南京天溯商业地产能源管理系统

南京天溯商业地产能源管理系统

智能建筑发展到今天已经从昔日的“高、精、尖”技术变成了并非那么遥不可及的事了。伴随着IT技术迅猛的发展，建筑智能化系统愈发强大，仅仅实现建筑的智能控制已无法满足当前绿色低碳的建筑新要求。尽管智能建筑越来越强大，但同时也产生了越来越多的信息孤岛。而通过互联网及IT技术构建建筑能效管理系统，可以实现先进、适度、经济、可行的建筑节能整体解决方案。

建筑能源管理系统提供的是一个高效的管控一体化平台，实现的不仅仅是对能耗的控制，更是对建筑物结构、系统、服务及管理的最优化组合。它是以建筑自动化系统集成技术为基础的，在满足使用者健康、舒适的需求基础上，节约能源、提高能效，并且降低建筑物全生命周期成本的一套监控管理系统。它整合了建筑中的各模块子系统，对建筑中的机电设备进行集中监控和管理，既能提供节能的手段，又能提供精准的数据和科学分析，以便更好地进行资源分配，而这又会反过来更好地加强对能耗的控制，平衡管理运行，从而构成良性循环，达到节能、减排、提高管理水平的最终目的。

能源管理系统的应用已然成为智能建筑发展的趋势，眼下，业内的众多企业也已经在这个趋势中逐渐走出了一条条特色之路。

南京天溯自动化控制系统有限公司技术总监 施超

南京天溯自动化控制系统有限公司技术经理 徐阳

中国在建商业地产面积占全球的50%以上，在总量趋于饱和的情况下，商业地产开发商将越来越关注现有项目的运营，南京天溯自动化控制系统有限公司研究了商业地产的能源管理的系统，通过对系统使用对象、系统架构、点位的选择、系统功能的相关描述，旨在帮助商业地产客户更清晰的了解能源管理系统在项目中如何建设与使用，以达到最优的投入产出。

在互联网高速发展的时代，消费者购物行为发生了显著的变化，为了规避电商的冲击，同时与区域内类似项目进行差异化竞争，传统零售业态在项目中的比重正在不断降低，而休闲、娱乐、社交、生活服务等体验型业态则加速成为商业地产业态经营的主体，多种业态的分布在使商业地产机电设备更为复杂，能源消耗加剧的同时也加大了商业管理公司的管理难度。近年来，绿色建筑和节能减排的概念在商业地产中逐渐发展，建筑能源管理系统作为建筑绿色运行管理的重要工具，得到了广泛的应用。

在商业地产中建设能源管理系统，不仅能够降低能耗费用开支、提升服务品质，还有助于提升品牌形象、管理水平和综合竞争能力。能源管理系统可起到以下作用：

1） 对于自持项目：提高节能运行管理水平，提升管理效率、服务品质和能源利用效率，进而提升项目的竞争力；

2） 对于出售项目：以技术措施保障机电系统高品质、高效运行，提升项目层次，对顾客提高项目售价；

3） 对于设计管理：采集已建成项目的服务品质及能耗数据，指导新建项目的设计，提高设计管理水平，让新建项目的服务品质更高、能耗更低；

4） 对于品牌建设：将能源管理系统自身及其服务品质效果、节能效果数据用于品牌宣传，帮助集团树立绿色、健康、时尚的品牌形象。

1 系统适用对象及目标

1.1 对象

能源管理系统的适用范围为集团及其各业态，包括写字楼、酒店、商场等。能源管理系统的管理对象包括：

1）集团总能耗；

2）各区域分类分项能耗；

3）区域变配电监控、租户预付费等子系统；

4）接入系统的传感器和其他子系统等。

图1 能源管理系统管理对象示意

1.2 目标

能源管理系统的建设目标包括：

1） 提升集团在能源方面的综合管理能力；

2） 高低压配电房少人值守；

3） 自动生成能源使用报告及相关报表；

4） 租户能源计费一站式管理；

5） 能源历史数据的积累与沉淀。

2 系统架构

2.1 整体规划

商业地产建筑能源管理系统是一个实时性高、数据量大的系统，它采集商业地产旗下各类建筑的各种能源数据，进行数据处理、数据分析后提供给用户管理使用。商业地产各地建筑本地服务器将数据上传到集团数据中心，数据中心进行计算处理，提供Web等方式供客户端使用，客户端通过办公计算机等终端设备访问建筑能源管理系统。

能源管理系统主要针对四种不同类型的用户：集团管理人员及服务商、各地监管人员、本地管理人员、社会公众。不同用户在管理操作对象、关注重点、使用频率和数据细致程度、访问终端等方面都有很大的不同。为此针对不同的用户需求，需提供不同的操作界面和数据服务。

依据不同用户对能源管理系统的差异性需求，以及对网络拓扑的结构优化。平台划分为两个层级：集团级系统和物业级系统。物业级系统的数据信息通过集团网络上传到集团级系统，汇总到数据库中。

2.2 集团级平台构架

集团级平台系统主要是IT设备和集团软件系统，具体技术要求如下：

1） 系统稳定高效，任何应用组件的故障不会导致整个系统崩溃；

2） 要求充分提高计算效率和速度，以削减高性能服务器的采购成本；

3） 要求支持动态负载均衡技术，确保资源被充分利用；

4） 要求支持多台服务器组成的数据库，具有动态增大规模的能力；

5） 要求支持应用模块动态重构，安全升级，无限扩展；

6） 要求充分提高服务器具有良好的弹性、扩展性、自动化、数据移动、空间效率和对虚拟化的支持。

基于以上功能要求，以及系统功能模块不断升级的需求，同时考虑应对未来海量数据处理带来的巨大挑战，为避免反复建设带来成本增加，扩展性、稳定性受影响等因素，集团数据中心采用云计算的方式。集团级平台架构见图2。

图2 集团级能源管理系统架构

2.3 物业级平台架构

物业级平台系统分为3层，分别是终端层、网络传输层和监控层，系统由数据采集硬件系统、数据传输硬件系统和软件系统组成。如图3所示。

1） 数据采集系统：由终端计量表具（电表、水表、冷热量表）、传感器（室内外温湿度、照度、CO2、CO、压力等）和数据采集器等组成；

2） 数据传输系统：由服务器、计算机终端、网络通讯系统（工业交换机、光电转换器、UPS）等组成；

3） 数据展示系统：由数据分析软件、交互展示软件、展示屏幕、打印机等组成。

3 能耗模型

建设商业地产能源管理系统之前，需要针对其不同建筑特点，将建筑总能耗按照用户和设备类型的不同进行分类、分项，进而建立能耗模型。准确的模型建立是能源管理系统针对性和适用性的基础。

图3 物业级能源管理系统架构图

能耗模型的设计要遵循以下原则：

1） 兼容性：各能耗分项的定义，必须兼容绝大多数项目的建筑及设备系统形式，保证所有设备的能耗都能在能耗模型中找到所属节点。

2） 可比性：集团能源管理系统平台将数据汇总起来的主要目的是开展横向对比，以反映各项目能耗特点、能耗强度的差异，帮助制定更有针对性的管理制度或节能方案。因此，必须合理的设置能耗分项节点，同时给出严格的能耗分项定义，避免失去可比性。

3）先分户再分项：能耗分项有两种基本方式，一种是按照“设备类型”划分，一种是按照“用户”划分。当同时有两种管理需求时，一般按照“先分户再分项”的原则进行设计。

3.1 总能耗模型

建筑总能耗是指建筑运行过程中所有的能源（通常即包括“一次能源”，也包括“二次能源”）消耗，通常包含多种类型的能源，如图4所示。

商业地产业态繁多，各业态分项能耗模型也有所差异，下面仅针对较为复杂的购物中心业态即“ShoppingMall” 分项能耗模型进行阐述。

应结合图纸和现场考察，充分调研各能源系统的拓扑结构，并采用图形或表格的形式对能源系统的拓扑结构及末端用能设备信息进行描述，以此为基础开展具体的点位选择。

4.2 计量点位选择

4.2.1 总计量点位选择

建筑能耗总量的计量点位包括以下几类：

图4 总能耗模型

3.2 购物中心分项能耗模型

购物中心电耗的分项能耗模型如图5所示。所有的电表当中，消防支路一般不装表；“能耗模型完整所需支路”和“租户支路”列为必选项；备用支路、预留支路列为可选项。

4 数据采集终端点位设计

4.1 计量点位设计原则

计量方案设计的核心是计量表数量及位置的确认。应在能耗模型的指导下，充分考察各能源系统拓扑结构及末端用能设备类型，同时兼顾项目预算、现场施工条件等因素，完成计量点位的选择。

1） 电、水、冷、热、燃气、燃油、可再生能源等输入建筑的一次能源总支路（其中，电表能安装在高压侧的，同时在高压、低压两侧安装；在高压侧不具备安装条件的，只在低压侧安装。当系统中有高压冷机等设备时，应计量这些设备用电并计入能耗总量）；

2） 建筑自制的电、冷、热等二次能源总支路；

3） 向建筑外输出的能源总支路（包括一次和二次能源）。

商业地产各业态各类项目分项、分户能耗的计量点位选择标准也同分项能耗模型一样有所不同，下面仅针对购物中心业态即“ShoppingMall”计量点位选择标准进行阐述。4.2.2 购物中心计量点位选择（见表1）

图5 购物中心用电分项能耗模型

表1 购物中心计量点位选择表

5 软件系统功能

5.1 集团级软件系统功能

集团级能源管理系统采用B/S架构，充分考虑到商业地产集团客户各部门职责、访问权限、关注数据等，整体功能应侧重于“指导”和“评价”，包含数据库管理、配置管理，日志管理、运维管理、权限管理、集团各项目信息管理、节能技术管理、信息纵览、能源管理GIS服务、设计优化、节能量核算、项目对标及节能潜力评估、统计查询、能耗分析、信息发布、工作历、指标及预算、报警管理、报表及综合报告等功能。如表2所示。

5.2 物业级软件系统功能

物业级系统同样采用B/S架构，整体功能侧重于“发现问题，解决问题”，主要由综合管理、综合监控、能耗分析、用能计费管理几个主要大模块构成，并且具备上传接口，支持集团级系统的扩展。如表3所示。

表2 系统功能描述

表3 物业级系统软件功能