1 　大型公共建筑的節(jié)能管理現(xiàn)狀

 

　　目前,，超過70%的大型公共建筑沒有專職的節(jié)能管理人員，企業(yè)內(nèi)部普遍沒有建立相應(yīng)的能源管理制度,，不能及時掌握能源的整體消耗情況,，對主要用能設(shè)備的運行情況和節(jié)能狀況也未能及時把握?？偟膩碚f,，大多數(shù)大型公共建筑業(yè)主的用能設(shè)備管理僅僅是從安全使用的角度考慮，建立企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能管理體系已經(jīng)變得非常的迫切,。

 

 

 

2 　大型公共建筑節(jié)能需求

 

　　大型公共建筑的用電設(shè)備數(shù)量與種類眾多,，主要包括：中央空調(diào)、照明,、電梯,、給排水、電加熱負(fù)載,，變壓器和其他混合負(fù)載等,。而各種機(jī)電設(shè)備的能耗具有較大的節(jié)能空間。同時,，面向建筑內(nèi)的機(jī)電設(shè)備實施節(jié)能,，相對于改變建筑的墻體、窗體結(jié)構(gòu)而言,，更具有見效快,、對建筑正常使用影響小等優(yōu)勢

 

　　(1)中央空調(diào)能耗現(xiàn)狀

 

　　一般地，在大型公共建筑中,，中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占總能耗的40%以上,，而大部分建筑的中央空調(diào)實際熱負(fù)載在絕大部分時間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計負(fù)載低，且主機(jī),、輔機(jī)和末端舒適度三者未能實現(xiàn)合理動態(tài)調(diào)節(jié),，導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低，電能浪費嚴(yán)重,。

 

　　(2)照明系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

 

　　目前,，許多公共建筑都是全封閉空間模式，完全依靠人工照明進(jìn)行采光,，在上班時間段,，照明系統(tǒng)通常都是連續(xù)照明，所消耗的能量大,，也增加了室內(nèi)熱負(fù)荷,?？梢愿鶕?jù)實際需求選擇不同的照明節(jié)能措施，對提高光效,、節(jié)約能量是非常重要的,。

 

　　(3)電梯系統(tǒng)及其他動力設(shè)備能耗現(xiàn)狀

 

　　目前，大型公共建筑節(jié)能電梯僅占全國電梯保有量的2%,，節(jié)能潛力巨大,。而公共建筑中給排水等其他能耗設(shè)備通過采取一定的控制手段，也能有一定的節(jié)能空間,。

 

　　(4)供配電系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

 

供配電系統(tǒng)通過導(dǎo)線,、開關(guān)、變壓器等設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中,，會產(chǎn)生功率損失(有功,、無功功率)，并在相應(yīng)的時間內(nèi)產(chǎn)生能量損失(有功,、無功電量),。

 

 

3 　大型公共建筑用能結(jié)構(gòu)特點

 

對珠三角地區(qū)的公共建筑進(jìn)行能源審計時發(fā)現(xiàn)，大型公共建筑功能的實現(xiàn)是以各類機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)運行為基礎(chǔ),，空調(diào),、給排水、照明的能耗要占建筑運行能耗的70%,，僅空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗就占各系統(tǒng)總能耗的40%以上,。所以，在進(jìn)行大型公共建筑節(jié)能研究時,，解決機(jī)電設(shè)備的節(jié)能問題是核心,。

 

 

 

 

 

4 　大型公共建筑節(jié)能解決方案

 

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3，系統(tǒng)多采用分布式結(jié)構(gòu),，按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分,，模塊化設(shè)計。整個系統(tǒng)一般分為三層,，即主控層（站控管理層）,、中間層（網(wǎng)絡(luò)通訊層）和現(xiàn)場層（現(xiàn)場設(shè)備層）,。

 

 

 

 

 

 

 

圖3 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

 

 

1）站控管理層

 

站控管理層針對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員,，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分,。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備,，如工業(yè)級計算機(jī)、打印機(jī),、UPS 電源等組成,。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面,，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理,，并以圖形,、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況,。

 

監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集,、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口,，進(jìn)行系統(tǒng)管理,、維護(hù)和分析工作。

 

打印機(jī)：系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形,、報表等,。

 

模擬屏：系統(tǒng)通過通訊方式與智能模擬屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，形象顯示整個系統(tǒng)運行狀況,。

 

UPS：保證計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電,，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設(shè)備的正常運行,。

 

 

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

 

通訊層主要是由通訊管理機(jī),、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集,、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令,。

 

通訊管理機(jī)：是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和智能通訊管理中心,。它具備了數(shù)據(jù)采集與處理、通訊控制器,、前置機(jī)等功能,。

 

以太網(wǎng)設(shè)備：包括工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)。

 

通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線,、光纖以及無線通訊等,。

 

3）現(xiàn)場設(shè)備層

 

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成,，采用具有高可靠性,、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O 控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲的建筑能耗數(shù)據(jù),。測量儀表擔(dān)負(fù)著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù),，其監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實時傳送至數(shù)據(jù)中心。

 

4.2軟件實現(xiàn)與系統(tǒng)功能

 

上位機(jī)軟件為Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)組態(tài)軟件,，該軟件是對現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測的專用軟件,，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法,，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的“組態(tài)”,，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測功能。Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面,，可實時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備各參量及開關(guān)量狀態(tài),，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心存儲。系統(tǒng)還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析,，符合用戶設(shè)計需要的報表,、事件記錄和故障報警等功能。整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計,，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動抄表,、能耗監(jiān)測功能。

 

1）運行狀態(tài)監(jiān)測：通訊異常報警提示,。

 

2）用戶管理：不同用戶權(quán)限具備不同操作功能,，各級權(quán)限的口令修改操作功能，具有權(quán)限防誤功能,。

 

3）能耗報表,、棒圖：實現(xiàn)了所有能耗報表的按時間查詢，分為日,、月,、年報表等，任意分類,、分項實時能耗棒圖顯示,。

 

4）打印及導(dǎo)出：所有報表及界面可打印，或以EXCEL,、WORD 格式進(jìn)行導(dǎo)出,。

 

 

4.3大型公建電能計量宜采用智能電力監(jiān)控儀表

 

大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表，不宜用收費電表,。兩者主要特點歸納如下（見表1）,。

 

 

 

供電部門一般給用戶實施一戶一表的收費制度，即收費電表由供電部門統(tǒng)一安裝,。因此,，收費電表除了要有技監(jiān)局發(fā)放的計量器具許可證外，還需要當(dāng)?shù)厥?、市電力部門的許可才可安裝使用,。在大型公共建筑電能管理中,，供電部門一般會在總進(jìn)線處安裝收費電表,。

電力儀表在用戶安裝收費電表的基礎(chǔ)上,，考慮內(nèi)部電能計量與節(jié)能管理的需要安裝，用于內(nèi)部電能管理,。因此用戶可自主選擇采購,，但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路,、各樓層或各功能區(qū)的分項電能數(shù)據(jù)的采集,，通過后臺電能管理系統(tǒng)完成對大型公共建筑的電能分項計量。

 

 

4.4電力儀表在建筑能耗電能分項計量中的選型方案

 

Acrel(安科瑞)公司研發(fā)的Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng),，可以通過ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表,、諧波表、導(dǎo)軌式電能表,，對商場,、賓館、學(xué)校,、醫(yī)院,、銀行、體育館,、政府機(jī)關(guān)等大型公建進(jìn)行電能分項計量和能耗分析管理,。

 

電力儀表，是針對電力系統(tǒng),、工礦企業(yè),、公用設(shè)施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設(shè)計的,。它能高精度的測量所有常用的電力參數(shù),，如三相電壓、三相電流,、有功功率,、無功功率、頻率,、功率因數(shù),、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運行信息,。電力儀表功能,、型號繁多，價格也各不相同,，電能計量方案也多種多樣,，因此，應(yīng)合理選配，達(dá)到較佳的性價比,。

 

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部114號文件,，對大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實行分類、分項計量,，對電能按動力用電,、照明與插座用電、空調(diào)用電和特殊用電進(jìn)行分項計量管理,。因此,，針對宿舍、商鋪,、病房等應(yīng)計量到經(jīng)濟(jì)核算單元的地方,，可采用DDS1352或DDSF1352電表；

 

DDS1352單相電表,，用于單相電能計量,，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為1個模數(shù)（即寬為18mm）,，一次最大接入單相電流30A,，精度1.0級。優(yōu)點是尺寸小,，價格低,，缺點是沒有通訊功能，不能組網(wǎng),。

 

DDSF1352單相電表,，同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為4個模數(shù),，一次最大接入單相電流為80A,，精度1.0級，具有峰,、平,、谷電能分時復(fù)費率計量功能，帶RS485接口,，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,，可組網(wǎng)。主要應(yīng)用于對單相電能的計量,，常用在配電箱內(nèi),。DDS1352及DDSF1352單相電表外形及應(yīng)用如圖4所示：

 

圖4 DDS1352電表外形，DDSF1352電表外形及其應(yīng)用

 

針對用電設(shè)施按照明與插座用電,、動力用電,、空調(diào)用電,、特殊用電進(jìn)行分項計量，對學(xué)校教室,、醫(yī)療病房,、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計量時，可選用DTSF1352或ACR120EL電表,。

 

采用DTSF1352三相四線電表（見圖5）,，用于三相電能計量,，具有尖,、峰、平,、谷電能分時復(fù)費率計量功能,，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為7個模數(shù),，可安裝在照明箱或動力箱中,，一次最大接入三相電流80A，80A以上可經(jīng)電流互感器采集,，精度0.5級,，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,，可組網(wǎng),。

 

 

圖5 DTSF1352電表外形及其在動力箱中的應(yīng)用

 

采用ACR120EL多功能電表，該表為嵌入式安裝,，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上,，面板尺寸為80mm×80mm，規(guī)格為220/380V,、5A,，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級,，可測量電流,、電壓、功率,、頻率,、功率因數(shù)、四象限電能等電參量,，帶Modbus通訊協(xié)議,。

 

一些重要場合需檢測諧波的，可采用ACR230ELH多功能電表,，針對進(jìn)線回路或重要出線回路,，采用ACR230ELH多功能電表,，嵌入式安裝在配電柜門板上，面框尺寸為96mm×96mm,，除測量所有電參量外,，還具有最大需量，2-31次電流,、電壓諧波分量,、電壓波峰系數(shù)、電流K系數(shù),、電話波形因子,、電流電壓不平衡度、正負(fù)零序分量分析等功能,。ACR120EL,，ACR230ELH多功能電表外形及其在低壓配電柜中的實際應(yīng)用如圖6所示。

 

 

 

圖6 ACR120EL,、ACR230ELH多功能電表外形及其在配電抽屜柜中的應(yīng)用

 

 

4.5系統(tǒng)解決方案

 

基于對大型公共建筑的了解,，Acrel(安科瑞)通過能源監(jiān)測管理技術(shù)、建筑智能化技術(shù),、變頻技術(shù)等綜合節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,，從節(jié)能管理層面、設(shè)備改造層面,、運營服務(wù)層面,，提出大型公共建筑機(jī)電設(shè)備節(jié)能整體解決方案，以滿足建筑功能為前提,，幫助建筑實現(xiàn)能效提升,。

 

節(jié)能管理——建立樓宇能效管理中心，提升節(jié)能管理水平

 

　　樓宇能效管理中心由能效管理,、設(shè)施管理,、環(huán)境控制組成三層能效監(jiān)測管理系統(tǒng)，從管理角度使建筑獲得能效提升,，同時,，對穩(wěn)定節(jié)能效果也起到一定的作用。用能單位可以從管理中心獲知每日用電情況,，并及時對異常情況進(jìn)行調(diào)整,。

 

設(shè)備改造——從建筑機(jī)電設(shè)備運行改善入手，解決建筑高能耗及環(huán)境改善問題,。

 

　　(1)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

　　中央空調(diào)系統(tǒng)作為大型公共建筑最主要的用電設(shè)備,，針對它的節(jié)能不僅能為建筑整體運營成本的下降帶來最大、最直接的效益,，同時,，還對改善建筑環(huán)境空氣質(zhì)量有著非常重要的意義,。

　　①制冷主機(jī)的節(jié)能控制

　　通過優(yōu)化主機(jī)運行模式,、設(shè)定運行參數(shù),，調(diào)節(jié)制冷主機(jī)供回水溫差及冷凍、冷卻水流量,，以提供制冷主機(jī)的運行效率,，從而實現(xiàn)制冷主機(jī)的最佳COP值；

　?、诳照{(diào)水系統(tǒng)節(jié)能控制

　　對冷卻,、凍水循環(huán)及冷卻塔系統(tǒng)分別加裝智能調(diào)速控制器、溫度傳感器,、壓差傳感器和流量傳感器等,，實現(xiàn)符合負(fù)荷要求的合理性調(diào)節(jié),。

　?、劭諝馓幚頇C(jī)的節(jié)能控制

　　加裝空調(diào)處理機(jī)變頻控制系統(tǒng)，優(yōu)化空調(diào)機(jī)組的控制模式,，對風(fēng)系統(tǒng)各支管路風(fēng)閥進(jìn)行節(jié)能控制,，保證各空調(diào)區(qū)域換氣次數(shù)和壓力平衡，并通過合理利用新風(fēng)取得優(yōu)化節(jié)能的效果,；

　?、芘棚L(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能控制

　　排風(fēng)系統(tǒng)的改造不僅可以起到節(jié)能降耗的效果，還可以提高建筑內(nèi)的熱舒適性,。對風(fēng)系統(tǒng)各分支管路風(fēng)閥進(jìn)行檢測,，保證各區(qū)域送風(fēng)的平衡，提升建筑內(nèi)的空氣品質(zhì),，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能與熱舒適度的結(jié)合,。

 

　　(2)照明系統(tǒng)

　　根據(jù)建筑物的實際用能需求，安科瑞公司通過提供經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好的照明節(jié)能方案,，幫助用戶實現(xiàn)節(jié)能目的,；如：將常規(guī)的T8熒光燈更換更為節(jié)能的T5熒光燈或LED照明燈具等。

　　對公共照明區(qū)域,，還可采用自動化控制手段,，必要時輔以配電線路的改造，實現(xiàn)對公共照明系統(tǒng)按各種模式實現(xiàn)分時,、分區(qū),、分線路的群控功能。

 

　　(3)電梯系統(tǒng)及其他動力設(shè)備

　　對擁有多部電梯的場合,，可根據(jù)電梯在不同時段,、不同區(qū)域的使用特點建立群控系統(tǒng),，在保障運營服務(wù)品質(zhì)的基礎(chǔ)上提高其整體使用效率。

　　當(dāng)然,，采用變頻器調(diào)速取代異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速也是以提高電動機(jī)運行效率為目標(biāo)的節(jié)能措施,。同樣的，其它風(fēng)機(jī),、水泵也可適當(dāng)采用變頻調(diào)速等手段提高設(shè)備運行效率,。

 

　　(4)供配電系統(tǒng)

　　配電系統(tǒng)的降損節(jié)能措施主要包括變壓器的合理使用，無功補(bǔ)償技術(shù),，保持三相負(fù)載平衡,，減少高次諧波、提高功率因數(shù)等,。

 

運營服務(wù)——實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài),，提供在線持續(xù)節(jié)能服務(wù)，穩(wěn)定節(jié)能效益,。

 

　　在實施節(jié)能改造后,，用戶可以獲得設(shè)備運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)服務(wù)。同時,，針對實時監(jiān)測的情況,，利用控制策略進(jìn)行的節(jié)能調(diào)節(jié)，保證了建筑末端環(huán)境的溫濕度,、照度,、二氧化碳濃度等的要求。

　　通過建立在安科瑞公司的“城市能源監(jiān)測管理平臺”提供的在線檢測服務(wù),，24小時監(jiān)測建筑的實時運行參數(shù),，提供故障診斷和排除，實現(xiàn)傳統(tǒng)的定期維護(hù)模式向?qū)崟r狀態(tài)維護(hù)模式的轉(zhuǎn)變,，避免出現(xiàn)過修或失修的狀況,。

 

 

大型公共建筑節(jié)能核心目標(biāo)

 

　　打造高舒適、低能耗的建筑運行環(huán)境,，實現(xiàn)四大目標(biāo)：

　　提升管理水平,，打造智能建筑；

　　改善環(huán)境品質(zhì),，實現(xiàn)健康舒適,；

　　優(yōu)化系統(tǒng)運行，延長設(shè)備壽命,；

　　降低整體能耗,，減少運營成本。

 

 

 

5 　結(jié)束語

 

隨著能源的日益緊張,，節(jié)能降耗成為大型公共建筑智能化建設(shè)的必然選擇,，本文介紹Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng),，不僅能監(jiān)控供配電系統(tǒng)的運行狀況，還能監(jiān)測用水量,、燃?xì)獾绕渌茉吹氖褂脿顩r,，并能根據(jù)采集到的能耗數(shù)據(jù)繪制出各種報表、分析曲線,、圖形等,，便于分析研究，為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考,。該系統(tǒng)運行安全,、可靠，并附有事件記錄及故障報警等功能,，極大地方便了用戶的使用,。

 

 

參考文獻(xiàn)：

[1]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版.

[2]深圳達(dá)實智能股份有限公司產(chǎn)品手冊.