智能大型公共建筑節(jié)能的分析及探討（上）

　　目前，超過70%的大型公共建筑沒有專職的節(jié)能管理人員，企業(yè)內部普遍沒有建立相應的能源管理制度，不能及時掌握能源的整體消耗情況，對主要用能設備的運行情況和節(jié)能狀況也未能及時把握。總的來說，大多數(shù)大型公共建筑業(yè)主的用能設備管理僅僅是從安全使用的角度考慮，建立企業(yè)內部的節(jié)能管理體系已經(jīng)變得非常的迫切。

2 　大型公共建筑節(jié)能需求

　　大型公共建筑的用電設備數(shù)量與種類眾多，主要包括：中央空調、照明、電梯、給排水、電加熱負載，變壓器和其他混合負載等。而各種機電設備的能耗具有較大的節(jié)能空間。同時，面向建筑內的機電設備實施節(jié)能，相對于改變建筑的墻體、窗體結構而言，更具有見效快、對建筑正常使用影響小等優(yōu)勢

　　(1)中央空調能耗現(xiàn)狀

　　一般地，在大型公共建筑中，中央空調系統(tǒng)的能耗約占總能耗的40%以上，而大部分建筑的中央空調實際熱負載在絕大部分時間內遠比設計負載低，且主機、輔機和末端舒適度三者未能實現(xiàn)合理動態(tài)調節(jié)，導致系統(tǒng)效率較低，電能浪費嚴重。

　　(2)照明系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

　　目前，許多公共建筑都是全封閉空間模式，完全依靠人工照明進行采光，在上班時間段，照明系統(tǒng)通常都是連續(xù)照明，所消耗的能量大，也增加了室內熱負荷。可以根據(jù)實際需求選擇不同的照明節(jié)能措施，對提高光效、節(jié)約能量是非常重要的。

　　(3)電梯系統(tǒng)及其他動力設備能耗現(xiàn)狀

　　目前，大型公共建筑節(jié)能電梯僅占全國電梯保有量的2%，節(jié)能潛力巨大。而公共建筑中給排水等其他能耗設備通過采取一定的控制手段，也能有一定的節(jié)能空間。

　　(4)供配電系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

供配電系統(tǒng)通過導線、開關、變壓器等設備進行傳輸?shù)倪^程中，會產(chǎn)生功率損失(有功、無功功率)，并在相應的時間內產(chǎn)生能量損失(有功、無功電量)。

3 　大型公共建筑用能結構特點

對珠三角地區(qū)的公共建筑進行能源審計時發(fā)現(xiàn)，大型公共建筑功能的實現(xiàn)是以各類機電設備系統(tǒng)運行為基礎，空調、給排水、照明的能耗要占建筑運行能耗的70%，僅空調系統(tǒng)的運行能耗就占各系統(tǒng)總能耗的40%以上。所以，在進行大型公共建筑節(jié)能研究時，解決機電設備的節(jié)能問題是核心。

4 　大型公共建筑節(jié)能解決方案

4.1系統(tǒng)結構

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的拓撲結構如圖3，系統(tǒng)多采用分布式結構，按功能或區(qū)域進行劃分，模塊化設計。整個系統(tǒng)一般分為三層，即主控層（站控管理層）、中間層（網(wǎng)絡通訊層）和現(xiàn)場層（現(xiàn)場設備層）。

  圖3 系統(tǒng)拓撲結構圖

1）站控管理層

站控管理層針對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS 電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況。

監(jiān)控主機：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉發(fā)。為系統(tǒng)內或外部提供數(shù)據(jù)接口，進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。

打印機：系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形、報表等。

模擬屏：系統(tǒng)通過通訊方式與智能模擬屏進行數(shù)據(jù)交換，形象顯示整個系統(tǒng)運行狀況。

UPS：保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行。

2）網(wǎng)絡通訊層

通訊層主要是由通訊管理機、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。

通訊管理機：是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和智能通訊管理中心。它具備了數(shù)據(jù)采集與處理、通訊控制器、前置機等功能。

以太網(wǎng)設備：包括工業(yè)級以太網(wǎng)交換機。

通訊介質：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線、光纖以及無線通訊等。

3）現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O 控制器構成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲的建筑能耗數(shù)據(jù)。測量儀表擔負著最基層的數(shù)據(jù)采集任務，其監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準確并實時傳送至數(shù)據(jù)中心。

4.2軟件實現(xiàn)與系統(tǒng)功能

上位機軟件為Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)進行采集與監(jiān)測的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測功能。Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有友好的人機交互界面，可實時和定時采集現(xiàn)場設備各參量及開關量狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心存儲。系統(tǒng)還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析，符合用戶設計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能。整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計，實現(xiàn)了遠程自動抄表、能耗監(jiān)測功能。

1）運行狀態(tài)監(jiān)測：通訊異常報警提示。

2）用戶管理：不同用戶權限具備不同操作功能，各級權限的口令修改操作功能，具有權限防誤功能。

3）能耗報表、棒圖：實現(xiàn)了所有能耗報表的按時間查詢，分為日、月、年報表等，任意分類、分項實時能耗棒圖顯示。

4）打印及導出：所有報表及界面可打印，或以EXCEL、WORD 格式進行導出。

4.3大型公建電能計量宜采用智能電力監(jiān)控儀表

大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內部管理電表，不宜用收費電表。兩者主要特點歸納如下（見表1）。