目前，我國建筑運行能耗約占我國全社會總能耗的30%，節(jié)能降耗是行業(yè)面臨的重要課題。為科學(xué)、規(guī)范地建設(shè)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，統(tǒng)一能耗數(shù)據(jù)的分類、分項方法及編碼規(guī)則，實現(xiàn)分項能耗數(shù)據(jù)的實時采集、準(zhǔn)確傳輸、科學(xué)處理、有效儲存，為確定建筑用能定額和制定建筑用能超定額加價制度提供數(shù)據(jù)支持，指導(dǎo)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理和改造，必須建立建筑能耗綜合管理平臺。

1、項目概況

某商務(wù)辦公大樓建筑位于南昌市紅谷灘中心商務(wù)區(qū)地塊內(nèi)，總建筑面積200000m2，建筑內(nèi)配備了完善的機電設(shè)備和智能化系統(tǒng)。為適應(yīng)智能化管理和節(jié)能理念推廣的需要，響應(yīng)國家節(jié)能增效發(fā)展戰(zhàn)略，推動江西省建筑節(jié)能工作的開展，在現(xiàn)有的能源管理制度基礎(chǔ)上，結(jié)合該商務(wù)辦公建筑能源配置特點，安裝SmartPM2000綠色建筑能效管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)測、設(shè)備跟蹤管理、能源支出預(yù)算及用能策略調(diào)整，有效實施客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價體系，及時了解真實的能耗情況，減少能源管理及建筑運營成本，提高能源利用的效率，持續(xù)節(jié)約能源和為進(jìn)一步節(jié)能改造提供必要的依據(jù)，協(xié)助管理者更加便利、輕松、有效地實施能源管理，確保建筑園區(qū)安全、舒適、便利、智能地運營，使該建筑成為南昌城市及CBD中的綠色建筑中心標(biāo)志。

2、系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

為提升該商務(wù)辦公建筑的能效管理水平，該建筑對能效管理設(shè)定如下目標(biāo)：

(1)對建筑能耗進(jìn)行全面、細(xì)致、高效管理。

①對建筑內(nèi)各區(qū)域的電、水、氣、冷/暖等能耗進(jìn)行實時監(jiān)測；②對建筑內(nèi)各重要機電設(shè)備的能耗和運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)視；③建立能源目標(biāo)管理制度，實行嚴(yán)格、科學(xué)的能源使用過程監(jiān)控，有效控制能源支出；④對數(shù)據(jù)以分項計量的原則進(jìn)行統(tǒng)計分析，找出能源浪費嚴(yán)重的區(qū)域；⑤定期評估重要機電設(shè)備的運行效率，提出調(diào)整策略，以適應(yīng)在不同工況下的高效運行。

(2)為保持建筑最優(yōu)能效狀態(tài)提供技術(shù)保障。

①通過連續(xù)不斷地對重要機電設(shè)備能耗和運行參數(shù)的采集、分析，發(fā)現(xiàn)異常情況后及時提醒管理人員；②通過分析建筑能耗歷史數(shù)據(jù)庫，深挖數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)能源泄漏和損耗；③對建筑能源負(fù)荷的平衡計算和用能目標(biāo)管理，提供有效的運行策略。

(3)為節(jié)能改造工作提供改造方向和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時檢驗節(jié)能改造的效果，保持建筑全生命周期內(nèi)的節(jié)能。

①通過歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析，可發(fā)現(xiàn)能源浪費嚴(yán)重的區(qū)域或設(shè)備，并且得出造成能源浪費的原因，為節(jié)能改造工作提供明確的方向；②實施了節(jié)能改造之后，運行一段時間的能耗數(shù)據(jù)與改造前的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，可以檢驗節(jié)能改造的效果，并發(fā)現(xiàn)新的能源問題；③通過實時監(jiān)測、分析，反復(fù)地發(fā)現(xiàn)問題，并修正問題，保持建筑全生命周期內(nèi)的節(jié)能。

(4)多種發(fā)布方式，友好的人機界面。

①系統(tǒng)從管理者的角度出發(fā)，向用戶展現(xiàn)關(guān)鍵直觀、簡潔明了的數(shù)據(jù)和圖表；②多種發(fā)布方式，建筑當(dāng)前的能耗數(shù)據(jù)可通過設(shè)置在建筑最顯眼處的液晶大屏幕發(fā)布，讓建筑的使用者時刻感受到節(jié)能的存在，展現(xiàn)綠色建筑的特點；③管理者和工程師可通過系統(tǒng)工作主站或者建筑內(nèi)部局域網(wǎng)登錄固定的網(wǎng)址，查看建筑的能效情況；④管理者在建筑之外的其他地方，同樣可以借助國際互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程登錄到系統(tǒng)進(jìn)行查看。

綜上所述，SmartPM2000建筑能效管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對項目供配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)的能效綜合管理，不僅可提高大樓的能源利用效率，持續(xù)節(jié)約能源，還可大大提高該建筑項目在CBD的管理水平和整體形象，向社會展示先進(jìn)的節(jié)能理念。

3、建筑能效管理信息采集設(shè)計

3.1采集范圍

經(jīng)業(yè)主方項目需求確認(rèn)，該方案只針對建筑的配電系統(tǒng)及58層的主樓樓層用電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。建筑由一幢58層的主樓(總建筑高度236m)、一幢23層的附樓(建筑高度99m)和5層裙樓組成；地下兩層由人防、地下車庫和設(shè)備用房組成。

建筑配電部分方面整個中心配套6臺變壓器，E變電所為公變1戶1表部分，由供電局提供表，不列入能效系統(tǒng)管理，其他5臺變壓器配電部分列入能效管理系統(tǒng)，其中A、B變電所設(shè)置于地下1層，C1、C2變電所設(shè)置于地下3層；D變電所設(shè)置于1#塔樓第29層，共有326個監(jiān)控點。

該建筑由58層的主樓、5層裙樓及地下室用能部分組成，用電管理主要為按大區(qū)域單位計量、辦公區(qū)域按樓層用電及用電分項計量，重點負(fù)荷設(shè)備按區(qū)域組別監(jiān)測，重點耗能系統(tǒng)(如空調(diào)系統(tǒng))實現(xiàn)獨立計量。

按業(yè)主需求，只需在總供水系統(tǒng)裝一個總表，實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能及能耗分析監(jiān)測管理功能。

經(jīng)上述項目分析，選擇以下幾點作為選點依據(jù)：

(1)變壓器進(jìn)線全電量參數(shù)。

(2)0.4kV饋線采集電壓、電流及有功電能參數(shù)。

(3)對變壓器的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

(4)對建筑總用水量進(jìn)行采集。

(5)對重要動力設(shè)備，風(fēng)機、水泵、電梯等的運行工況進(jìn)行監(jiān)測。

(6)對空調(diào)/暖通系統(tǒng)等重點耗能系統(tǒng)的耗電量進(jìn)行獨立計量。

(7)對樓層配電箱的用電量進(jìn)行分項計量。

3.2測量點匯總

電力測量點匯總?cè)缦拢?/p>

(1)建筑配電所部分，電力測量點共329個，其中進(jìn)線、電容及補償28條、饋線301條?，F(xiàn)場需安裝智能329臺，其中有28臺多功能計量表(PMAC720系列)，301臺電能表(PMAC625系列)。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，通信管理機柜(含相關(guān)設(shè)備)4套。配電所數(shù)據(jù)可在中、低壓配電系統(tǒng)設(shè)置接口網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

(2)建筑樓層部分，電力測量點共有621個，其中58層的主樓樓層有318個，5層裙樓有65個，地下室有238個?，F(xiàn)場需安裝智能621臺電能表，其中有259臺PMAC625系列多功能電能表，362臺PMAC903系列電能表。根據(jù)現(xiàn)場情況，需通信管理機柜(含相關(guān)設(shè)備)3套。

3.3建筑能源區(qū)域劃分信息

(1)區(qū)域基本信息表。區(qū)域基本信息是能效管理系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)配置，一個建筑區(qū)域中可劃分多個專用功能屬性區(qū)域，包含區(qū)域名稱、功能用途、建筑面積等各項內(nèi)容。在建筑項目投運之前需進(jìn)行相關(guān)信息搜集，完成配置。這些信息的正確配置可使能效統(tǒng)計和分析結(jié)果準(zhǔn)確無誤。

(2)節(jié)點基本信息。節(jié)點基本信息是能效管理系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)配置，包含節(jié)點名稱、所屬區(qū)域、安裝位置、能耗類型等各項內(nèi)容。一個建筑中分布許多能耗數(shù)據(jù)采集節(jié)點，包含專門采集電量和專門采集水量等。在建筑項目投運之前需進(jìn)行相關(guān)信息搜集完成配置。但建筑的運營周期長達(dá)數(shù)十年，某些采集節(jié)點裝置會發(fā)生更換、移位、增加，因此也需要用戶進(jìn)行適當(dāng)修改，這種修改是需要相應(yīng)權(quán)限支持的。

4、建筑能效管理系統(tǒng)

管理應(yīng)用層是Smart PM2000建筑能效管理系統(tǒng)的核心組成部分，所有采集的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號都通過管理應(yīng)用層進(jìn)行處理或發(fā)出，實現(xiàn)用戶與監(jiān)測對象的互動。該層設(shè)備由數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、工作主機、不間斷電源(Uninterruptible Power Supply，UPS)、打印機、液晶大屏幕發(fā)布主機和其他移動工作站等組成。

4.1信息匯聚層

信息匯聚層是SmartPM2000建筑能效管理系統(tǒng)的中間連接部分，負(fù)責(zé)把分散的設(shè)備采集層采集的數(shù)據(jù)集中后上傳到管理應(yīng)用層，并且充當(dāng)建筑能效管理系統(tǒng)與其他智能子系統(tǒng)的中間接口，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互傳。該層主要包括工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機、通信管理機、工業(yè)轉(zhuǎn)換器、光電轉(zhuǎn)換器、電源模塊等設(shè)備。具體作用如下：

(1)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機：實現(xiàn)多臺通信管理機的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳；實現(xiàn)與其他子系統(tǒng)的對接和數(shù)據(jù)交換；實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、工作主站、液晶大屏幕發(fā)布主機之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)。

(2)通信管理機：將現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)包(以Modbus、DNP、CDT、103、Profibus等為傳輸協(xié)議)轉(zhuǎn)換為主站層可識別信號(以Modbus、104、103等為傳輸協(xié)議)，實現(xiàn)信號傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換。

(3)工業(yè)轉(zhuǎn)換器：將設(shè)備采集層的RS-485接口轉(zhuǎn)換成通信管理機可支持的RS-232接口，同時起到隔離的作用，避免由于人為接線錯誤導(dǎo)致燒壞通信管理機和降低浪涌對通信管理機的影響。

(4)光電轉(zhuǎn)換器：若現(xiàn)場總線與系統(tǒng)后臺距離太遠(yuǎn)，可采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，此時需要使用光電轉(zhuǎn)換器完成光信號與電信號之間的轉(zhuǎn)換。

(5)電源模塊：由于系統(tǒng)采用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機、工業(yè)轉(zhuǎn)換器和光電轉(zhuǎn)換器電源的電壓等級為DC24V，中間需要專門的電源模塊將AC220V的電壓轉(zhuǎn)換成DC24V的電壓。

根據(jù)系統(tǒng)組成規(guī)模的不同，信息匯聚層一般包括三種傳輸介質(zhì)，即RS-485總線(RVSP2×1.0屏蔽雙絞線)、單模光纖和超5類UTP網(wǎng)線(交叉網(wǎng)線)。其中，RS-485總線負(fù)責(zé)將現(xiàn)場設(shè)備采集層采集到的信號上傳至信息匯聚層，信號在信息匯聚層匯總后再通過以太網(wǎng)上傳至管理應(yīng)用層。當(dāng)設(shè)備采集層與管理應(yīng)用層之間的距離較遠(yuǎn)時，通常采用光纖進(jìn)行信號傳輸。

4.2設(shè)備采集層

設(shè)備采集層的設(shè)備，即遠(yuǎn)程終端設(shè)備，主要用于實現(xiàn)現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，包括以下采集設(shè)備和探測器：

(1)供配電系統(tǒng)中10kV出線和0．4kV進(jìn)線回路的綜合電力監(jiān)控分析儀。

(2)供配電系統(tǒng)中0．4kV母聯(lián)、聯(lián)絡(luò)、饋線回路的多功能電力監(jiān)控儀。

(3)樓層配電箱系統(tǒng)的三相智能數(shù)顯儀表。

(4)給排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)傳水表。

如果建筑配有空調(diào)計費管理系統(tǒng)，超聲波熱量表的數(shù)據(jù)上傳到空調(diào)計費管理系統(tǒng)中，建筑能效管理系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的ODBC或OPC數(shù)據(jù)接口，從空調(diào)計費管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中讀取超聲波熱量表的相關(guān)數(shù)據(jù)。

5、能耗數(shù)據(jù)上傳

按照《國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》進(jìn)行設(shè)計、施工，將所有數(shù)據(jù)上傳到江西省建筑能耗數(shù)據(jù)中心，根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一能耗數(shù)據(jù)的分類、分項方法及編碼規(guī)則，實現(xiàn)綜合能耗數(shù)據(jù)實時采集、準(zhǔn)確傳輸、科學(xué)處理、有效儲存。

6、結(jié)語

綜上所述，江西省某商務(wù)辦公樓能效管理系統(tǒng)對各個能源消耗情況實時監(jiān)控，并提供多個強大的功能模塊應(yīng)用，保證了該建筑合理使用能源，依據(jù)采集能效數(shù)據(jù)并分析診斷，確保了該建筑能效水平得到控制。