前言

針對建科[2008]114號文，結(jié)合本公司多年電力儀表制造經(jīng)驗，討論一種符合建科[2008]114號文中電能分項計量要求的能耗監(jiān)控系統(tǒng)選型方案，供讀者參考。

1.背景

2008年01月03日北京市建委和市發(fā)改委公布了2007年北京實施能源審計的部分北京市國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑平均電耗,、水耗。其中進行審計的20個單位的國家機關(guān)辦公建筑,，每平方米建筑面積" title="建筑面積">建筑面積年平均耗電量為85.4度,，人均年耗電量為3072.5度。大型公建耗電是普通建筑的3~5倍國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑年耗電量約占全國城鎮(zhèn)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(fā)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(shù)字較普通建筑要高出3到5倍。目前我國有5億m2左右的大型公共建筑,。耗電量為70～300kwh/m2*年,，為住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域,。調(diào)查結(jié)果表明,，這類建筑能源浪費現(xiàn)象仍較嚴重，有很大的節(jié)能潛力。（來源：中國網(wǎng)）

2.政府指導性文件溫家寶總理簽署的中華人民共和國國務院令第531號《公共機構(gòu)節(jié)能條例》自2008年10月1日起施行,?！稐l例》第十四條明確指出：公共機構(gòu)應當實行能源消費計量制度，區(qū)分用能種類,、用能系統(tǒng)實行能源消費分戶,、分類、分項計量,，并對能源消耗狀況實行監(jiān)測,，及時發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費現(xiàn)象,。地方政府也出臺了相關(guān)規(guī)定,，如：《上海市建設和交通委員會關(guān)于進一步加強本市民用建筑設備專業(yè)節(jié)能設計技術(shù)管理的通知》—滬建交〔2008〕828號；《江蘇省公共建筑用能計量設計規(guī)定》—蘇建科[2007]217號,；蘇建科〔2007〕217號規(guī)定自2007年9月1日起,，新建、改建和擴建單體2萬m2以上的公共建筑項目,，在設計,、施工圖審查時均應執(zhí)行國家、省有關(guān)標準,。在電氣部分明確規(guī)定：變電所各出線回路均應配置電能計量裝置" title="計量裝置">計量裝置,，計量裝置應采用數(shù)字式電能表計，并根據(jù)建筑的類別和檔次,，盡量配置通訊接口，以便于構(gòu)成網(wǎng)絡,，并設管理后臺,。滬建交〔2008〕828號規(guī)定從2009年1月1日起，單體建筑面積大于2萬平方米的大型公共建筑,、市（區(qū)）兩級國家機關(guān)辦公建筑,、申請國家和本市的建筑節(jié)能示范項目，按照《技術(shù)導則》要求設置能耗監(jiān)測系統(tǒng),。二OO八年六月二十四日,，住房和城鄉(xiāng)建設部建科《關(guān)于印發(fā)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設相關(guān)技術(shù)導則的通知》，即建科[2008]114號文件印發(fā),，通知要求各省,、自治區(qū)建設廳，直轄市,、計劃單列市建委（建設局）遵照執(zhí)行,。[2008]114號文件含以下附件：附件1：分項能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導則附件2：分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導則附件3：樓宇分項計量設計安裝技術(shù)導則附件4：數(shù)據(jù)中心建設與維護技術(shù)導則附件5：建設、驗收與運行管理規(guī)范

3.解讀技術(shù)導則

3.1建筑對象114號文件根據(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8類,。有辦公建筑,、商場建筑、賓館飯店建筑,、文化教育建筑,、醫(yī)療衛(wèi)生建筑、體育建筑,、綜合建筑,、其它建筑。其它建筑指除上述7種建筑類型外的國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑,。

3.2能耗數(shù)據(jù)采集指標

3.2.1分類能耗根據(jù)建筑用能類別,，分類能耗數(shù)據(jù)采集指標為6項，包括：電量,、水耗量,、燃氣量(天然氣量或煤氣量)、集中供熱耗熱量,、集中供冷耗冷量,、其它能源應用量，如集中熱水供應量,、煤,、油、可再生能源等,。

3.2.2電量分項能耗分類能耗中,，電量應分為4項分項，包括照明插座用電,、空調(diào)用電,、動力用電和特殊用電。電量的4項分項是必分項,。照明插座用電有：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(diào)用電有：冷熱站用電,、空調(diào)末端用電；動力用電有：電梯用電,、水泵用電,、通風機用電；特殊用電有：信息中心,、洗衣房,、廚房餐廳,、游泳池、健身房,、其他特殊用電,。

4.計量裝置

4.1計量裝置—進線回路電能計量應當合理設置分項計量回路。其分項計量系統(tǒng)應當采用電子式,、精度等級為1.0級及以上（0.2,、0.5、1.0級）的有功電能表,。采用的普通電能表,，應當由測量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成，并能顯示,、儲存和輸出數(shù)據(jù),，具有標準通訊接口。在變壓器低壓側(cè)（AC230／400V）總進線處,，應當設置多功能電能表,，至少具有監(jiān)測和計量三相電流" title="三相電流">三相電流、電壓,、有功功率,、功率因數(shù)、有功電能,、最大需量,、總諧波含量和2-21次各次諧波分量的功能。選用ACR320ELH電力儀表,。該表功能有：全電量測量（U,、I、P,、Q,、PF、F,、S）；THDu,、THDi,、2—31次諧波分量；最大需量（I,P）,，四象限電能計量,、復費率電能累計；電壓波峰系數(shù),、電話波形因子,、電流K系數(shù)、電壓電流不平衡度；電網(wǎng)電壓電流正,、負,、零序分量測量；4DI+3DO,、RS485接口,、Modbus-RTU等功能。圖1ACR320ELH電表

4.2計量裝置—其他回路樓宇分項計量設計安裝技術(shù)導則“4設計規(guī)定”中4.2“應合理設置分項計量回路,，以下回路應設置分項計量表" title="量表">量表計”：（1）變壓器低壓側(cè)出線回路,；（2）單獨計量的外供電回路；（3）特殊區(qū)供電回路,；（4）制冷機組主供電回路,；（5）單獨供電的冷熱源系統(tǒng)附泵回路；（6）集中供電的分體空調(diào)回路,；（7）照明插座主回路,；（8）電梯回路；（9）其他應單獨計量的用電回路,。圖2ACR220EL電表選用ACR120EL或ACR220EL電力儀表,，該表功能有三相電流、電壓,、功率,、功率因數(shù)、電能測量,，帶Rs485接口,，Modbus協(xié)議等。

4.3計量裝置—終端電能累計

4.3.1針對宿舍,、商鋪,、病房等應計量到經(jīng)濟核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表,；采用DDS1352單相電表,，DIN35mm導軌安裝，寬度為1個模數(shù)" title="模數(shù)">模數(shù)（即寬為18mm）,，一次最大接入單相電流30A,，精度1.0級。優(yōu)點是尺寸小,，價格低,，但不能組網(wǎng)。采用DDSF1352單相電表,，DIN35mm導軌安裝,，寬度為4個模數(shù),，一次最大接入單相電流為80A，精度1.0級,，帶RS485接口,，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng),。

4.3.2針對用電設施按照明與插座用電,、動力用電、空調(diào)用電,、特殊用電進行分項計量,，對學校教室、醫(yī)療病房,、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計量時,，可選用DTSF1352或ACR120EL電表。采用DTSF1352三相四線電表,，DIN35mm導軌安裝,，寬度為7個模數(shù)，可安裝在照明箱或動力箱中,，一次最大接入三相電流80A,，80A上可經(jīng)電流互感器采集，精度0.5級,，帶Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,，可組網(wǎng)。圖3DDS1352電表

5.數(shù)據(jù)傳輸

5.1數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器是在一個區(qū)域內(nèi)進行電能或其它能耗信息采集的設備,。它通過信道對其管轄的各類表計的信息進行采集,、處理和存儲，并通過遠程信道與數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù),。

5.2數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站為了減輕數(shù)據(jù)中心的服務器負載,，優(yōu)化網(wǎng)絡傳輸效率，設立數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站,。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站采集并緩存其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù),，完整轉(zhuǎn)發(fā)給上一級數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站并不負責數(shù)據(jù)的加工和處理,，也可不永久性存儲數(shù)據(jù),。

5.3數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心采集并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對本區(qū)域內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)進行處理,、分析、展示和發(fā)布,。數(shù)據(jù)中心一般設在部級,、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）級和監(jiān)測建筑較多的城市,，除部級外的數(shù)據(jù)中心應將各種分類匯總數(shù)據(jù)逐級上傳到部級數(shù)據(jù)中心,。圖4

6.Acrel-5000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電能管理系統(tǒng)以計算機、通訊設備,、計量單元為基本工具,，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集、遠程管理與控制提供了基礎平臺,，它可以和檢測,、控制設備構(gòu)成復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),，分站控管理層,、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。（如圖）圖57.Acrel-5000數(shù)據(jù)上傳模式圖68.Acrel-5000數(shù)據(jù)編碼規(guī)則圖7編碼后能耗數(shù)據(jù)由15位符號組成,。若某一項目無須使用某編碼時,，則用相應位數(shù)的“0”代替。例：北京第二外國語大學圖書館空調(diào)用電110100D10101B20110100:行政區(qū)劃代碼編碼,，110100北京市市轄區(qū)D:建筑類別編碼,，D文化教育建筑101：建筑識別碼，由建筑所在地的縣市建設行政主管部門統(tǒng)一規(guī)定,，101圖書館北二外圖書館01：分類能耗編碼,，01電B：分項能耗編碼，A照明插座用電,，B空調(diào)用電,，C動力用電，D特殊用電2：一級子項,，2空調(diào)末端0：二級子項,，0表示沒有該項9.Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)處理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,。分類能源與標準煤量轉(zhuǎn)換表序號能源類型標準煤量/各類能源量1電1229千克/萬千瓦時2燃氣（天然氣）12143千克/萬立方米3燃氣（焦爐煤氣）5714~6143千克/萬立方米4燃氣（其它煤氣）3570千克/萬立方米5集中供熱量1229千克/百萬千焦6煤0.7143千克/千克7液化石油氣1.7143千克/千克8汽油1.4714千克/千克9煤油1.4714千克/千克10柴油1.4571千克/千克10.Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)展示數(shù)據(jù)中心接收并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站上傳的數(shù)據(jù)，并對其管理區(qū)域內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)進行處理,、分析,、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心分為部級數(shù)據(jù)中心,、?。ㄗ灾螀^(qū),、直轄市）級數(shù)據(jù)中心和市級數(shù)據(jù)中心。市級和?。ㄗ灾螀^(qū),、直轄市）級數(shù)據(jù)中心應將各種分類能耗匯總數(shù)據(jù)逐級上傳。部級數(shù)據(jù)中心對各?。ㄗ灾螀^(qū),、直轄市）級數(shù)據(jù)中心上報的能耗數(shù)據(jù)進行分類匯總后形成國家級的分類能耗匯總數(shù)據(jù)，并發(fā)布全國和各?。ㄗ灾螀^(qū),、直轄市）的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表以及各種分類能耗匯總表。監(jiān)測建筑數(shù)據(jù)展示應包括：（1）建筑的基本信息,，能耗監(jiān)測情況,，能耗分類分項情況；（2）各監(jiān)測支路的逐時原始讀數(shù)列表,；（3）各監(jiān)測支路的逐時,、逐日、逐月,、逐年能耗值（列表和圖）,；（4）各類相關(guān)能耗指標圖、表,；（5）單個建筑相關(guān)能耗指標與同類參考建筑（如標桿值,、平均值等）的比較（列表和圖）。圖811.新技術(shù)的應用--基于zigbee無線抄表技術(shù)ZigBee是一種新興的短距離(100m--2000m),、低功耗,、低數(shù)據(jù)速率(20k--250kbps)、低成本(相對于GPRS網(wǎng)絡的收費),、低復雜度的無線網(wǎng)絡技術(shù),。ZigBee技術(shù)在低功耗、低成本和組網(wǎng)能力方面具有無可比擬的應用優(yōu)勢,。圖9MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡具有強大的功能,，網(wǎng)絡可以通過“多級跳”的方式來通信；該拓撲結(jié)構(gòu)還可以組成極為復雜的網(wǎng)絡,；網(wǎng)絡還具備自組織,、自愈功能。Zigbee技術(shù)的電表遠程抄表系統(tǒng)圖10基于zigbee技術(shù)的遠程抄表省去了現(xiàn)場布置通訊線的麻煩,，在節(jié)約成本的同時又減少了工程量,，為有效實現(xiàn)電能集中管理大大提供了方便；采用mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴igbee技術(shù)的抄表演示系統(tǒng)說明圖1112.典型項目Acrel-5000能耗監(jiān)測和電能分項計量系統(tǒng)已在北京市人民政府辦公大樓,、泰州市行政中心,、大連期貨交易大廈、中國海洋大學體育館,、上海世博會場館、浦東圖書館,、上海浦東機場,、大慶機場、廣州新電視臺,、上海華為基地,、華山醫(yī)院等重點工程中廣泛應用。