智能大型公共建筑节能的分析及探讨（上）

　　目前，超过70%的大型公共建筑没有专职的节能管理人员，企业内部普遍没有建立相应的能源管理制度，不能及时掌握能源的整体消耗情况，对主要用能设备的运行情况和节能状况也未能及时把握。总的来说，大多数大型公共建筑业主的用能设备管理仅仅是从安全使用的角度考虑，建立企业内部的节能管理体系已经变得非常的迫切。

2 　大型公共建筑节能需求

　　大型公共建筑的用电设备数量与种类众多，主要包括：中央空调、照明、电梯、给排水、电加热负载，变压器和其他混合负载等。而各种机电设备的能耗具有较大的节能空间。同时，面向建筑内的机电设备实施节能，相对于改变建筑的墙体、窗体结构而言，更具有见效快、对建筑正常使用影响小等优势

　　(1)中央空调能耗现状

　　一般地，在大型公共建筑中，中央空调系统的能耗约占总能耗的40%以上，而大部分建筑的中央空调实际热负载在绝大部分时间内远比设计负载低，且主机、辅机和末端舒适度三者未能实现合理动态调节，导致系统效率较低，电能浪费严重。

　　(2)照明系统能耗现状

　　目前，许多公共建筑都是全封闭空间模式，完全依靠人工照明进行采光，在上班时间段，照明系统通常都是连续照明，所消耗的能量大，也增加了室内热负荷。可以根据实际需求选择不同的照明节能措施，对提高光效、节约能量是非常重要的。

　　(3)电梯系统及其他动力设备能耗现状

　　目前，大型公共建筑节能电梯仅占全国电梯保有量的2%，节能潜力巨大。而公共建筑中给排水等其他能耗设备通过采取一定的控制手段，也能有一定的节能空间。

　　(4)供配电系统能耗现状

供配电系统通过导线、开关、变压器等设备进行传输的过程中，会产生功率损失(有功、无功功率)，并在相应的时间内产生能量损失(有功、无功电量)。

3 　大型公共建筑用能结构特点

对珠三角地区的公共建筑进行能源审计时发现，大型公共建筑功能的实现是以各类机电设备系统运行为基础，空调、给排水、照明的能耗要占建筑运行能耗的70%，仅空调系统的运行能耗就占各系统总能耗的40%以上。所以，在进行大型公共建筑节能研究时，解决机电设备的节能问题是核心。

4 　大型公共建筑节能解决方案

4.1系统结构

建筑能耗监测系统的拓扑结构如图3，系统多采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统一般分为三层，即主控层（站控管理层）、中间层（网络通讯层）和现场层（现场设备层）。

  图3 系统拓扑结构图

1）站控管理层

站控管理层针对能耗监测系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS 电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。

监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。

打印机：系统召唤打印或自动打印图形、报表等。

模拟屏：系统通过通讯方式与智能模拟屏进行数据交换，形象显示整个系统运行状况。

UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。

2）网络通讯层

通讯层主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。

通讯管理机：是系统数据处理和智能通讯管理中心。它具备了数据采集与处理、通讯控制器、前置机等功能。

以太网设备：包括工业级以太网交换机。

通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线、光纤以及无线通讯等。

3）现场设备层

现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O 控制器构成数据采集终端，向数据中心上传存储的建筑能耗数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。

4.2软件实现与系统功能

上位机软件为Acrel-5000能耗监测系统组态软件，该软件是对现场能耗数据进行采集与监测的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监测功能。Acrel-5000能耗监测系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给数据中心存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路能耗的采集和统计，实现了远程自动抄表、能耗监测功能。

1）运行状态监测：通讯异常报警提示。

2）用户管理：不同用户权限具备不同操作功能，各级权限的口令修改操作功能，具有权限防误功能。

3）能耗报表、棒图：实现了所有能耗报表的按时间查询，分为日、月、年报表等，任意分类、分项实时能耗棒图显示。

4）打印及导出：所有报表及界面可打印，或以EXCEL、WORD 格式进行导出。

4.3大型公建电能计量宜采用智能电力监控仪表

大型公共建筑电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，不宜用收费电表。两者主要特点归纳如下（见表1）。