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(nèi)部普遍沒有建立相應(yīng)的能源管理制度，不能及時(shí)掌握能源的整體消耗情況，對(duì)主要用能設(shè)備的運(yùn)行情況和節(jié)能狀況也未能及時(shí)把握?？偟膩碚f，大多數(shù)大型公共建筑業(yè)主的用能設(shè)備管理僅僅是從安全使用的角度考慮，建立企業(yè)內(nèi)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(shè)備數(shù)量與種類眾多，主要包括：中央空調(diào)、照明、電梯、給排水、電加熱負(fù)載，變壓器和其他混合負(fù)載等。而各種機(jī)電設(shè)備的能耗具有較大的節(jié)能空間。同時(shí)，面向建筑內(nèi)的機(jī)電設(shè)備實(shí)施節(jié)能，相對(duì)于改變建筑的墻體、窗體結(jié)構(gòu)而言，更具有見效快、對(duì)建筑正常使用影響小等優(yōu)勢

　　(1)中央空調(diào)能耗現(xiàn)狀

　　一般地，在大型公共建筑中，中央空調(diào)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(diào)實(shí)際熱負(fù)載在絕大部分時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)載低，且主機(jī)、輔機(jī)和末端舒適度三者未能實(shí)現(xiàn)合理動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低，電能浪費(fèi)嚴(yán)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(jìn)行采光，在上班時(shí)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(nèi)熱負(fù)荷?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需求選擇不同的照明節(jié)能措施，對(duì)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(dòng)力設(shè)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(shè)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(dǎo)線、開關(guān)、變壓器等設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，會(huì)產(chǎn)生功率損失(有功、無功功率)，并在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生能量損失(有功、無功電量)。

3 　大型公共建筑用能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

對(duì)珠三角地區(qū)的公共建筑進(jìn)行能源審計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，大型公共建筑功能的實(shí)現(xiàn)是以各類機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行為基礎(chǔ)，空調(diào)、給排水、照明的能耗要占建筑運(yùn)行能耗的70%，僅空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗就占各系統(tǒng)總能耗的40%以上。所以，在進(jìn)行大型公共建筑節(jié)能研究時(shí)，解決機(jī)電設(shè)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(jié)構(gòu)

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3，系統(tǒng)多采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分，模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)一般分為三層，即主控層（站控管理層）、中間層（網(wǎng)絡(luò)通訊層）和現(xiàn)場層（現(xiàn)場設(shè)備層）。

  圖3 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

1）站控管理層

站控管理層針對(duì)能耗監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)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(shè)備，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS 電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面，對(duì)采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計(jì)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(yùn)行狀況。

監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。

打印機(jī)：系統(tǒng)召喚打印或自動(dòng)打印圖形、報(bào)表等。

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

UPS：保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問題時(shí)，保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。

通訊管理機(jī)：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(jī)等功能。

以太網(wǎng)設(shè)備：包括工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)。

通訊介質(zhì)：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(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)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(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲(chǔ)的建筑能耗數(shù)據(jù)。測量儀表擔(dān)負(fù)著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)中心。

4.2軟件實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)功能

上位機(jī)軟件為Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對(duì)現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進(jìn)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(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)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(jī)交互界面，可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備各參量及開關(guān)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(chǔ)。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢曲線分析，符合用戶設(shè)計(jì)需要的報(bào)表、事件記錄和故障報(bào)警等功能。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、能耗監(jiān)測功能。

1）運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測：通訊異常報(bào)警提示。

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

3）能耗報(bào)表、棒圖：實(shí)現(xiàn)了所有能耗報(bào)表的按時(shí)間查詢，分為日、月、年報(bào)表等，任意分類、分項(xiàng)實(shí)時(shí)能耗棒圖顯示。

4）打印及導(dǎo)出：所有報(bào)表及界面可打印，或以EXCEL、WORD 格式進(jìn)行導(dǎo)出。

4.3大型公建電能計(jì)量宜采用智能電力監(jiān)控儀表

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