Acrel-5000建筑能耗分析管理系統
張婷
上海安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:建筑能耗分析管理系統通過ACR網絡電力儀表，諧波表，導軌式電能表，對商場、賓館、學校、醫院、銀行、體育館、政府機關等大型公建進行電能分項計量和能耗分析管理。系統實現建筑信息、BA參數配置、日志與用戶管理、設備監控、環境監控、能耗指標、分項能耗、支路能耗、報表制作、數據處理等功能。
1 背景
國家機關辦公建筑和大型公共建筑年耗電量約占全國城鎮總耗電量的22%，每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍。是歐洲、日本等發達國家同類建筑的1.5～2倍。北京的大型公共建筑每單位平方米年耗電量在50度到300度之間，這個數字較普通建筑要高出3到5倍。
針對能源浪費現象，國家出臺了相關文件。建質〔2006〕277號文《全國民用建筑工程設計技術措施——節能專篇 電氣分冊》提出電氣回路要加裝電能計量裝置。江蘇、上海分別推出蘇建科〔2007〕217號文《江蘇省公共建筑用能計量設計規定》和滬建交〔2008〕828號文《關于進一步加強本市民用建筑設備專業節能設計技術管理的通知》，進一步明確提出對主要用電設施分項計量，對辦公樓、商場、宿舍等應計量到經濟核算單元；對醫療病房、賓館客房、學校教室應按樓層或功能分區計量等等，并納入審圖和竣工驗收標準之中，并提出從2009年1月1日起，建筑面積大于2萬平方米的大型公共建筑、市（區）兩級國家機關辦公建筑、申請國家和本市的建筑節能示范項目，應當設置能耗監測系統。
住房和城鄉建設部建科[2008]114號文（2008-06-24）《關于印發國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設相關技術導則的通知》實施，具體實施內容參見[2008]114號文附件，附件名稱如下：
附件1：《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》；
附件2：《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則 》；
附件3：《 國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》；
附件4：《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統數據中心建設與維護技術導則》；
附件5：《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設、驗收與運行管理規范 》。
2010年6月住房和城鄉建設部下發《關于切實加強政府辦公和大型公共建筑節能管理工作的通知》，要求各地結合本地區的實際情況，深入推進國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測體系建設，抓緊建立健全政府辦公建筑和公共建筑室溫監控及空調系統節能運行管理體系，積極探索建立公共建筑節能運行管理激勵制度。要求繼續深入做好國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗統計、能源審計及能效公示等工作，并在此基礎上選擇重點建筑安裝用能分項計量裝置，推進能耗監測平臺建設，為既有建筑節能改造，建立能耗定額和超定額加價制度奠定基礎。
2 建筑能耗分析管理表計選型
2.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，見圖2.1。
圖2.1 ACR330ELH電力儀表
2.2 低壓聯絡或出線回路選ACR220EL電力儀表
該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、出線柜，見圖2.2。
圖2.2 ACR220EL電力儀表
2.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或導軌式電表
ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜，見圖2.3。
圖2.3 ACR120EL電力儀表
DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜，見圖2.4。
圖2.4 DTSD1352導軌式電表
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量，見圖2.5。
圖2.5 DTSF1352導軌式電表
照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖2.6。
圖2.6 DDSF1352導軌式電表
3 建筑能耗分析管理系統結構
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的一種或多種結合的最優化的組網方式，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監控系統。開放性、網絡化、單元化、組態化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能一體化結構。系統基于對114號文件的充分理解，建立如下層次結構，見圖3：
圖3 Acrel-5000建筑能耗分析管理系統示意圖
4建筑能耗分析管理系統功能
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統的能耗數據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據包括建筑基本情況數據采集指標和其它不能通過自動方式采集的能耗數據，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據包括建筑分項能耗數據和分類能耗數據，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據中心。
4.1大型公建或樓宇建筑的信息管理
系統提供標準的手工信息錄入界面，可對各棟監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據的功能。
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統的數據庫建立也完全依據114號文，根據建筑的使用功能和用能特點，將國家機關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．醫療衛生建筑
6．體育建筑
7．綜合建筑
8．其它建筑
4.2 能耗數據的實時監測
系統采集站定時采集各監控點的儀表參數并上傳至本地建筑能耗分析管理系統數據庫，用戶可于當地實時查詢能耗監測情況。
圖4.2 實時能耗監測
4.3 建筑分類能耗分析
系統在完成數據處理與上傳的同時，將建筑能耗進行分類分析，該部門功能亦完全符合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．其他能源應用量（如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等）
圖4.3 建筑分項能耗統計
4.4 電量分項能耗分析
照明插座用電：為建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電。
空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。
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。
圖4.4 分項能耗分析
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
單位空調面積用電量＝總用電量/總空調面積
4.5 用能情況的同、環比分析
統計建筑或片區能耗的時用量、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。
圖4.5 建筑分項能耗對比圖
4.6 建筑節能輔助診斷
系統可提取各能耗數據進行同、環對比分析，確立標桿值并對各監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 系統報價方案
系統價格由管理層設備、網絡通訊層設備、現場設備層產品及專用軟件組成，部分產品用戶可當地自購。本價格僅供參考。具體報價以用戶實際需求為準。
5.1 管理層設備報價
單位：元（RMB）
|
名稱
|
型號
|
單位
|
出廠價
|
備注
|
|
監控主機
|
IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設
|
臺
|
8500
|
均可用戶自備，以當時市場價格為準，該報價僅供參考
|
|
顯示器
|
三星19寸液晶顯示器
|
臺
|
3000
|
|
三星22寸液晶顯示器
|
臺
|
3800
|
|
打印機
|
HP LaserJet 1020 A4
|
臺
|
2500
|
|
EPSON-LQ1600KIIIH A3
|
臺
|
4000
|
|
UPS電源
|
山特C1KS
|
臺
|
5000
|
|
山特C2KS
|
臺
|
6500
|
|
通訊線纜
|
五類線
|
米
|
4.6
|
|
屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0
|
米
|
5.6
|
|
光纖（多模）
|
米
|
6.6
|
|
通訊機柜
|
1200×600×600
|
面
|
3000
|
|
2200×600×600
|
面
|
5000
|
|
監控軟件
|
Acrel監控組態軟件V6.0
|
系統組態軟件
圖形組態軟件
電能管理軟件
數據庫軟件
|
套
|
3萬
|
設備數量1～10
|
|
4萬
|
設備數量11～20
|
|
6萬
|
設備數量21～40
|
|
8萬
|
設備數量41～80
|
|
10萬元以上
|
設備數量80以上
|
|
雙機版
|
|
套
|
|
單機價格×1.5
|
|
數據轉發
|
每+1用戶
|
套
|
3000
|
|
|
Web發布
|
每+1用戶（總用戶數≤5）
|
套
|
5000
|
|
5.2 網絡通訊層設備報價
單位：元（RMB）
|
名稱
|
型號
|
單位
|
出廠價
|
備注
|
|
光電轉換
|
HTB-1000
|
只
|
750
|
遠距離傳輸
|
|
終端盒
|
只
|
60
|
|
尾纖
|
面
|
50
|
|
耦合器
|
面
|
50
|
|
熔接點
|
個
|
50
|
|
通訊轉換
|
擴展卡ACRNET-PCI/4
|
塊
|
3000
|
擴展卡
|
|
串口服務器ACRNET-PORT(2口)
|
只
|
3000
|
串口服務器
|
|
串口服務器ACRNET-PORT(4口)
|
只
|
5500
|
|
通訊前置機ACRNET-UC02(2口)
|
只
|
4000
|
通訊前置機
|
|
通訊前置機ACRNET-UC04(4口)
|
只
|
6000
|
|
通訊前置機ACRNET-UC08(8口)
|
只
|
11500
|
|
通訊管理機ACRHMI
|
臺
|
30000
|
人機界面
|
|
組網設備
|
網絡交換機EDS-208
|
臺
|
3000
|
局域組網
|
|
網絡交換機EDS-408
|
臺
|
8500
|
5.3 現場設備層產品報價
單位：元（RMB）
|
名稱
|
型號
|
單位
|
出廠價
|
備注
|
|
電力儀表
|
ACR330ELH
|
臺
|
4860
|
|
|
ACR220EL
|
臺
|
3880
|
|
|
ACR120EL
|
臺
|
3580
|
|
|
導軌式電表
|
DTSD1352
|
臺
|
2050
|
|
|
DTSF1352
|
臺
|
1200
|
|
|
DDSF1352
|
臺
|
600
|
|
5.4 建筑能耗分析軟件報價
單位：元（RMB）
|
大類
|
子項
|
解釋
|
出廠價
|
|
登錄與注銷
|
服務器配置
|
標配
|
40000
|
|
登陸
|
|
注銷
|
|
退出
|
|
日志與用戶管理
|
日志管理
|
標配
|
|
添加用戶
|
|
用戶權限控制
|
|
用戶密碼更改
|
|
建筑信息
|
建筑基本信息
|
標配
|
|
建筑群基本信息
|
|
建筑建筑群關系
|
|
數據中心基本信息
|
|
支路及電表信息
|
監測儀表參數
|
標配
|
|
監測儀表產品信息
|
|
電表基本信息
|
|
支路設備
|
|
BA參數配置
|
BA點配置
|
標配
|
|
信息配置向導
|
信息配置向導
|
標配
|
|
設備監控
|
設備實時能耗
|
標配
|
|
BA參數分析
|
|
建檔設備運行記錄
|
|
設備開關機時間統計
|
|
環境監控
|
建筑環境溫度
|
標配
|
|
分項能耗
|
分項能耗統計
|
標配
|
|
分項能耗比較
|
|
環比同比分析
|
|
數據處理
|
原始數據查詢
|
標配
|
|
異常數據分析
|
|
報表制作
|
簡易報表
|
標配
|
|
幫助
|
用戶手冊
|
標配
|
|
在線幫助
|
|
支路能耗
|
支路能耗統計
|
選配
|
7000
|
|
支路能耗分時統計
|
|
環比同比分析
|
|
報表制作
|
報表定制
|
選配
|
5000
|
|
氣象數據
|
氣象數據
|
選配
|
5000
|
|
度日數分析
|
|
供電局
|
契約限額申請
|
選配
|
11000
|
|
MD值分析
|
|
月賬單核對查詢
|
|
支路電費查詢
|
|
電價查詢
|
|
能耗指標
|
最大累計產冷(熱)量
|
選配
|
1000
|
|
平均制冷(熱)量
|
|
冷水機組運行效率COP
|
選配
|
2000
|
|
冷站能效比
|
選配
|
4000
|
|
空調系統能效比
|
|
冷凍站房制冷機組運行負荷率
|
選配
|
7500
|
|
冷凍站房冷卻水泵運行負荷率
|
|
冷凍站房冷凍水泵運行負荷率
|
|
冷凍站房冷卻塔運行負荷率
|
|
空調機組運行負荷率
|
|
冷凍站房制冷機組有效利用率
|
選配
|
7500
|
|
冷凍站房冷卻水泵有效利用率
|
|
冷凍站房冷凍水泵有效利用率
|
|
冷凍站房冷卻塔有效利用率
|
|
空調機組有效利用率
|
|
冷卻水泵能量傳輸力
|
選配
|
2000
|
|
設備負載率
|
選配
|
3000
|
|
冷水機組能效比
|
選配
|
2000
|
|
冷凍水系統輸送系數
|
選配
|
2000
|
|
冷卻水系統輸送系數
|
|
單位建筑面積能耗
|
選配
|
1000
|
|
單位空調面積能耗
|
6 結束語
隨著能源的日益緊張，節能降耗成為大型公共建筑智能化建設的必然選擇，本文介紹的能耗分析管理系統，不僅能監控供配電系統的運行狀況，還能監測用水量、燃氣等其它能源的使用狀況，并能根據采集到的能耗數據繪制出各種報表、分析曲線、圖形等，便于分析研究，為智能建筑的節能技術提供參考。該系統運行安全、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。系統在上海浦東圖書館、北京華貿大酒店、上海華山醫院、海門行政中心等項目中運行，取得了較好的社會效益和經濟效益。
作者簡介：
1、 張婷，研究方向為智能建筑供配電監控系統 Tel:021-69158318 13917376753 Fax: 69158330
Email：ACREL002@VIP.163.COM
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