某機關辦公樓能源管理系統設計

馮菊梅 / 王 娟（中國建筑設計咨詢公司，北京 100120）

1 前言

根據調研信息與診斷測試數據，公共機構辦公建筑的能耗總量及能耗水平高（年耗電量為60～150kWh/m2），且節能潛力較大。目前，急需針對某辦公建筑開展年能耗統計，摸清此類建筑的能耗現狀，對開展公共機構的建筑節能工作將起到積極的推動作用。

2 能源綜合管理系統簡介

國家機關辦公建筑能源綜合管理系統旨在建立一套對水、電、蒸汽等能源實行分項、分戶計量的系統；對各類能耗實施在線監測、實時計量、及時匯總、分項分戶動態發布能耗信息；建立網絡化管理系統，建立、健全能耗數據和能耗標準；為科學管理、合理考評、提高效率、嚴格控制成本提供依據，通過計量手段來提高能源管理水平。建立能源綜合管理系統后能實現以下功能：

1）能耗分戶計量和分項計量

通過合理拆分水、電計量單元，使每個計量點既有分戶的屬性，又有分項的屬性。通過匯總，橫向取得各分戶能耗，縱向取得各分項能耗。

分類能耗是指根據辦公建筑消耗的主要能源種類，如：水、電、燃氣等。分項能耗是指根據各類能源的主要用途，例如，電量分項能耗應當包括：照明、插座用電、空調用電、動力用電、特殊用電。

2）能耗考核管理平臺

在分戶計量的基礎上，形成能耗考核管理的平臺。

3）能耗成本核算

在分戶計量的基礎上，取得任意計量單元在某一時間段的能耗信息，并根據能源價格計算出該計量單元在該時間段的能源成本。

4）能耗分析評價

通過進行分戶能耗分析評價和分項能耗分析評價，為節能改造提供科學合理的依據。

5）能耗信息發布

通過管理層辦公自動化網絡來發布各分戶計量單元的能耗信息。

6）能耗超標提醒報警

當某部門在某時間段的能耗異常時，通過手機短信系統自動給該部門的節能工作負責人發短消息，提示其注意節約能源。

3 建筑物概況及能耗分析

該機關辦公樓占地面積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 段區域。

該建筑配電系統采用地下室主纜向上至每層中分纜的系統構架，地下室設有動力、通風、制冷等大型用電設備，因此，地下室配電盤點位相對集中而且數量較多；1～4層中分別設有多個配電盤，每個配電盤內供電回路對應一個功能或使用區域內的照明插座、動力等。

給水系統采用自地下室主管向上供應到各個功能及使用區域的系統布管構架，管路基本全部敷設在頂棚內，地面1～4層內主要的給水區域的總管大部分由地下室總管分出。

大樓內采用市政燃氣管路，供廚房烹飪使用。

該建筑物中的辦公人員人數基本穩定，工作時間一致，其能耗水平在一段時期內基本穩定。

4 能源綜合管理系統設計

1）拆分各項點位

合理拆分點位是能源管理系統設計的基礎。按照分項分戶相結合、粗細適宜的點位拆分原則，電計量按17個分項共拆分288個點；水計量按10個分項共拆分180個點；燃氣計量設5個計量點；水、電、氣遠傳通訊共473個點位。根據該機關辦公樓的實際情況，將這些點位分為63個區域，配備34臺24路采集器。水電計量表按各自劃分的區域并聯接入采集器。

2）安裝計量裝置

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

供電計量表安裝在低壓配電柜內（低壓配電柜內有足夠空間），其中，多功能電表安裝在變壓器低壓側，其他配電回路加裝三相電表，電流互感器根據線路負荷大小選擇適當的變比。

供水計量表安裝在建筑物主進水口及各層支路。

燃氣計量表安裝在建筑物各分區用氣支路上。

3）構建傳輸網絡

本項目的系統數據中心設在技術處弱電機房，系統采用星型和樹型相結合的混合型網絡結構。分為管理層、傳輸層和采集層三個層面。

管理層：是以主機及軟件為主要工具，由數據中心連接工業以太網交換機，可根據情況配置交換機數量，每臺負責不同區域，對各耗能點數據實時巡檢、集中計量、分類存儲、綜合考評、詳細清單、賬單輸出、歷史查詢等操作。系統主機實行雙主機備份模式，將系統主機接入局辦公自動化網絡，并配IP地址，實現能耗數據資源共享。

傳輸層：分為上層傳輸層和下層傳輸層。下層傳輸層即現場數據實時傳輸網絡層，采用485總線通訊方式。信號經過轉換器轉換成TCP/IP協議后，接入交換機。上層傳輸層即光纖網絡傳輸層，組建光纖網絡，除數據中心外，向下可設置結點，配置結點交換機（工業級），并分配IP地址。

采集層：由24路數據采集器及水、電、燃氣計量基表構成，采集層對各計量點的耗能數據進行實時采集和存儲。還可以設置網關或人機界面與電腦儀表等有通訊接口的設備進行通訊，接收其數據。網絡拓撲圖如圖1所示。

4）配置系統主機及運行環境

系統主機設置一正一備模式，正用主機負責數據采集和數據處理，備用主機負責數據備份。兩主機之間用網線連接，正用主機接入局辦公自動化網絡。

軟件運行環境：

圖1 分項計量系統拓撲圖

主電腦操作系統：Mircosoft Windows Server2003企業版；備用電腦操作系統：WINDOWS XP；數據庫：正版數據庫；運行環境軟件：OFFICE 2007。

5 結束語

本文依據國家規范及相關技術規定，從工程實際出發，提出了能耗分項計量設計方案，為科學用能、合理用能，節能管理提供支持平臺。目前，該系統已全部安裝、調試完畢，并投入運行。

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