某大學教學辦公樓用電計量改造方案

王 旭 / 張 青

(中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

0 引言

在環境污染、能源枯竭、人類生存環境逐漸惡化的今天,采取有效的節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計的完善，加強能源計量管理是減少資源消耗、增強改造效果的基礎。

《中華人民共和國節約能源法》第二十二條明確規定了“用能單位應當加強能源計量管理”，作為《中華人民共和國節約能源法》的配套法規，住房城鄉建設部和教育部聯合頒布了《高等學校節約型校園建設管理與技術導則》以及住房城鄉建設部和財政部聯合頒布了《關于加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑節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測工作，并將統計結果定期公示并上報。

在我國，大部分高等院校的建設和運行資金多由政府提供，故院校應率先響應國家的政策和要求。完善校區內教學樓、辦公樓、實驗樓等公共建筑的能源計量體系，對現有系統進行節能改造，不僅可以減少資源浪費、實現用能的定額管理、分級配置以及進行能效公示評比，還可以通過挖掘能源數據來改進物業管理方式、直接聯動控制用能設備節電。

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的用能分布結構、宏觀調整能源配置和能源政策調整提供數據支持。

1 國內高校建筑的電能計量現狀

用電計量的準確性與建筑內的配電系統、隸屬關系、設備性質密不可分。我國許多高校樓宇的建設時間參差不齊、配電系統差異較大，校內建筑在建設之初可以根據使用者的要求按照確定的使用區域設置電能計量表，在使用過程中由于院系調整、人員調動使得原先設定好的工作區發生了變化，計量范圍也隨之發生改變，原有的計量裝置需要變動。為了彌補這些缺陷，許多正在新建的校區要求將每個使用單元、大型設備、公共區的照明、插座和空調進行分項計量，以此滿足配電系統、功能變更的需要。對于現有高校內的老舊建筑來說，進行適應現代的電計量管理需要的改造極其困難，建筑使用者從屬關系復雜且變化頻繁，原始設計文件、改造資料的缺失或不足使得建筑布局和配電系統不清楚，且老舊建筑不適應大規模施工等現場實際問題，使許多老舊建筑的用電計量只能局限于在進樓處設置，不能滿足用電監管的需要。

本項目是一幢建設于80年代的教學實驗樓。通過對建筑的勘查和業主需求的了解，在項目前期對項目的各個方面進行了方案對比，確定整體改造方案，并在實施過程中結合最新的電子技術產品，最終實現整棟建筑的精細化分項用電計量。希望通過對本項目的介紹能夠給讀者帶來啟發和幫助。

2 項目概況

通過查閱資料和現場勘查，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、教學等。Ⅱ段首層設一處總配電間，兩路低壓進線供全樓及部分地搖樓用電，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每層設有電氣豎井服務于本區域，Ⅴ段電源由總配電間或首層Ⅱ段電井引來。各區域的使用功能為：Ⅱ段1層為集中實驗區(技術中心)；2～6層為學院內教授、研究生的辦公、實驗室。Ⅲ段1層為學院行政辦公室；2～6層為學院教學實驗教室、教授辦公室。Ⅳ段2層為集中實驗區(技術中心)；1、3～5層為學院內教授、研究生的辦公、實驗室；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每個房間內均設有配電箱，但由于后期改造房間分拆及合并，導致配電系統混亂，且后期根據使用需要還會發生房間調整；辦公室、實驗室內設備多數為插座設備，少數動力設備均由專用回路供電。Ⅳ段五層東側圖書館分館，Ⅴ段一層包括計算機機房，文體活動中心，公共階梯教室，地下一層為人防區域，五個區域均有獨立的配電箱供電。

由于樓宇建設年代久遠，從屬關系復雜，該建筑僅在總配電間設置一塊電能表總體計量學院用電能耗。隨著學院管理分級、科研經費分攤的內部需求及高校對高校能源監管平臺的建設要求，需要在樓內進行既滿足學院計費需要，又符合《高等學校節約型校園建設管理與技術導則》要求的用電計量改造工程。

3 項目各項方案對比

了解項目現狀和業主需求后，再通過對國家規范、導則等文件的學習，本方案分別從計量方式、改造方式兩個方面進行了優化對比。

3.1 計量方式

按照《高等學校節約型校園建設管理與技術導則》要求，學校計量深度應達到院、系、部、處的目標要求，導則明確“建立校園建筑及用能設施分類能耗統計或分項能耗統計制度”，即分類和分項都符合導則規定的基本要求。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據更多，計量精細化程度更高，對后期改造適應性也更好，但改造工程量大，需求經費多。

3.2 改造方式

采用分項計量的效果明顯優于分類計量，但高昂的改造經費和巨大的工程量也使業主有所顧慮，尋找降低成本的改造方法成為影響改造效果的關鍵。經過對無線通訊技術和電子計量設備的了解，末端選用帶計量功能且符合精度要求的插座、開關等電子設備，通過無線網絡將計量數據上傳，最后經過軟件編程實現各種管理計量的需要。這種創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為傳統電能表技術與無線電子表技術的對比。

表2 傳統電能表與無線電子表技術對比

無線電子表技術的改造方案不需要對現有配電線路進行更改，減少了大量的施工作業，為了減少面板的安裝數量將各個房間面板數量標準化，減少計量插座設備，進一步降低造價。

經過方案對比并結合本項目實際需求確定了最終的設計方案：在樓內辦公室、教學實驗教室，實驗室采用無線電子表技術的分項計量法，并在戶內配電箱設置導軌式電能表，作為末端電子表的二級計量裝置；單獨功能區如圖書館分館、計算機機房，文體活動中心，大型公共教室和大功率用電設備按分類計量法在配電箱和控制箱內設置導軌式電能表計量。

4 項目實施方案

這種創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，使得設計、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置：整棟建筑總配電間兩路進線每路設置一塊電能表；每層電氣豎井內設置一塊層電能總表；每個房間的總配電箱內設置一塊導軌式電表；部分大型單相設備(20A以上)及三相用電設備分別設置導軌式電表；獨立功能區如計算機機房，文體活動中心，公共教室，人防區，圖書館分館，大會議室的配電總箱分別設置電能表。

末端電子表計量設置：辦公室、實驗室、教學實驗教室，按房間大小分別設置計量空調插座、照明計量控制設備、計量數據收集控制器。一般計量插座設置：將辦公室、實驗室、教學實驗教室按房間大小區分，以建筑的最小標準間為一個計量單元，每個計量單元更換兩個16A一般計量插座，并配置帶保護安全插排，既保護了插座，又拓展了插座的使用效率。空調計量設置：每個房間按現有空調數量設置專用空調計量插座，無空調房間預留一個空調計量插座，每個建筑的最小標準間一個空調計量插座。照明計量設置：每個房間按照明面板數量設置照明計量設備，每個建筑的最小標準間一個空調照明計量面板。

作者簡介

王旭

畢業于北京建筑大學電氣工程及其自動化專業，工程師，現就職于中國建筑設計院有限公司。

計量系統組網形式：每個辦公室、實驗室、教學實驗教室內設置計量采集器收集房間內的電子計量表數據，房間內計量采集器采用ZigBee無線通訊網絡。房間內的計量采集器、直讀電能表數據采用RS485總線收集至豎井內的區域數據收集器；再通過校園網傳輸至學校能源計量監管平臺進行數據分析。

5 結束語

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，節能改造方式也應根據使用需要、現場情況不同做出有針對性的技術方案并擇優使用。本文簡述的計量改造項目就是先選取最優的計量方案，再運用先進的技術產品，從而做出有針對性的實施方案，這種方式既滿足了業主需要，又降低了改造成本。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部，教育部.高等學校節約型校園建設管理與技術導則(試行)(建科〔2008〕89號)[Z].2008.

[2] 中華人民共和國建設部,財政部.關于加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能管理工作的實施意見( 建科〔2007〕245) [Z].2007.