目前，我國建筑運行能耗約占我國全社會總能耗的30%，節(jié)能降耗是行業(yè)面臨的重要課題。為科學、規(guī)范地建設國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，統(tǒng)一能耗數據的分類、分項方法及編碼規(guī)則，實現分項能耗數據的實時采集、準確傳輸、科學處理、有效儲存，為確定建筑用能定額和制定建筑用能超定額加價制度提供數據支持，指導國家機關辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理和改造，必須建立建筑能耗綜合管理平臺。

1、項目概況

某商務辦公大樓建筑位于南昌市紅谷灘中心商務區(qū)地塊內，總建筑面積200000m2，建筑內配備了完善的機電設備和智能化系統(tǒng)。為適應智能化管理和節(jié)能理念推廣的需要，響應國家節(jié)能增效發(fā)展戰(zhàn)略，推動江西省建筑節(jié)能工作的開展，在現有的能源管理制度基礎上，結合該商務辦公建筑能源配置特點，安裝SmartPM2000綠色建筑能效管理系統(tǒng)，實現信息分析基礎上的能源監(jiān)測、設備跟蹤管理、能源支出預算及用能策略調整，有效實施客觀的以數據為依據的能源消耗評價體系，及時了解真實的能耗情況，減少能源管理及建筑運營成本，提高能源利用的效率，持續(xù)節(jié)約能源和為進一步節(jié)能改造提供必要的依據，協(xié)助管理者更加便利、輕松、有效地實施能源管理，確保建筑園區(qū)安全、舒適、便利、智能地運營，使該建筑成為南昌城市及CBD中的綠色建筑中心標志。

2、系統(tǒng)設計目標

為提升該商務辦公建筑的能效管理水平，該建筑對能效管理設定如下目標：

(1)對建筑能耗進行全面、細致、高效管理。

①對建筑內各區(qū)域的電、水、氣、冷/暖等能耗進行實時監(jiān)測；②對建筑內各重要機電設備的能耗和運行參數進行實時監(jiān)視；③建立能源目標管理制度，實行嚴格、科學的能源使用過程監(jiān)控，有效控制能源支出；④對數據以分項計量的原則進行統(tǒng)計分析，找出能源浪費嚴重的區(qū)域；⑤定期評估重要機電設備的運行效率，提出調整策略，以適應在不同工況下的高效運行。

(2)為保持建筑最優(yōu)能效狀態(tài)提供技術保障。

①通過連續(xù)不斷地對重要機電設備能耗和運行參數的采集、分析，發(fā)現異常情況后及時提醒管理人員；②通過分析建筑能耗歷史數據庫，深挖數據，發(fā)現能源泄漏和損耗；③對建筑能源負荷的平衡計算和用能目標管理，提供有效的運行策略。

(3)為節(jié)能改造工作提供改造方向和基礎數據，同時檢驗節(jié)能改造的效果，保持建筑全生命周期內的節(jié)能。

①通過歷史數據的統(tǒng)計、分析，可發(fā)現能源浪費嚴重的區(qū)域或設備，并且得出造成能源浪費的原因，為節(jié)能改造工作提供明確的方向；②實施了節(jié)能改造之后，運行一段時間的能耗數據與改造前的歷史數據進行對比，可以檢驗節(jié)能改造的效果，并發(fā)現新的能源問題；③通過實時監(jiān)測、分析，反復地發(fā)現問題，并修正問題，保持建筑全生命周期內的節(jié)能。

(4)多種發(fā)布方式，友好的人機界面。

①系統(tǒng)從管理者的角度出發(fā)，向用戶展現關鍵直觀、簡潔明了的數據和圖表；②多種發(fā)布方式，建筑當前的能耗數據可通過設置在建筑最顯眼處的液晶大屏幕發(fā)布，讓建筑的使用者時刻感受到節(jié)能的存在，展現綠色建筑的特點；③管理者和工程師可通過系統(tǒng)工作主站或者建筑內部局域網登錄固定的網址，查看建筑的能效情況；④管理者在建筑之外的其他地方，同樣可以借助國際互聯(lián)網，遠程登錄到系統(tǒng)進行查看。

綜上所述，SmartPM2000建筑能效管理系統(tǒng)實現了對項目供配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)的能效綜合管理，不僅可提高大樓的能源利用效率，持續(xù)節(jié)約能源，還可大大提高該建筑項目在CBD的管理水平和整體形象，向社會展示先進的節(jié)能理念。

3、建筑能效管理信息采集設計

3.1采集范圍

經業(yè)主方項目需求確認，該方案只針對建筑的配電系統(tǒng)及58層的主樓樓層用電系統(tǒng)進行設計。建筑由一幢58層的主樓(總建筑高度236m)、一幢23層的附樓(建筑高度99m)和5層裙樓組成；地下兩層由人防、地下車庫和設備用房組成。

建筑配電部分方面整個中心配套6臺變壓器，E變電所為公變1戶1表部分，由供電局提供表，不列入能效系統(tǒng)管理，其他5臺變壓器配電部分列入能效管理系統(tǒng)，其中A、B變電所設置于地下1層，C1、C2變電所設置于地下3層；D變電所設置于1#塔樓第29層，共有326個監(jiān)控點。

該建筑由58層的主樓、5層裙樓及地下室用能部分組成，用電管理主要為按大區(qū)域單位計量、辦公區(qū)域按樓層用電及用電分項計量，重點負荷設備按區(qū)域組別監(jiān)測，重點耗能系統(tǒng)(如空調系統(tǒng))實現獨立計量。

按業(yè)主需求，只需在總供水系統(tǒng)裝一個總表，實現遠程抄表功能及能耗分析監(jiān)測管理功能。

經上述項目分析，選擇以下幾點作為選點依據：

(1)變壓器進線全電量參數。

(2)0.4kV饋線采集電壓、電流及有功電能參數。

(3)對變壓器的運行狀態(tài)進行監(jiān)測。

(4)對建筑總用水量進行采集。

(5)對重要動力設備，風機、水泵、電梯等的運行工況進行監(jiān)測。

(6)對空調/暖通系統(tǒng)等重點耗能系統(tǒng)的耗電量進行獨立計量。

(7)對樓層配電箱的用電量進行分項計量。

3.2測量點匯總

電力測量點匯總如下：

(1)建筑配電所部分，電力測量點共329個，其中進線、電容及補償28條、饋線301條�，F場需安裝智能329臺，其中有28臺多功能計量表(PMAC720系列)，301臺電能表(PMAC625系列)。根據實際現場情況，通信管理機柜(含相關設備)4套。配電所數據可在中、低壓配電系統(tǒng)設置接口網關，實現數據共享。

(2)建筑樓層部分，電力測量點共有621個，其中58層的主樓樓層有318個，5層裙樓有65個，地下室有238個。現場需安裝智能621臺電能表，其中有259臺PMAC625系列多功能電能表，362臺PMAC903系列電能表。根據現場情況，需通信管理機柜(含相關設備)3套。

3.3建筑能源區(qū)域劃分信息

(1)區(qū)域基本信息表。區(qū)域基本信息是能效管理系統(tǒng)正常運行的基礎配置，一個建筑區(qū)域中可劃分多個專用功能屬性區(qū)域，包含區(qū)域名稱、功能用途、建筑面積等各項內容。在建筑項目投運之前需進行相關信息搜集，完成配置。這些信息的正確配置可使能效統(tǒng)計和分析結果準確無誤。

(2)節(jié)點基本信息。節(jié)點基本信息是能效管理系統(tǒng)正常運行的基礎配置，包含節(jié)點名稱、所屬區(qū)域、安裝位置、能耗類型等各項內容。一個建筑中分布許多能耗數據采集節(jié)點，包含專門采集電量和專門采集水量等。在建筑項目投運之前需進行相關信息搜集完成配置。但建筑的運營周期長達數十年，某些采集節(jié)點裝置會發(fā)生更換、移位、增加，因此也需要用戶進行適當修改，這種修改是需要相應權限支持的。

4、建筑能效管理系統(tǒng)

管理應用層是Smart PM2000建筑能效管理系統(tǒng)的核心組成部分，所有采集的數據和狀態(tài)信號都通過管理應用層進行處理或發(fā)出，實現用戶與監(jiān)測對象的互動。該層設備由數據服務器、Web服務器、工作主機、不間斷電源(Uninterruptible Power Supply，UPS)、打印機、液晶大屏幕發(fā)布主機和其他移動工作站等組成。

4.1信息匯聚層

信息匯聚層是SmartPM2000建筑能效管理系統(tǒng)的中間連接部分，負責把分散的設備采集層采集的數據集中后上傳到管理應用層，并且充當建筑能效管理系統(tǒng)與其他智能子系統(tǒng)的中間接口，實現系統(tǒng)之間的數據互傳。該層主要包括工業(yè)網絡交換機、通信管理機、工業(yè)轉換器、光電轉換器、電源模塊等設備。具體作用如下：

(1)工業(yè)網絡交換機：實現多臺通信管理機的數據統(tǒng)一上傳；實現與其他子系統(tǒng)的對接和數據交換；實現數據服務器、Web服務器、工作主站、液晶大屏幕發(fā)布主機之間的數據互聯(lián)。

(2)通信管理機：將現場總線數據包(以Modbus、DNP、CDT、103、Profibus等為傳輸協(xié)議)轉換為主站層可識別信號(以Modbus、104、103等為傳輸協(xié)議)，實現信號傳輸協(xié)議轉換。

(3)工業(yè)轉換器：將設備采集層的RS-485接口轉換成通信管理機可支持的RS-232接口，同時起到隔離的作用，避免由于人為接線錯誤導致燒壞通信管理機和降低浪涌對通信管理機的影響。

(4)光電轉換器：若現場總線與系統(tǒng)后臺距離太遠，可采用光纖傳輸數據，此時需要使用光電轉換器完成光信號與電信號之間的轉換。

(5)電源模塊：由于系統(tǒng)采用的工業(yè)網絡交換機、工業(yè)轉換器和光電轉換器電源的電壓等級為DC24V，中間需要專門的電源模塊將AC220V的電壓轉換成DC24V的電壓。

根據系統(tǒng)組成規(guī)模的不同，信息匯聚層一般包括三種傳輸介質，即RS-485總線(RVSP2×1.0屏蔽雙絞線)、單模光纖和超5類UTP網線(交叉網線)。其中，RS-485總線負責將現場設備采集層采集到的信號上傳至信息匯聚層，信號在信息匯聚層匯總后再通過以太網上傳至管理應用層。當設備采集層與管理應用層之間的距離較遠時，通常采用光纖進行信號傳輸。

4.2設備采集層

設備采集層的設備，即遠程終端設備，主要用于實現現場能耗數據的采集和發(fā)送，包括以下采集設備和探測器：

(1)供配電系統(tǒng)中10kV出線和0．4kV進線回路的綜合電力監(jiān)控分析儀。

(2)供配電系統(tǒng)中0．4kV母聯(lián)、聯(lián)絡、饋線回路的多功能電力監(jiān)控儀。

(3)樓層配電箱系統(tǒng)的三相智能數顯儀表。

(4)給排水系統(tǒng)的遠傳水表。

如果建筑配有空調計費管理系統(tǒng)，超聲波熱量表的數據上傳到空調計費管理系統(tǒng)中，建筑能效管理系統(tǒng)通過標準的ODBC或OPC數據接口，從空調計費管理系統(tǒng)的數據庫中讀取超聲波熱量表的相關數據。

5、能耗數據上傳

按照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑系統(tǒng)技術導則》進行設計、施工，將所有數據上傳到江西省建筑能耗數據中心，根據住房和城鄉(xiāng)建設部數據中心統(tǒng)一能耗數據的分類、分項方法及編碼規(guī)則，實現綜合能耗數據實時采集、準確傳輸、科學處理、有效儲存。

6、結語

綜上所述，江西省某商務辦公樓能效管理系統(tǒng)對各個能源消耗情況實時監(jiān)控，并提供多個強大的功能模塊應用，保證了該建筑合理使用能源，依據采集能效數據并分析診斷，確保了該建筑能效水平得到控制。