料可見，兩種方式都可以滿足本次改造的目的，只是分項比分類得到的能耗數(shù)據(jù)更多，計量精細(xì)化程度更高，對后期改造適應(yīng)性也更好，但改造工程量大，需求經(jīng)費(fèi)多。

3.2 改造方式

采用分項計量的效果明顯優(yōu)于分類計量，但高昂的改造經(jīng)費(fèi)和巨大的工程量也使業(yè)主有所顧慮，尋找降低成本的改造方法成為影響改造效果的關(guān)鍵。經(jīng)過對無線通訊技術(shù)和電子計量設(shè)備的了解，末端選用帶計量功能且符合精度要求的插座、開關(guān)等電子設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)將計量數(shù)據(jù)上傳，最后經(jīng)過軟件編程實現(xiàn)各種管理計量的需要。這種創(chuàng)新型用電計量改造方式存在降低改造成本、減少工程量的可能性，表2為傳統(tǒng)電能表技術(shù)與無線電子表技術(shù)的對比。

表2 傳統(tǒng)電能表與無線電子表技術(shù)對比

無線電子表技術(shù)的改造方案不需要對現(xiàn)有配電線路進(jìn)行更改，減少了大量的施工作業(yè)，為了減少面板的安裝數(shù)量將各個房間面板數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化，減少計量插座設(shè)備，進(jìn)一步降低造價。

經(jīng)過方案對比并結(jié)合本項目實際需求確定了最終的設(shè)計方案：在樓內(nèi)辦公室、教學(xué)實驗教室，實驗室采用無線電子表技術(shù)的分項計量法，并在戶內(nèi)配電箱設(shè)置導(dǎo)軌式電能表，作為末端電子表的二級計量裝置；單獨(dú)功能區(qū)如圖書館分館、計算機(jī)機(jī)房，文體活動中心，大型公共教室和大功率用電設(shè)備按分類計量法在配電箱和控制箱內(nèi)設(shè)置導(dǎo)軌式電能表計量。

4 項目實施方案

這種創(chuàng)新的改造方案降低了項目的實施難度，由于避免了大量的拆改工作，減少線路重新敷設(shè)，使得設(shè)計、施工的工作量都得已降低。通過前期對建筑的勘查，在項目的實施過程中將計量點位設(shè)置分為配電箱電能表和末端電子表兩部分。

配電箱電能表計量設(shè)置：整棟建筑總配電間兩路進(jìn)線每路設(shè)置一塊電能表；每層電氣豎井內(nèi)設(shè)置一塊層電能總表；每個房間的總配電箱內(nèi)設(shè)置一塊導(dǎo)軌式電表；部分大型單相設(shè)備(20A以上)及三相用電設(shè)備分別設(shè)置導(dǎo)軌式電表；獨(dú)立功能區(qū)如計算機(jī)機(jī)房，文體活動中心，公共教室，人防區(qū)，圖書館分館，大會議室的配電總箱分別設(shè)置電能表。

末端電子表計量設(shè)置：辦公室、實驗室、教學(xué)實驗教室，按房間大小分別設(shè)置計量空調(diào)插座、照明計量控制設(shè)備、計量數(shù)據(jù)收集控制器。一般計量插座設(shè)置：將辦公室、實驗室、教學(xué)實驗教室按房間大小區(qū)分，以建筑的最小標(biāo)準(zhǔn)間為一個計量單元，每個計量單元更換兩個16A一般計量插座，并配置帶保護(hù)安全插排，既保護(hù)了插座，又拓展了插座的使用效率?？照{(diào)計量設(shè)置：每個房間按現(xiàn)有空調(diào)數(shù)量設(shè)置專用空調(diào)計量插座，無空調(diào)房間預(yù)留一個空調(diào)計量插座，每個建筑的最小標(biāo)準(zhǔn)間一個空調(diào)計量插座。照明計量設(shè)置：每個房間按照明面板數(shù)量設(shè)置照明計量設(shè)備，每個建筑的最小標(biāo)準(zhǔn)間一個空調(diào)照明計量面板。

作者簡介

王旭

畢業(yè)于北京建筑大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，現(xiàn)就職于中國建筑設(shè)計院有限公司。

計量系統(tǒng)組網(wǎng)形式：每個辦公室、實驗室、教學(xué)實驗教室內(nèi)設(shè)置計量采集器收集房間內(nèi)的電子計量表數(shù)據(jù)，房間內(nèi)計量采集器采用ZigBee無線通訊網(wǎng)絡(luò)。房間內(nèi)的計量采集器、直讀電能表數(shù)據(jù)采用RS485總線收集至豎井內(nèi)的區(qū)域數(shù)據(jù)收集器；再通過校園網(wǎng)傳輸至學(xué)校能源計量監(jiān)管平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

5 結(jié)束語

目前我國的大中城市中存在大量高耗能的既有建筑，它們的功能、年代、形式各有不同，節(jié)能改造方式也應(yīng)根據(jù)使用需要、現(xiàn)場情況不同做出有針對性的技術(shù)方案并擇優(yōu)使用。本文簡述的計量改造項目就是先選取最優(yōu)的計量方案，再運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品，從而做出有針對性的實施方案，這種方式既滿足了業(yè)主需要，又降低了改造成本。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，教育部.高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則(試行)(建科〔2008〕89號)[Z].2008.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部,財政部.關(guān)于加強(qiáng)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實施意見( 建科〔2007〕245) [Z].2007.