公共建筑能耗監測系統的電氣設計

摘要：公共建筑能耗監測系統是智能建筑設計的一個重要組成部分，是促使公共建筑提高節能運行管理水平而必須設置的數字化管理系統。文章以西安市某高校實訓大樓為工程實例，根據國家和地方相關技術導則和技術規范，與電氣施工圖同步考慮，完成了能耗監測系統的電氣設計。

關鍵詞：公共建筑；能耗監測系統；分項計量；電氣設計；智能建筑設計 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU111 文章編號：1009-2374（2016）34-0116-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.057

1 概述

隨著公共建筑數量的迅速增加，公共建筑使用過程中運行和管理不當，造成了巨大的能源浪費。為實現可持續發展，住房和城鄉建設部早在2007年便頒布了近10項有關建立國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能監管體系的指導性文件。通過對建筑能耗數據的采集，掌握用能情況，分析用能特征，不僅能夠有針對性地對既有建筑進行節能改造，更有利于國家從宏觀層面上制定能源政策與節能措施。為指導和規范西安市公共建筑能耗監測系統建設、運行及管理工作，為西安市各類公共建筑能耗統計、能源審計、建筑節能管理和節能改造提供科學可靠的技術支持，西安市于2015年發布了陜西省工程建設標準《西安市公共建筑能耗監測系統技術規范》。該技術規范用于西安市各類新建、改建、擴建和既有公共建筑能耗監測系統的設計、施工、驗收、運行和維護。本文以西安市某高校實訓大樓為例，地下1層，地上12層?？偨ㄖ娣e26517m2，建筑物高度48.8m。本工程屬于二類高層辦公樓。結構形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結構。本工程是新建建筑物，能耗監測系統的設計由建筑設計院隨電氣施工圖同步考慮。對建筑的機電系統安裝分類、分項的能耗計量儀表，由此得到建筑物總能源消耗與不同能源種類、不同功能系統的分項能耗，實現建筑能耗的分類計量和電能耗的分項計量。

2 本工程能耗分項計量與數據設置

2.1 本工程能耗分類與分項計量

分類能耗是根據公共建筑消耗的主要能源種類劃分的能耗數據，如電、燃氣、水、集中供熱、集中供冷、其他能源（集中熱水供應量、煤、油、可再生能源）等。分項能耗是根據公共建筑消耗的電力的主要用途劃分的能耗數據。分類能耗中，電量應分為4項分項，包括照明插座用電、空調用電、動力用電和特殊用電。電量的4項分項是必分項，各分項可根據建筑用能系統的實際情況靈活細分為一級子項和二級子項，是選分項。其他分類能耗不應分項。本項目建筑能耗分類、分項計量如圖1所示：

2.2 能耗數據采集點的確定

由于水、燃氣、熱的能耗計量相對簡單，電氣專業只需做好相應的通信線路設計，故本文重點探討用電分項能耗監測的施工圖設計方法。在設計電氣系統干線圖和照明/動力配電系統圖的基礎上，確定各用電回路的名稱及供電范圍、負荷性質等，才能確定能耗數據采集點。

本項目共確定能耗數據采集點68個，其中用電分項計量采集點56個，其他分類能耗計量采集點12個。電能耗分項計量采集點分別為：10kV高壓柜4個；變壓器低壓出線柜6個；低壓柜電力線載波1個；實訓樓第一層～第十二層照明插座配電箱12個；第一層～第十二層公共及應急照明配電箱12個；屋頂動力配電箱8個；地下一層（車庫和設備房）照明插座配電箱2個，應急照明配電箱2個，動力配電箱2個，熱幕配電箱1個；南/北廠房照明插座配電箱2個，動力配電箱2個，熱幕配電箱2個。其他分類能耗計量采集點分別為：實驗樓遠傳冷水表/遠傳熱水表/遠傳總燃氣表/遠傳總暖表各1個；南/北廠房遠傳冷水表/遠傳熱水表/遠傳總燃氣表/遠傳總暖表各1個。

2.3 能耗數據采集點編號與數據編碼

能耗數據編碼規則為細則層次代碼結構，主要按7類細則進行編碼，包括行政區劃代碼編碼、建筑類別編碼、建筑識別編碼、分類能耗指編碼、分項能耗編碼、分項能耗一級子項編碼、分項能耗二級子項編碼。編碼后能耗數據由15位符號組成。若某一項目無須使用某編碼時，則用相應位數的“0”代替。根據技術規范，制定能耗數據編碼和能耗數據采集點識別編碼，如表1所示：

3 能耗監測系統設計

3.1 能耗監測系統結構設計

本項目能耗監測系統由用戶管理層、網絡通信層、現場設備層三部分組成，完成能耗數據的采集、傳輸、管理等功能，見圖2?，F場設置的電能表采用屏蔽雙紋線連接至各分區數據采集器，各分區數據采集器將數據分類處理后，上傳到網絡交換機，再通過網線上傳至能耗監測系統主機實現能耗監測管理功能。

3.2 10kV高壓配電系統能耗監測

三相多功能電能儀表DSSD25用于10kV開關柜能耗的計量和監測。用于分時計量正、反向有功/無功電能，計量有功/無功總電能，分相有功/無功電能，分時計量正、反向有功，正、反向無功的最大需量及發生時間等。

3.3 變壓器0.4/0.23kV系統能耗監測

3.3.1 三項電能監測。三相多功能電能儀表DD521用于0.4kV/10kV開關柜能耗的計量和監測。用于測量單回路的三相電壓、三相電流、功率因數、頻率及視在功率，記錄分相/總有功功率/無功功率/有功電量/無功電量。

根據配電柜的出線數量可選用三相多回路電能監測儀表DD504（4回路），DD505（5回路），DD507（7回路），DD509（9回路）用于0.4kV配電柜能耗的計量和監測。能夠測量每回路的三相電壓、三相電流、功率因數、頻率及視在功率，記錄分相/總有功功率/無功功率/有功電量/無功電量。

3.3.2 電力能耗終端采集器。三相載波智能采集終端DDJ03對建筑能耗監測末端有載波型計量和監測儀表進行采集。安裝在低壓0.4kV進線柜。終端通過電力載波接口可以實現對電能表的召測、抄收及暫存電能表數據，并用以太網通訊的方式將儲存的數據按主臺的命令發向主臺。

電力能耗采集器DDJ01是對建筑能耗監測末端的監測儀表計進行采集，安裝在每個低壓0.4kV出線柜，主要用于采集各種類型的能耗儀表的數據。實現對電能表的召測、抄收及暫存電能表數據，并將儲存的數據向上一級的采集器。

3.4 能耗數據采集

電力能耗采集器DDJ02對電力能耗終端采集器的數據進行采集，安裝于開關柜。通過RS485接口對電力能耗采集器的數據進行采集或直接采集電能儀表的數據，抄收并暫存電能表數據，并將儲存的數據向監控主機發送。

水、氣型智能采集器DDJ04用于對供暖、冷水、熱水、燃氣等能耗終端的數據進行采集，對數據進行預處理，并將數據發送到監控主機。通過RS485接口可以實現對各類能耗監測表的召測、抄收及暫存能耗監測表數據，并將儲存的數據向上一級的采集器。能耗數據采集系統圖（部分）如圖3所示：

4 結語

本文以西安市某高校實訓大樓為工程實例，根據國家和地方相關技術導則和技術規范，確定該建筑能耗分類和分項計量的設置范圍。能耗監測系統的設計隨電氣施工圖同步考慮，完成了能耗監測系統的電氣設計。

參考文獻

[1] 住房和城鄉建設部.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號）[S].

[2] 陜西省住房和城鄉建設廳.西安市公共建筑能耗監測系統技術規范（DBJ61/T97-2015）[S].2015.

[3] 住房和城鄉建設部.國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則[S].2008.

作者簡介：王楠（1983-），男，陜西西安人，西安建筑科技大學建筑設計研究院電氣工程師，中級工程師，碩士，研究方向：建筑電氣與智能化。

（責任編輯：王 波）