［編輯簡介］：本文首先介紹建筑節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)知識，并提出安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)。重點分析了系統(tǒng)的構(gòu)成及其主要功能。［摘要］：隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平不斷提高，建筑能耗持續(xù)上升。其原因，一是建筑面積增加，二是居民家用設(shè)備快速增長，建筑照明條件也愈益改善，三是人們對建筑熱舒適性要求越來越高，空調(diào)制冷面積不斷擴大，時間也在延長，能源消耗隨之增加。目前普遍認為建筑節(jié)能是節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解能源緊張、解決社會經(jīng)濟發(fā)展與能源供應(yīng)不足這對矛盾的最有效措施之一。因此，采取建筑節(jié)能技術(shù)措施不僅能改善室內(nèi)熱環(huán)境、減少空調(diào)耗能量，還能減少空調(diào)機排放的廢熱廢氣等改善大氣環(huán)境，且對削減用電高峰負荷意義重大。［關(guān)鍵詞］：建筑 節(jié)能 安科瑞 建筑能耗分析管理系統(tǒng)
1 概述
隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平不斷提高，建筑能耗持續(xù)上升。其原因，一是建筑面積增加，二是居民家用設(shè)備快速增長，建筑照明條件也愈益改善，三是人們對建筑熱舒適性要求越來越高，空調(diào)制冷面積不斷擴大，時間也在延長，能源消耗隨之增加。目前普遍認為建筑節(jié)能是節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解能源緊張、解決社會經(jīng)濟發(fā)展與能源供應(yīng)不足這對矛盾的最有效措施之一。因此，采取建筑節(jié)能技術(shù)措施不僅能改善室內(nèi)熱環(huán)境、減少空調(diào)耗能量，還能減少空調(diào)機排放的廢熱廢氣等改善大氣環(huán)境，且對削減用電高峰負荷意義重大。
為了貫徹國家有關(guān)能源規(guī)定和政策，提高設(shè)備和能源利用效率，提高建筑節(jié)能設(shè)計水平，使建筑節(jié)能設(shè)計人員更好地掌握節(jié)能設(shè)計方法、熟悉節(jié)能設(shè)備選用。Acrel(安科瑞)公司研發(fā)的Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)，可以通過ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、導(dǎo)軌式電能表，對商場、賓館、學校、醫(yī)院、銀行、體育館、政府機關(guān)等大型公建進行電能分項計量和能耗分析管理。希望能對人們的建筑節(jié)能意識起到引導(dǎo)作用，為建筑設(shè)計人員提供參考，使建筑與節(jié)能一體化設(shè)計，達到更好的節(jié)能效果。
在建筑節(jié)能設(shè)備設(shè)計應(yīng)用中應(yīng)大力利用可再生能源，如利用地下水作為空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水和熱源水，用制冷（熱泵）從低品位熱源中提取所需的冷（熱）量為建筑供冷（熱）；又如太陽能是清潔而且用之不盡的可再生能源，不僅可提供生活熱水，還可進行光伏發(fā)電，為建筑的照明系統(tǒng)提供光源。另外將太陽能應(yīng)用于空調(diào)技術(shù)，可以有效降低由于使用常規(guī)機械壓縮制冷設(shè)備帶來的大量電力消耗，從而減輕由于燃燒化石能源發(fā)電所帶來的環(huán)境污染。所以設(shè)計人員在建筑節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)該努力探索可再生能源與建筑的結(jié)合方式，構(gòu)建節(jié)約型社會。
2 基本知識
2.1建筑能耗設(shè)備
建筑設(shè)備包括建筑電氣、供暖、通風、空調(diào)、消防、給排水、樓宇自動化等。
建筑內(nèi)的能耗設(shè)備主要包括空調(diào)、照明、熱水供應(yīng)設(shè)備等。南方地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的耗能在大多數(shù)的民用建筑能耗中占主要份額，空調(diào)系統(tǒng)的能耗更達到建筑能耗40%～60%，成為建筑節(jié)能的主要控制對象。
2.2建筑設(shè)備節(jié)能設(shè)計應(yīng)注意的問題
建筑的節(jié)能設(shè)計，必須依據(jù)當?shù)鼐唧w的氣候條件，首先保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量，同時，還要提高采暖、通風、空調(diào)和照明系統(tǒng)的能源利用效率，以實現(xiàn)國家的節(jié)能目標、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和能源發(fā)展戰(zhàn)略。
1）合適、合理地降低設(shè)計參數(shù)
合適、合理的降低設(shè)計參數(shù)不是消極被動地以犧牲人類的舒適、健康為前提。空調(diào)的設(shè)計參數(shù)，夏季空調(diào)溫度可適當提高一點如25～26℃、冬季的供暖溫度可適當?shù)鸵稽c。
2）建筑設(shè)備規(guī)模要合理
建筑設(shè)備系統(tǒng)功率大小的選擇應(yīng)適當。如果功率選擇過大，設(shè)備常部分負荷而非滿負荷運行，導(dǎo)致設(shè)備工作效率低下或閑置，造成不必要的浪費。如果功率選擇過小，達不到滿意的舒適度，勢必要改造、改建，也是一種浪費。建筑物的供冷范圍和外界熱擾量基本是固定的，出現(xiàn)變化的主要是人員熱擾和設(shè)備熱擾，因此選擇空調(diào)系統(tǒng)時主要考慮這些因素。同時，還應(yīng)考慮隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，新電氣產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，應(yīng)注意在使用周期內(nèi)所留容量能夠滿足發(fā)展的需求。
3）建筑設(shè)備設(shè)計應(yīng)綜合考慮
建筑設(shè)備之間的熱量有時起到節(jié)能作用，但是有時候則是冷熱抵消。如夏季照明設(shè)備所散發(fā)的能量將直接轉(zhuǎn)化為房間熱擾，消耗更多冷量。而冬天的照明設(shè)備所散發(fā)的熱量將增加室內(nèi)溫度，減少供熱量。所以，在滿足合理的照度下，宜采用光通量高的節(jié)能燈，并能達到冬夏季節(jié)能要求的照明燈具。
4）建筑能源管理系統(tǒng)自動化
建筑能源管理系統(tǒng)（EMS，Building Automation System）是建立在建筑自動化系統(tǒng)（BAS，Building Automatic System）的平臺之上，是以節(jié)能和能源的有效利用為目標來控制建筑設(shè)備的運行。它針對現(xiàn)代樓宇能源管理的需要，通過現(xiàn)場總線把大樓中的功率因數(shù)、溫度、流量等能耗數(shù)據(jù)采集到上位管理系統(tǒng)，將全樓的水、電力、燃料等的用量由計算機集中處理，實現(xiàn)動態(tài)顯示、報表生成。并根據(jù)這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理，最大限度地提高能源的利用效率。BAS系統(tǒng)造價相當于建筑物總投資的0.5％～1％，年運行費用節(jié)約率約為10％，一般4～5年可回收全部費用。
5）建筑物空調(diào)方式及設(shè)備的選擇，應(yīng)根據(jù)當?shù)刭Y源情況，充分考慮節(jié)能、環(huán)保、合理等因素，通過經(jīng)濟技術(shù)性分析后確定。
3 Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)構(gòu)成
能耗分析管理系統(tǒng)是指通過對國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸?shù)仁侄渭皶r采集能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)重點建筑能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。其中，分類能耗是指根據(jù)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類劃分進行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，如：電、燃氣、水等。分項能耗是指根據(jù)各類能源的主要用途劃分進行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，例如，電量分項能耗應(yīng)當包括：照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電。
3.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)的自動計量裝置所采集的能耗數(shù)據(jù)，通過RS485接口，并采用TCP／IP通信協(xié)議自動并實時上傳給數(shù)據(jù)中心，以保證數(shù)據(jù)得到有效的管理和支持高效率的查詢服務(wù)，同時數(shù)據(jù)傳輸采取一定的編碼規(guī)則，實現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、存儲及交換的一致性。
3.3數(shù)據(jù)中心
數(shù)據(jù)中心也就是數(shù)據(jù)庫，接收并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對其進行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心具備設(shè)置數(shù)據(jù)更新的時間間隔，訪問歷史數(shù)據(jù)，報警，打印報表，實時與歷史曲線，圖表的繪制，并預(yù)留相應(yīng)擴展功能。
3.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以計算機、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的最優(yōu)化的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集及遠程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱印⒎旨?、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：
3.5系統(tǒng)功能
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)采集方式包括人工采集方式和自動采集方式。通過人工采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑基本情況數(shù)據(jù)采集指標和其它不能通過自動方式采集的能耗數(shù)據(jù)，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過自動采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動計量裝置實時采集，通過自動傳輸方式實時傳輸至數(shù)據(jù)中心。
3.6大型公建或樓宇建筑的信息管理
系統(tǒng)提供標準的手工信息錄入界面，可對各棟監(jiān)控建筑的基本信息進行整理和錄入，并支持手工錄入歷史能耗數(shù)據(jù)的功能。
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建立也完全依據(jù)114號文，根據(jù)建筑的使用功能和用能特點，將國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑分為如下8類：
1、辦公建筑 2、商場建筑
3、賓館飯店建筑 4、文化教育建筑
5、醫(yī)療衛(wèi)生建筑 6、體育建筑
7、綜合建筑 8、其它建筑
3.6.1能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測
系統(tǒng)采集站定時采集各監(jiān)控點的儀表參數(shù)并上傳至本地建筑能耗分析管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用戶可于當?shù)貙崟r查詢能耗監(jiān)測情況。
3.6.2建筑分類能耗分析
系統(tǒng)在完成數(shù)據(jù)處理與上傳的同時，將建筑能耗進行分類分析，該部分功能符合114號文的定義，即將建筑能耗分類為如下六類：
1、耗電量
2、耗水量
3、耗氣量（天然氣量或者煤氣量）
4、集中供熱耗熱量
5、集中供冷耗冷量
6、其他能源應(yīng)用量（如集中熱水供應(yīng)量、煤、油、可再生能源等）
3.6.3電量分項能耗分析
照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設(shè)備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應(yīng)急照明用電、室外景觀照明用電。
空調(diào)用電：主要包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電。
動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電。
特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。
建筑總能耗為建筑各分類能耗（除水耗量外）所折算的標準煤量之和。
總用電量＝∑各變壓器總表直接計量值
分類能耗量＝∑各分類能耗計量表的直接計量值
分項用電量＝∑各分項用電計量表的直接計量值
單位建筑面積用電量＝總用電量/總建筑面積
單位空調(diào)面積用電量＝總用電量/總空調(diào)面積
3.6.4用能情況的同、環(huán)比分析
統(tǒng)計建筑或片區(qū)能耗的時用量、日用量和年用量，以曲線圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報表輸出。
3.6.5建筑節(jié)能輔助診斷
系統(tǒng)可提取各能耗數(shù)據(jù)進行同、環(huán)對比分析，確立標桿值并對各監(jiān)控點的能耗情況進行能耗水平判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報告。
5 結(jié)束語
隨著能源的日益緊張，節(jié)能降耗成為大型公共建筑智能化建設(shè)的必然選擇，本文介紹Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能監(jiān)控供配電系統(tǒng)的運行狀況，還能監(jiān)測用水量、燃氣等其它能源的使用狀況，并能根據(jù)采集到的能耗數(shù)據(jù)繪制出各種報表、分析曲線、圖形等，便于分析研究，為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考。該系統(tǒng)運行安全、可靠，并附有事件記錄及故障報警等功能，極大地方便了用戶的使用。隨著社會的發(fā)展，能源的日益緊張，實現(xiàn)對分類能耗、分項能耗的遠程監(jiān)測與管理成為智能建筑發(fā)展的必然趨勢。
參考文獻：
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版.