某大学教学办公楼用电计量改造方案

2014-08-06王旭/张青

智能建筑电气技术 2014年6期

王旭 / 张青

(中国建筑设计院有限公司，北京 100044)

0 引言

在环境污染、能源枯竭、人类生存环境逐渐恶化的今天,采取有效的节能减排改造措施势在必行，而这些措施的落实离不开对改造本体各方面计量统计的完善，加强能源计量管理是减少资源消耗、增强改造效果的基础。

《中华人民共和国节约能源法》第二十二条明确规定了“用能单位应当加强能源计量管理”，作为《中华人民共和国节约能源法》的配套法规，住房城乡建设部和教育部联合颁布了《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》以及住房城乡建设部和财政部联合颁布了《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》，其中明确要求完善既有建筑的能源计量监测工作，并将统计结果定期公示并上报。

在我国，大部分高等院校的建设和运行资金多由政府提供，故院校应率先响应国家的政策和要求。完善校区内教学楼、办公楼、实验楼等公共建筑的能源计量体系，对现有系统进行节能改造，不仅可以减少资源浪费、实现用能的定额管理、分级配置以及进行能效公示评比，还可以通过挖掘能源数据来改进物业管理方式、直接联动控制用能设备节电。

高校能源计量体系的建立，可为国家管理部门全面了解大学的用能分布结构、宏观调整能源配置和能源政策调整提供数据支持。

1 国内高校建筑的电能计量现状

用电计量的准确性与建筑内的配电系统、隶属关系、设备性质密不可分。我国许多高校楼宇的建设时间参差不齐、配电系统差异较大，校内建筑在建设之初可以根据使用者的要求按照确定的使用区域设置电能计量表，在使用过程中由于院系调整、人员调动使得原先设定好的工作区发生了变化，计量范围也随之发生改变，原有的计量装置需要变动。为了弥补这些缺陷，许多正在新建的校区要求将每个使用单元、大型设备、公共区的照明、插座和空调进行分项计量，以此满足配电系统、功能变更的需要。对于现有高校内的老旧建筑来说，进行适应现代的电计量管理需要的改造极其困难，建筑使用者从属关系复杂且变化频繁，原始设计文件、改造资料的缺失或不足使得建筑布局和配电系统不清楚，且老旧建筑不适应大规模施工等现场实际问题，使许多老旧建筑的用电计量只能局限于在进楼处设置，不能满足用电监管的需要。

本项目是一幢建设于80年代的教学实验楼。通过对建筑的勘查和业主需求的了解，在项目前期对项目的各个方面进行了方案对比，确定整体改造方案，并在实施过程中结合最新的电子技术产品，最终实现整栋建筑的精细化分项用电计量。希望通过对本项目的介绍能够给读者带来启发和帮助。

2 项目概况

通过查阅资料和现场勘查，该楼分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四段，其中Ⅱ段、Ⅲ段六层、Ⅳ段五层、Ⅴ段地上地下各一层，使用功能包括：办公、实验、教学等。Ⅱ段首层设一处总配电间，两路低压进线供全楼及部分地摇楼用电，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每层设有电气竖井服务于本区域，Ⅴ段电源由总配电间或首层Ⅱ段电井引来。各区域的使用功能为：Ⅱ段1层为集中实验区(技术中心)；2～6层为学院内教授、研究生的办公、实验室。Ⅲ段1层为学院行政办公室；2～6层为学院教学实验教室、教授办公室。Ⅳ段2层为集中实验区(技术中心)；1、3～5层为学院内教授、研究生的办公、实验室；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每个房间内均设有配电箱，但由于后期改造房间分拆及合并，导致配电系统混乱，且后期根据使用需要还会发生房间调整；办公室、实验室内设备多数为插座设备，少数动力设备均由专用回路供电。Ⅳ段五层东侧图书馆分馆，Ⅴ段一层包括计算机机房，文体活动中心，公共阶梯教室，地下一层为人防区域，五个区域均有独立的配电箱供电。

由于楼宇建设年代久远，从属关系复杂，该建筑仅在总配电间设置一块电能表总体计量学院用电能耗。随着学院管理分级、科研经费分摊的内部需求及高校对高校能源监管平台的建设要求，需要在楼内进行既满足学院计费需要，又符合《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》要求的用电计量改造工程。

3 项目各项方案对比

了解项目现状和业主需求后，再通过对国家规范、导则等文件的学习，本方案分别从计量方式、改造方式两个方面进行了优化对比。

3.1 计量方式

按照《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》要求，学校计量深度应达到院、系、部、处的目标要求，导则明确“建立校园建筑及用能设施分类能耗统计或分项能耗统计制度”，即分类和分项都符合导则规定的基本要求。表1为两种计量方案的比较。

表1 分类计量和分项计量的比较

通过图表列出分类和分项的对比资料可见，两种方式都可以满足本次改造的目的，只是分项比分类得到的能耗数据更多，计量精细化程度更高，对后期改造适应性也更好，但改造工程量大，需求经费多。

3.2 改造方式

采用分项计量的效果明显优于分类计量，但高昂的改造经费和巨大的工程量也使业主有所顾虑，寻找降低成本的改造方法成为影响改造效果的关键。经过对无线通讯技术和电子计量设备的了解，末端选用带计量功能且符合精度要求的插座、开关等电子设备，通过无线网络将计量数据上传，最后经过软件编程实现各种管理计量的需要。这种创新型用电计量改造方式存在降低改造成本、减少工程量的可能性，表2为传统电能表技术与无线电子表技术的对比。

表2 传统电能表与无线电子表技术对比

无线电子表技术的改造方案不需要对现有配电线路进行更改，减少了大量的施工作业，为了减少面板的安装数量将各个房间面板数量标准化，减少计量插座设备，进一步降低造价。

经过方案对比并结合本项目实际需求确定了最终的设计方案：在楼内办公室、教学实验教室，实验室采用无线电子表技术的分项计量法，并在户内配电箱设置导轨式电能表，作为末端电子表的二级计量装置；单独功能区如图书馆分馆、计算机机房，文体活动中心，大型公共教室和大功率用电设备按分类计量法在配电箱和控制箱内设置导轨式电能表计量。

4 项目实施方案

这种创新的改造方案降低了项目的实施难度，由于避免了大量的拆改工作，减少线路重新敷设，使得设计、施工的工作量都得已降低。通过前期对建筑的勘查，在项目的实施过程中将计量点位设置分为配电箱电能表和末端电子表两部分。

配电箱电能表计量设置：整栋建筑总配电间两路进线每路设置一块电能表；每层电气竖井内设置一块层电能总表；每个房间的总配电箱内设置一块导轨式电表；部分大型单相设备(20A以上)及三相用电设备分别设置导轨式电表；独立功能区如计算机机房，文体活动中心，公共教室，人防区，图书馆分馆，大会议室的配电总箱分别设置电能表。

末端电子表计量设置：办公室、实验室、教学实验教室，按房间大小分别设置计量空调插座、照明计量控制设备、计量数据收集控制器。一般计量插座设置：将办公室、实验室、教学实验教室按房间大小区分，以建筑的最小标准间为一个计量单元，每个计量单元更换两个16A一般计量插座，并配置带保护安全插排，既保护了插座，又拓展了插座的使用效率。空调计量设置：每个房间按现有空调数量设置专用空调计量插座，无空调房间预留一个空调计量插座，每个建筑的最小标准间一个空调计量插座。照明计量设置：每个房间按照明面板数量设置照明计量设备，每个建筑的最小标准间一个空调照明计量面板。