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    家機(jī)關(guān)辦公建筑中的能耗分析管理系統(tǒng)

    時(shí)間:2017/10/10閱讀:982
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    蔡舒韜

          安科瑞電氣股份有限公司,上海嘉定 201801

     

    【摘要】:本文主要介紹了廣東某司法局節(jié)約型建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè),著重闡述了Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)軟件,及其實(shí)現(xiàn)分散式采集和集中控制管理的智能化節(jié)能監(jiān)控體系。

    【關(guān)鍵詞】:機(jī)關(guān)大樓;智能電測(cè)表;建筑能耗分析

     

    【正文】:

    1 言

    我目是*二位能源生產(chǎn)和消費(fèi)。能源供應(yīng)的持續(xù)增長(zhǎng),為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了重要的支撐;同時(shí),能源消費(fèi)的快速增長(zhǎng),為世界能源市場(chǎng)創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。中已經(jīng)成為世界能源市場(chǎng)*的重要組成部分,中的發(fā)展對(duì)維護(hù)能源安全,正發(fā)揮著越來(lái)越重要的積極作用。 

    在我,建筑能耗約占總能耗的27%以上,而且還在以每年1個(gè)百分點(diǎn)的速度增加。據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示,我每年城鄉(xiāng)建設(shè)新建房屋建筑面積近20億平方米,其中80%以上為高能耗建筑;既有建筑近400億平方米,95%以上是高能耗建筑。建筑能耗占全總能耗的比例逐年快速上升,為應(yīng)對(duì)上述情況,我新建建筑已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),這個(gè)比例已高達(dá)95.7%,但是,施工階段執(zhí)行節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的比例僅為53.8%。

    據(jù)統(tǒng)計(jì),我家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%,但年耗電量約占全城鎮(zhèn)總耗電量的22%,每平方米年耗電量是普通居民住宅的10~20倍,是歐洲、日本等發(fā)達(dá)家同類建筑的1.5~2倍。

    由此看來(lái),節(jié)能減排是我當(dāng)及將來(lái)發(fā)展中所必須面臨并亟待解決的重大問(wèn)題。實(shí)際上,十一五規(guī)劃已經(jīng)為減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放制定了具體的目標(biāo),務(wù)院印發(fā)的發(fā)展改革委會(huì)同有關(guān)部門制定的《節(jié)能減排綜合性工作方案》,明確了中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)任務(wù)和總體要求。

    為了我長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)的發(fā)展,為了我能源的安全,也為了把我建設(shè)成一個(gè)和諧、現(xiàn)代化的文明社會(huì),節(jié)能減排是必須完成的既定目標(biāo)。為達(dá)到上述目標(biāo),作為占總能耗1/4還多的建筑物,迫切需要建立一套完整的能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng),特別必須建立一套家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng),這是節(jié)能減排的必要措施。

     

    2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)規(guī)范

    建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定的《家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》技術(shù)規(guī)范的出臺(tái)后完成設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的。因此,設(shè)計(jì)依據(jù)充分、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正確,并且為節(jié)能減排提供了預(yù)留接口。 

    本系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)的技術(shù)規(guī)范包括:

    1、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部技術(shù)要求 

    《家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》 

    《家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》 

    《家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)樓宇分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)安裝技術(shù)導(dǎo)則》 

    《家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)與維護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》 

    《家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)、驗(yàn)收與運(yùn)行管理規(guī)范》 

    《家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)指導(dǎo)說(shuō)明書(shū)》 

    2、家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 

    GB50052-2009    供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

    DL/T 698       電能信息采集與管理系統(tǒng)

    MODBUS_RTU    多功能電表通信規(guī)約 

    CJ/T 188-2004   戶用計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件 

    GB/T 19582-2008  基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范 

    GB 9254-1998   信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電騷擾限值和測(cè)量方法 

    GB/T 17168-1998  信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測(cè)量方法 

    GB/T 17626-1998  電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)

     

    3 建筑能耗分析管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

    廣東某市級(jí)司法中心,總占地面積85畝,總建筑面積9.2萬(wàn)平方米,工程建設(shè)投資4億元,建成后的機(jī)關(guān)大樓,供區(qū)法院、檢察院、*局、政法委在內(nèi)的政法系統(tǒng)單位辦公使用。

    該項(xiàng)目有1#(*局)、2#(法院、檢察院)兩個(gè)變配電室,室內(nèi)的配電柜中安裝了安科瑞332塊PZ系列可編程智能電測(cè)表。為了能夠?qū)崿F(xiàn)電力參數(shù)實(shí)時(shí)遙測(cè)、電能計(jì)量、電能報(bào)表等功能,系統(tǒng)采用了Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng),做到集中管理、集中控制,解決了值班人員現(xiàn)場(chǎng)抄表的煩瑣,及以往定期手工抄表帶來(lái)的低效率和數(shù)據(jù)可靠性不高的問(wèn)題。并且預(yù)留了擴(kuò)展接口,可方便進(jìn)行水、氣以及其他能源消耗監(jiān)測(cè)的擴(kuò)展接入,具有投資少、簡(jiǎn)明實(shí)用、便于智能管理等點(diǎn)。

    3.1   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    司法中心的值班室位于1#*局負(fù)一層變配電室旁,配置一臺(tái)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī);2#變配電室現(xiàn)場(chǎng)采用13根總線,使用一臺(tái)16口的串口服務(wù)器,通過(guò)光纖連接至1#值班室內(nèi)的交換機(jī)上;1#變配電室現(xiàn)場(chǎng)采用13根總線,使用一臺(tái)16口的串口服務(wù)器,連接至值班室內(nèi)的交換機(jī);再通過(guò)大樓的局域網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)。

    Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

    圖1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

    Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)采用了分布式結(jié)構(gòu),按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分,模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)分為三層,即現(xiàn)場(chǎng)層、中間層、主控層。

    現(xiàn)場(chǎng)層主要任務(wù)是將現(xiàn)場(chǎng)的各種配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和測(cè)量,并將采集和測(cè)量的各種數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。項(xiàng)目中主要使用了安科瑞PZ系列可編程智能電測(cè)表共計(jì)300余臺(tái),實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)300余點(diǎn)位的監(jiān)控及管理。以上設(shè)備均相互獨(dú)立完成各自的功能,不依賴主控計(jì)算機(jī)運(yùn)行,具備RS-485 通信接口,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的RS-485總線將檢測(cè)到的各項(xiàng)電參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街虚g層的數(shù)據(jù)處理單元—通訊服務(wù)器。

    中間層位于現(xiàn)場(chǎng)層與主控層之間,采用高性能、嵌入式通訊服務(wù)器。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)把現(xiàn)場(chǎng)層儀表采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換上傳到主控層,是主控層與現(xiàn)場(chǎng)層的橋梁。

    主控層位于1#*局變配電室旁的值班室,配置高性能、高可靠性工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、UPS不間斷電源、打印機(jī)等。Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)安裝在主控計(jì)算機(jī)上,通過(guò)軟件的人機(jī)界面和各種控制功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)大樓電力系統(tǒng)的能耗監(jiān)控及分析管理。

    3.2   設(shè)備參數(shù)列表

    3.3   系統(tǒng)功能介紹

    現(xiàn)場(chǎng)低壓配電系統(tǒng)主要有8臺(tái)10/0.4 kV配電變壓器和2臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī),本系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)低壓進(jìn)線及相應(yīng)配出回路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

    進(jìn)線回路采用PZxx-E4/KC,它能測(cè)量三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無(wú)功電能等多種電參量,并帶有4路光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn),帶RS485通訊接口。

    配出回路采用PZxx-AI3/KC,它能測(cè)量三相電流,帶有4路光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn),帶RS485通訊接口。

    進(jìn)入系統(tǒng)后通過(guò)遙測(cè)我們可以查看各回路的三相線電壓、電流、功率、電能等電參量。遙信功能則實(shí)現(xiàn)了顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),主要包括:開(kāi)關(guān)的分、合閘運(yùn)行狀態(tài)和通訊故障報(bào)警,斷路器變位時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如下圖2,高壓配電系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)了高壓回路的運(yùn)行狀態(tài),紅色代表合閘,綠色代表分閘;并在畫(huà)面上動(dòng)態(tài)顯示三相電流、線電壓。

    圖2  1#(*局)高壓配電系統(tǒng)圖

    圖3的低壓配電系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)了運(yùn)行設(shè)備的電參量,其中包括:進(jìn)線三相電流,功率,功率,電能,頻率等電參量及配出回路的三相電流。

    圖3  T1變壓器低壓配電系統(tǒng)圖

    系統(tǒng)通訊狀態(tài)圖,可實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)各設(shè)備通訊運(yùn)行情況,見(jiàn)圖4。

    圖4  1#(*局)配電室通訊狀態(tài)

    遠(yuǎn)程抄表功能,完成對(duì)各主要回路的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程集抄功能。并根據(jù)時(shí)間段可以查詢各回路的能耗情況,定期打印電能報(bào)表,見(jiàn)圖5。

    圖5 電能報(bào)表

    趨勢(shì)曲線,可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況,并進(jìn)行不同時(shí)間段之間的能耗曲線比較,見(jiàn)圖6。

    圖6 趨勢(shì)曲線

     

    3.4   能耗管理系統(tǒng)實(shí)施效果

    機(jī)關(guān)辦公大樓內(nèi)的能耗分析管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近一年的運(yùn)行,已積累了一定量的能耗數(shù)據(jù),管理人員已可以使用此系統(tǒng)對(duì)樓內(nèi)各分項(xiàng)系統(tǒng)、各個(gè)供電回路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),多次及時(shí)地糾正了個(gè)別辦公室在非工作時(shí)間忘記關(guān)燈、空調(diào)及辦公設(shè)備的行為。通過(guò)對(duì)歷史能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,已掌握了電耗在各大樓內(nèi)分項(xiàng)系統(tǒng)中的分布情況以及各部門的能耗情況。Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)為家機(jī)關(guān)辦公建筑的節(jié)能管理工作提供了客觀的量化依據(jù)。

     

    4 結(jié)束語(yǔ)

    節(jié)能減排是我當(dāng)及將來(lái)發(fā)展中所必須面臨并亟待解決的重大問(wèn)題。此司法中心項(xiàng)目上的成功應(yīng)用,證明了Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)為家機(jī)關(guān)辦公建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)建筑分項(xiàng)能耗的自動(dòng)采集,自動(dòng)匯總及分析,該系統(tǒng)能夠得到大型建筑實(shí)時(shí)能耗,并為降低其建筑能耗和提高建筑能效,提供了決策依據(jù)和參考;為進(jìn)一步推進(jìn)能耗統(tǒng)計(jì),能源審計(jì),能效測(cè)評(píng)等工作提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

     

     

    參考文獻(xiàn):

    [1]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》, 任致程、周中,中電力出版社

    [2]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè).2013.01.版

    [3] [2008]114號(hào)文《關(guān)于印發(fā)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》

     

    作者簡(jiǎn)介:

    蔡舒韜,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電,: :

     

     

    《建筑能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用圖集》(圖集號(hào):ACR12CDX301)由安科瑞電氣股份有限公司及山東省建筑電氣技術(shù)情報(bào)網(wǎng)主編,本圖集結(jié)合安科瑞Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng),依據(jù)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范,滿足家機(jī)關(guān)辦公建筑和公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)的要求,達(dá)到綠色建筑用能管理科學(xué)化、數(shù)據(jù)化,實(shí)現(xiàn)綠色建筑節(jié)能降耗的目的。圖集適用于新建或改擴(kuò)建的家機(jī)關(guān)辦公建筑和公共建筑的能耗監(jiān)測(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。凡需要圖集的請(qǐng)?zhí)峁┵F單位名稱、部門、地址、、、、等信息,傳真、郵件或至安科瑞蔡舒韜工程師收,安科瑞電氣免費(fèi)贈(zèng)送。

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