智慧建筑能源管理系统方案设计_v1.0

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．二级区域用电计量采集对象：建筑内部所有功能区域和动力机房的配电柜/箱、进户配电箱。

采集信号类型：单相电能表、三相电能表。

采集分项类型：照明、插座、换热站用电、空调机房用电、新风盘管用电、室内公共照明、应急照明、室外景观照明、电梯、给排水泵、通风机、信息中心。

采集方法：通过无线mesh网络远程采集系统采集数据。

4.1.2 用水能耗采集用水能耗采集可分为生活冷水系统、中水系统2部分计量分析，对排水系统和消防系统不进行计量分析。

A．一级总表计量采集对象：生活冷水给水机房、中水给水机房。

采集信号类型：累计耗水量。

采集方法：通过远传计量系统数据交换，或者通过能源网关直接采集数据。

B．二级区域用水计量采集对象：所有用水功能区域。

采集信号类型：累计耗水量。

采集分类类型：生活冷水、中水。

采集系统：通过远传计量系统数据交换，或者通过能源采集器直接采集数据。

4.1.3 空调能量采集对于中央空调的能量进行采集，即空调冷水和空调热水，分别对冷热源入口计量、出口和分区能量计量。

A．一级总表计量采集对象：能源中心入户主管道（冷水和热水）、换热站换热总出口和分支管道（冷水和热水）采集信号类型：冷能量、热能量采集系统：通过远传计量系统数据交换，或者通过能源采集器直接采集数据。

B．二级区域能量计量采集对象：区域内部分功能区域。

采集信号类型：冷量能量、热量能量。

采集系统：通过远传计量系统数据交换，或者通过能源采集器直接采集数据。

五、系统应用5.1 系统功能系统具备实时监控功能和多种的数据分析功能，通过对数据的多维属性定义和分析，反映能源管理系统各子系统（包括电能子系统、用水子系统、空调子系统、重点设备子系统）中的能耗数据。

为用户提供交互式的、面向对象的、方便灵活的、易于掌握的、多样化的组态工具，多种的编程手段和实用函数，可以灵活方便扩展组态软件的功能。

用户能很方便的对图形、曲线、报表、报文进行在线生成、修改。

5.1.1能耗数据采集系统对水、电、燃气、冷/热源和设备的电能消耗进行实时自动采集计量、保存和归类，代替繁重的人工记录。

经过分析计算能耗数据可以以各种形式（表格、坐标曲线、饼图、柱状图等）加以直观地展示。

5.1.2能耗管理系统按照能耗类型的不同分别进行管理，对其分类分项计量的数据进行统计计算，对实时数据、历史数据进行横向纵向分析对比，并且可以根据底层设备的自动化程度实现远方控制。

A．电能管理+配电监控对高低压配电室的配电回路进行电能质量监测及配电监控，对二、三级回路进行电力测量，建设监测网络。

对用电量进行统计对比，实时监控配电系统。

进行模拟电费的计算，优化设备的运行方式，降低维护成本，减少电能消耗成本，提高电气系统运行管理效率。

对配电系统运行进行全过程和全方位管理。

B．水能管理对供给的生活冷水系统、中水系统、热水系统进行系统计量分析，按规范要求对各系统机房用水、设备补水及其他需要计量的用水点等亦应设置表单独计量（本系统不计量排水系统、消防系统水量）。

水能计量部位均采用远传水表或超声波流量计，纳入能源控制中心检测范畴。

C．燃气管理对建筑内部的燃气系统进行计量，计量部位均采用远传流量计或超声波流量计，纳入能源控制中心检测范畴。

5.1.3设备管理对设备进行重点能耗监测，依据实际运行参数和耗电系数、单位面积电负荷等计算出单位时间的用电负荷，得到设备的负荷变化特征，作为设备诊断和运行效率分析的依据，发现节能空间，从管理方式上实现节能的可能性。

A．空调分析对入户冷热源，温度、流量进行监测，结合环境温度综合分析，直观展示环境温度曲线、体现空调系统效率，帮助加强空调系统的运行管理，出具节能诊断，改善并促进空调系统优化运行。

B．照明系统对照明系统进行分项计量，照明分为室内照明、室内公共照明、室外景观照明、应急照明四项。

在工作时间段、非工作时间段、景观时间段、应急时间段等多种不同的照明启动时间内，分析计算出各项所占比例、单位面积照明电耗等。

帮助查找管理漏洞，发现节能空间。

同时在现有照明系统上加装节能控制设备，对于纯照明负载为例，直接节能：可达30％以上。

间接节能：智能调控装置高稳定的最佳照明电压，能够延长电光源寿命2～4倍，减少照明运行、维护成本30%～50%。

可实现对灯具的智能化集中调控管理。

C．电梯系统对建筑内部的电梯实际运行所消耗的电能、运行参数的监测，多角度的分析在建筑内的特定工作时间段（一天内商场内的客流高峰期tm、一周内的客流高峰期twm等）内所耗的电能，相同功能区域内同种类电梯（扶梯和直梯）所耗电能，单位面积电梯电耗、每台电梯运行累计时间、次数等。

通过对电梯的设备管理，可以帮助发现节能空间，制定更为优化的电梯运行策略，节约电梯运行成本。

同时可在系统中进行电梯基本信息的管理，如电梯的厂家、层站、载重、速度等有关技术参数，电梯故障信息，维保人员姓名、呼机号码、电话等维护信息。

D．水泵系统对于建筑内部（以中央空调系统冷冻站、冷水泵和冷却水泵、生活冷热水泵为主）的各类水泵进行耗电量的计量监测、工作效率的综合计算。