某汽車國際采購中心用能計費系統設計

文｜廣東建設職業技術學院 劉光輝

1 工程基本概況及要求

（1）工程基本概況

某汽車國際采購中心分為汽車用品展示區和配件交易區，汽車用品展示區1～3層樓內為商鋪，汽車配件交易區1～2層樓也為商鋪。整個采購中心都采用水源熱泵空調系統，要求對水源熱泵系統的冷卻塔和冷凍泵的運行費用進行計量，合理分攤到每個用戶；此外還要能對每個商鋪進行照明用電量計量和欠費切斷控制。

（2）工程基本要求

①根據物業要求抄表到租戶，分散采集，集中控制，準確讀數，降低錯誤率，提高工作效率。

②實現用戶用電量的數據采集、隨時查詢，并能根據采集數據進行統計分析、監測用戶的異常用電量，提高信息化、自動化水平。

③可實現欠費切斷功能，從而保證物業管理的有效運作。

④可對用戶用電量的數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等。

⑤可通過監控主機與其他系統集成，為其他系統提供數據信息，實現各相關系統的統一管理。

⑥具有分時計量功能，可按客戶的需要分時段設定不同的單價，進行分段計費。

2 計費系統方案設計

2.1 設計依據

計費系統方案的設計依據為：

◆ 《公共建筑節能設計標準》（GB 50189-2005）；

◆ 《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16-2008）；

◆ 《智能建筑設計標準》（GB/T 50314-2006）；

◆ 《綜合布線系統工程設計規范》（GB 50311-2007）；

◆ 《綜合布線系統工程驗收規范》（GB 50312-2007）；

◆ 《大樓通信綜合布線系統》（YD/T 926.1-2001）；

◆ 《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統》（2008）。

2.2 方案設計

本系統包含中央空調計費和電表遠程計費兩個子系統，共設兩個計費區（汽車用品展示區和汽車配件交易區），對汽車用品展示區1～3層樓內、汽車配件交易區1～2層樓內的商鋪進行照明以及空調費用的計量：

◆ 汽車用品展示區共346個電量計費點，173個時間型計費模塊，可以對519（173×3）個用戶進行使用時間統計；

◆ 汽車配件交易區共275個電量計費點，147個時間型計費模塊，可以對441（147×3）個用戶進行使用時間統計；

◆ 兩個區設置兩個總生活用水計費點、兩個總電量計費點，兩個區的冷卻泵和冷卻塔共設置四個總電量計費點、兩個總水量計費點（冷卻塔）。

（1）中央空調計費系統設計

從計量的角度來看，中央空調計費系統設計的主要目標是根據該樓實際情況及用戶需求，將空調系統冷卻泵和冷卻塔的電費合理分攤到每個用戶。從理論上來看，系統設計刻意采用兩種計量方法，即計量每個用戶對應冷卻管上電動閥開啟的時間，然后用此時間與對應空調的制冷功率相乘，得出用戶享受的空調冷量，再以此為收費依據，向用戶收費。此方式計量原理簡單，用戶容易接受；并且計費系統不與空調水發生關系，維護簡單、成本低。

該工程采用C02S時間型空調計費系統。該系統通過檢測風機盤管對應的電磁閥是否開啟，并計量其處于開啟狀態下的運行時間來計量空調用量。每個C02S采樣器可以監測3個壓縮機電磁閥，每32個C02S采樣器需要配置一個管理器進行管理。

C02S時間型計費末端是針對每一個風機盤管進行熱交換定量計量的計費末端，采用了比較簡單的計量方式。C02S采樣器安裝于用戶的空調設備末端，與2～3臺空調設備進行電氣連接；以電磁閥的開啟作為使用中央空調的依據，分別累計并保存每個盤管的運行時間，并通過數據接口將之傳送到上位計算機中。上位計算機的計費軟件對各空調運行時間進行加權累計，并將之與相應商鋪的空調系數（根據不同規格風機盤管的冷卻能力值參數計算的收費系數）相乘，得出各商鋪的中央空調用量（檔位系數和盤管系數可以在軟件中設置），以此為依據進行收費。其計量公式為：

其中：Q為風機盤管的總耗能量，P為風機盤管在用戶使用檔位的冷量（換熱功率），T為用戶設備的有效運行時間。

空調計費流程如圖1所示。

空調計費具體方案如下：

◆ 空調形式為水環熱泵，每個房間對應的壓縮機安裝一個C02S采樣器，每個C02S采樣器監測3個電磁閥；工程首期有1011臺熱泵，共需要340個C02S，考慮預留部分余量，因此使用400個C02S；

◆ 每個空調通信管理器可以管理32臺C02S采集器，管理400臺C02S共需要13個管理器；

◆ 整套系統通過一條RVV2×0.5mm2的通信線連接，通信方式采用M-BUS和RS485中的一種。

（2）電表遠程計費系統設計

電表遠程計費通過總線制帶通信功能的電表抄表系統實現。在每個電表內部裝配由CPU與各種外部電路組成的數據處理器。電表上的碼盤數字直接轉換成數字信號，存儲在電表內部的存儲器中。當抄表系統讀取電表數據時，電表將其直接向抄表系統傳輸，實現“零”誤差抄表。此類直讀式電表的優點如下：

◆ 自動記憶碼輪位置，無需進行脈沖累加式計量，無需初始化——系統在首次開通及出現故障、進行維修后重新啟動時都無需對表初始化，維護的工作量得到極大的減少；抄表數據自始至終與一次表具的讀數保持一致；

圖1 空調計費流程圖

◆ 無源遠傳電表直接傳送數碼，而非脈沖信號，不受機械震動影響，同時對電磁干擾也具有極高的抗干擾能力；所以能在復雜的使用環境下穩定、準確、可靠地計量，不會因供電不穩定或故障而出現計量誤差、帶來大量的維護工作；

◆ 具有控制功能，可以遠程控制用戶是否可用電，對欠費用戶禁止用電；根據商鋪數量，共需設1011個電表采集點，需要1011塊電表；采用DDS28電表——可以實現電量直讀和遠程控制；每32臺電表需要配置一臺電表通信管理器，共需要31臺電表通信管理器。

2.3 系統構成

建筑能源綜合計費系統如圖2所示。

（1）管理器對各層的C02S采樣器進行管理、與之通信、為之供電，每臺管理器最多可帶載32臺C02S采樣器，C02S采樣器之間的連線采用RVV4×0.5mm2的線材（兩根通信線、兩根電源線）；

（2）管理器的工作電源為220VAC，采用集中供電模式；安裝專門的配電柜，采用RVV3×1.5mm2的電源線。管理器G0S2之間的通信采用RS485的通信協議，采用RVV2×0.5mm2的線材；連接后，另一端接到計費儀。

（3）管理器與計費儀的通信采用RS485通信協議，計費儀與計算機的通信采用RS232通信協議。

（4）在管理中心機房安裝一臺AKE中央空調計費儀、一臺計算機及一臺打印機，可使用AKE計費軟件將空調費用單打印出來。

（5）電量計量采用直讀式電表、RS485通信協議，管理器對電表進行管理、與之通信，一臺管理器最多帶載32臺電表，電表之間的通信線采用RVV2×0.5mm2的線材；

（6）電量計量與空調計量使用一套綜合計費系統、一套AKE計費軟件。

3 結束語

空調冷量計量收費是新興的技術領域，選用計費方法時既要考慮計量的準確性——合理、公平，又要考慮投資的經濟性——能夠廣泛應用。

圖2 建筑能源綜合計費系統圖