大型公共建筑能耗监测系统

【摘要】：针对大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的问题，利用计算机网络技术、通讯技术、计量控制技术等信息化技术，实现能源资源分类分项计量和能源资源运行监管功能，清晰描述建筑内总的用能现状；实时监测各供电回路的电压、电流和功率等电力参数，识别有用负荷与无效能耗，从而可通过技术或行为节能方式，实现建筑的节能。

【关键词】：办公建筑；大型公共建筑；节能；能耗；绿色建筑；

0 引言

随着社会的发展，能源的消耗量也在迅速增长，特别是建筑能耗的增长特别迅速，已经成为除工业、交通外的第三大能源消耗。按照当前建筑业的发展趋势，在若干年后社会的能源产出将无法满足能源的需求，所以减小能源的消耗量是一个十分重要的且需要尽早解决的问题。在建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗量占据了很大的份额，虽然其总能耗量远不如住宅建筑消耗量大，但是单位面积的能耗消耗量十分巨大，所以大型公共建筑的节能工作具有很大的潜力。大型公共建筑能耗监测系统的建设使得人们可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情况，为提出节能减排政策与决策奠定基础，随着中国城市化进程的推进、经济的发展，我国建筑能耗总量呈持续增长的态势，并且增长速度有越来越快的趋势。如果任由建筑能耗照此速度增长，必然给中国能源供应安全带来的压力，因此建筑节能势在必行。

本文以肥西中学为例，通过能耗在线监测系统数据传输网络的搭建、数据采集与分析等，介绍了能耗在线监测系统在大型共建中的应用。

1  项目概述及建设目标

肥西中学创办于1957年， 2001年成为合肥市示范高中，2003年被评为安徽省示范高中。校园占地面积约8万平方米，建筑面积3.8万余平方米，校内划分为教学区、运动区、风景区、生活区和经济区五大功能区域。本项目主要针对肥西中学主体教学楼设计能源管理系统，实现基础能耗数据的智能化、自动化、可视化、可量化的采集与存储，从而降低能源使用费用，为建立节约型社会发挥作用。

整个项目的能源计量种类包括用电计量以及用水计量，其中用电计量包括南楼教学楼1~6F以及配电间内安装的102台智能电表以及北楼教学楼1~5F以及配电间内安装的84台智能电表，实现主体教学楼的用电分项、分级计量；用水计量主要针对教学楼主要进水管以及重要用水回路。电表配标准DL/T 645-2007通讯规约，远传水表配RS485通讯接口，标准Modbus-RTU通讯协议。

2  能耗在线监测系统的设计

整个能耗在线监测系统的设计是以《机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》、安徽省《公共建筑能耗监测系统技术规范》等相关技术导则为基础，建设符合用户实际需求的能耗在线监测系统，系统完成了肥西中学主体教学楼能耗计量仪表和能耗数据采集装置的安装，实现从建筑采集能耗数据，远程传输数据，数据统计与展示的功能。整个系统包括能耗数据的原始采集、能耗数据的在线传输、能耗数据的在线分析诊断等，通过能耗计量装置的安装，实现能耗数据的原始采集；通过通讯管理机的安装，实现能耗数据的在线传输；通过能耗数据的采集存数，形成可视化趋势，确定较高能耗范围 诊断形成高耗原因；通过后期的配置节能节电产品 改进运营管理模式，进行节能降耗；通过节能降耗前后数据对比，查看节能降耗实施效果。

2.1 能耗数据的原始采集

能耗数据的原始采集是整个能耗在线监测系统的基础，是整个能耗在线监测系统的基本构成元素，指依据机关办公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源种类的划分，分项能耗数据是指分类能耗数据中的一类或多类再细分为若干项。如电能又可以分为4类分项，插座照明用电，空调用电，特殊用电和动力用电，且每一个分项又可再分为若干子项。插座照明用电包括了建筑内部主要工作区域照明，普通设备用电等。可细分为插座照明用电，应急照明及走廊用电，室外照明用电三个子项。空调用电主要是指为建筑内部提供制冷和制热所消耗的电能，其也包括两个子项，冷热站电能使用和空调末端电能使用。动力用电是为建筑内提供动力服务使用的电能，包括电梯用电、水泵用电、通风机用电三个子项。这些分类分项数据要在采集器内部进行计算和存储，并定时与数据中心建立连接发送原始数据。本项目中，涉及到的能耗信息主要包括耗电量耗水量等，按照分类分项计量系统的设计要求，本建筑中用电计量采用多功能电度表，在各楼层照明配电箱、空调配电箱、动力配电箱以及其他特殊用电配电箱安装多功能电表，实现电能的分项采集；用水计量主要通过远传计量水表，在每栋楼总进水管以及每层楼出水管加装远传水表。

2.2 数据传输

数据传输是指原始分类分项数据经由数据采集器通过Internet或GPRS等远程通讯方式将能耗原始数据从有离散分布的建筑群上传到数据中心，并将数据进行处理，完成原始数据存储的过程。在该过程中，数据采集器将定时采集到的数据进行累加，形成可扩展标示语言（XML）格式的数据包，数据包中不仅包含需要上传的数据还包括对应的建筑信息和采集器信息等。采集器还要对要传输的数据包进行加密处理，一般采用128位aes加密处理以保证数据的安全并进行上传工作。整个系统的数据传输网络包括现场计量采集装置与采集器之间的485网络以及采集器与数据中心之间以太网，现场计量采集装置与采集器之间通过RS-485的总线方式，实现计量采集装的手拉手式的连接，接入采集器，每路485总线连接计量采集装置的数量在20只左右；采集器与数据中心之间通过建筑内部智能化网络实现数据的远传传输，整个系统的网络结构如下图所示：