智慧建筑能源管理系统设计方案设计说明

智慧建筑能源管理

系

统

方

案

修订记录

一、概述

随着社会的发展，大型建筑在逐年增加，其能耗也在不断增大，能源与发展的矛盾日益突出。未来几年内写字楼、公寓、饭店、会展中心等大型公共建筑会大幅度增加，而我国约90%以上的大型公共建筑是典型的能耗大户。

建筑行业的能耗消耗种类较为单一，大致分为5类，电能、水能、燃气、集中供热、集中供冷。根据中国建筑能耗信息网提供的资料显示，就电能消耗分析，大型建筑的能耗比重约为空调能耗40%，公共与办公照明能耗47%，一般动力能耗2.9%，其他用电能耗10.1%。而在大型商场中的照明能耗占40%左右，电梯能耗占10%左右，空调系统的能耗则是占到了50%左右。在提倡节能减排的当今，做好节能工作不仅对实现“十二五”建筑节能目标具有重大意义，更是为高耗能建筑进一步节能提供准备条件。

二、能耗现状分析

2.1 能源流失

不同的建筑类型关注能耗的变化所有不同，比如：酒店类型关注客房入住率与能源消耗的变化关系；大型超市关注空调使用率的变化、单位面积能耗值以及照明范围等多个指标；公司、写字楼关注空调末端使用率、不同功能的照明分类等等。大型商业中心关注不仅关注各类能源消耗的情况，同时对于中央空调、水泵等重点设备的运行和效率也更为关注。

一栋大楼的能源消耗如下图几个方面所显示：

2.2能耗构成比重

2.3能源管理中的问题

A能源数据采集没有完全自动化

能源管理及节能是基于大数据分析，数据的实时、准确采集是系统关键一步，建设一套功能强大，易实施，免布线，工作稳定可靠，易于维护的系统级数据采集、控制mesh网络对智慧能效管理系统至关重要。

B统计分析困难复杂

能源管理及节能是基于大数据分析，各种能耗数据统计分析困难复杂，需要专业的系统支撑；

C能源使用计划及预测困难

D能源管理缺乏系统支撑

E缺乏有效的监控和调度

目前节能一般通过职员的主动性或公司的一些硬性制度来规范，对于一些公共区域，难于实施，缺乏有效的系统从全局来监控和调度。

综合起来，大型建筑普遍面临着环境的日趋舒适，能耗却在快速增加的情况。在目前楼宇自动化系统中，基本可以完成进行各个系统的分散监视、控制和管理。但缺少对各种能耗数据的统计、分析，并且结合建筑的建筑面积、内部的功能区

域划分、运转时间等客观数据，对整体的能耗进行统计分析并准确评价建筑的节能效果和发展趋势。

另外，从设备管理角度来看，大型建筑的空调设备不仅仅消耗单一的能源，对于能源的转化，单纯的设备监测就不能够综合评估设备的运行效率和帮助挖掘节能潜力。

面对上述的这些问题，有必要通过一个专用的能源系统，将大型建筑、商场、学校、公共建筑等各能源数据进行集中统一的分析，并将分析结果整体展现出来。这不同于以往的楼宇自动化或其他的设备运行自动化系统。

三、系统架构

智慧建筑能源管理系统可以获取能源消耗监控点能耗数据，对能源供应、分配和消耗进行监测，实时掌握能源消耗状况，了解能耗结构，计算和分析各种设备能耗标准，监控各个运营环节的能耗异常情况，评估各项节能设备和措施的相关影响，并通过WEB把各种能耗日报报表、各种能耗数据曲线以及整体能耗情况发布给相关管理和运营人员，分享能源信息化带来的成果，完成对企业能源系统的监控及电力负荷耗能状态的监测和管理。为进一步的节能工程提供坚实的数据支撑。

系统采用分层分布式结构，方便用户的管理和维护工作。系统采用专用的能源监控和管理软件。服务器+工作站模式便于工程部门进行日常维护管理，并且支持局域网或Internet访问。

本着技术上理性应用，系统上务实设计的思路从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、技术支持及维修能力等方面综合评估、选型，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大最优的效果。

方案采用如下的设计思路，从本方案的提出设计、开发、实施、调整、维护试运行，直到系统的最后运行，可以帮助管理者实时的反映建筑整体能源运行的现状及趋势，从日常耗能的环节本身发现能源问题，通过对建筑内不同功能区域的耗能特点的分析，建立“数据采集 - 集中数据 - 数据分析处理 - 提供各类对比考核方法–帮助完成整个管理流程”的能源管理流程,将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水等能源使用状况及节能管理实行集中监测、管理和分散控制的建筑物管理和控制系统,逐渐提升大型建筑能源利用的综合性能源管理系统。

四、建筑能源管理解决方案

4.1 分类分项计量

数据是能源管理分析的基础，对于每一类建筑，需要采集的数据指标分为建筑基本情况数据和能耗数据采集指标两大类。能源管理系统的分析基础来自于建筑内的各种能耗数据的采集，依据建筑物的不同功能区域和系统设计，针对能源管理系统的分析需要进行选择性的数据采集，采集依据下表中的分类标准。

能耗数据采集指标包括各分类能耗和分项能耗的逐时、逐日、逐月和逐年数据，以及各类相关能耗指标。各分类能耗、分项能耗以及相关能耗指标的具体内容见下表。

除此之外，建筑基本情况数据包括建筑名称、建筑地址、建设年代、建筑层数、建筑功能、建筑总面积、空调面积、采暖面积、建筑空调系统形式等表征建筑规模、建筑功能、建筑用能特点的参数。此类数据通过系统录入或导入获得。

对应于能耗类型，需要按以下能耗类型指标进行分类采集：

对应于电能能耗分项采集：

系统考核的能耗指标

4.1.1 用电能耗采集

可分为配电室总采集部分和区域用电采集部分，通过2部分的电能流向可以发现电能损耗。在二级区域计量处采用分项计量，如下图：

A ．一级总计量配电室进出线（变配电监测） 采集对象：10kV/0.4kV 变配电室所有进出线回路。

采集信号类型：模拟量：I--电流、U--电压、P--有功功率、Q--无功功率、PF--功率因数、E--电能量。

状态量：断路器状态、故障信号等。

采集方法：通过能源网关+高精度三相电能总表直接采集数据。

B ．二级区域用电计量

能耗指标

1建筑总能耗量（折算标准煤量） 2分类能耗量

3单位建筑面积能耗量（折算标准煤量） 4单位建筑面积分类能耗量

5单位空调面积能耗量量（折算标准煤量）（只空调相关分类能耗） 6单位空调面积分类能耗量（只空调相关分类能耗） 7其它指标（功率、流量、压力、温度、效率等）