某机关办公楼能源管理系统设计

2012-08-08冯菊梅中国建筑设计咨询公司北京100120

智能建筑电气技术 2012年1期

冯菊梅 / 王娟（中国建筑设计咨询公司，北京 100120）

1 前言

根据调研信息与诊断测试数据，公共机构办公建筑的能耗总量及能耗水平高（年耗电量为60～150kWh/m2），且节能潜力较大。目前，急需针对某办公建筑开展年能耗统计，摸清此类建筑的能耗现状，对开展公共机构的建筑节能工作将起到积极的推动作用。

2 能源综合管理系统简介

国家机关办公建筑能源综合管理系统旨在建立一套对水、电、蒸汽等能源实行分项、分户计量的系统；对各类能耗实施在线监测、实时计量、及时汇总、分项分户动态发布能耗信息；建立网络化管理系统，建立、健全能耗数据和能耗标准；为科学管理、合理考评、提高效率、严格控制成本提供依据，通过计量手段来提高能源管理水平。建立能源综合管理系统后能实现以下功能：

1）能耗分户计量和分项计量

通过合理拆分水、电计量单元，使每个计量点既有分户的属性，又有分项的属性。通过汇总，横向取得各分户能耗，纵向取得各分项能耗。

分类能耗是指根据办公建筑消耗的主要能源种类，如：水、电、燃气等。分项能耗是指根据各类能源的主要用途，例如，电量分项能耗应当包括：照明、插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电。

2）能耗考核管理平台

在分户计量的基础上，形成能耗考核管理的平台。

3）能耗成本核算

在分户计量的基础上，取得任意计量单元在某一时间段的能耗信息，并根据能源价格计算出该计量单元在该时间段的能源成本。

4）能耗分析评价

通过进行分户能耗分析评价和分项能耗分析评价，为节能改造提供科学合理的依据。

5）能耗信息发布

通过管理层办公自动化网络来发布各分户计量单元的能耗信息。

6）能耗超标提醒报警

当某部门在某时间段的能耗异常时，通过手机短信系统自动给该部门的节能工作负责人发短消息，提示其注意节约能源。

3 建筑物概况及能耗分析

该机关办公楼占地面积15万m2，建筑面积约17万m2，主体建筑地下1层，地面4层，大楼由北向南分为1、2、3 段区域。

该建筑配电系统采用地下室主缆向上至每层中分缆的系统构架，地下室设有动力、通风、制冷等大型用电设备，因此，地下室配电盘点位相对集中而且数量较多；1～4层中分别设有多个配电盘，每个配电盘内供电回路对应一个功能或使用区域内的照明插座、动力等。

给水系统采用自地下室主管向上供应到各个功能及使用区域的系统布管构架，管路基本全部敷设在顶棚内，地面1～4层内主要的给水区域的总管大部分由地下室总管分出。

大楼内采用市政燃气管路，供厨房烹饪使用。

该建筑物中的办公人员人数基本稳定，工作时间一致，其能耗水平在一段时期内基本稳定。

4 能源综合管理系统设计

1）拆分各项点位

合理拆分点位是能源管理系统设计的基础。按照分项分户相结合、粗细适宜的点位拆分原则，电计量按17个分项共拆分288个点；水计量按10个分项共拆分180个点；燃气计量设5个计量点；水、电、气远传通讯共473个点位。根据该机关办公楼的实际情况，将这些点位分为63个区域，配备34台24路采集器。水电计量表按各自划分的区域并联接入采集器。

2）安装计量装置

计量装置分为多功能电表、三相电表、电磁流量表三种计量装置，分别用于计量耗电量，用水量及用气量。

供电计量表安装在低压配电柜内（低压配电柜内有足够空间），其中，多功能电表安装在变压器低压侧，其他配电回路加装三相电表，电流互感器根据线路负荷大小选择适当的变比。

供水计量表安装在建筑物主进水口及各层支路。

燃气计量表安装在建筑物各分区用气支路上。

3）构建传输网络

本项目的系统数据中心设在技术处弱电机房，系统采用星型和树型相结合的混合型网络结构。分为管理层、传输层和采集层三个层面。

管理层：是以主机及软件为主要工具，由数据中心连接工业以太网交换机，可根据情况配置交换机数量，每台负责不同区域，对各耗能点数据实时巡检、集中计量、分类存储、综合考评、详细清单、账单输出、历史查询等操作。系统主机实行双主机备份模式，将系统主机接入局办公自动化网络，并配IP地址，实现能耗数据资源共享。

传输层：分为上层传输层和下层传输层。下层传输层即现场数据实时传输网络层，采用485总线通讯方式。信号经过转换器转换成TCP/IP协议后，接入交换机。上层传输层即光纤网络传输层，组建光纤网络，除数据中心外，向下可设置结点，配置结点交换机（工业级），并分配IP地址。

采集层：由24路数据采集器及水、电、燃气计量基表构成，采集层对各计量点的耗能数据进行实时采集和存储。还可以设置网关或人机界面与电脑仪表等有通讯接口的设备进行通讯，接收其数据。网络拓扑图如图1所示。

4）配置系统主机及运行环境

系统主机设置一正一备模式，正用主机负责数据采集和数据处理，备用主机负责数据备份。两主机之间用网线连接，正用主机接入局办公自动化网络。