能耗管理系统方案.docx

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能耗管理系统方案

同景地产两江工业园项目

能效管理系统

1概述

1.1项目概况

本工程为同景地产两江工业园建设项目，总用地面积约平米。

同景地产两江工业园遗址博物馆由一号建筑（同景地产两江工业园琉璃塔遗址保护建筑），二号建筑（含画廊等遗址保护），三号建筑（碑亭重建/御碑保护建筑），寺院内大殿遗址和观音殿遗址的保护和展示，寺院西侧香水河遗址保护和展示，及相关配套服务管理设施等共同构成有机的整体。

本次设计主要包含一号建筑和二号建筑。

一号建筑（同景地产两江工业园琉璃塔遗址保护建筑）为高层建筑。

总建筑面积3182平方米，地上九层。

总高米，其中塔身（不含顶部塔刹）高米。

二号建筑（含画廊等遗址保护）为多层建筑。

总建筑面积39188平方米，其中地上33257平方米，地下5931平方米，建筑高度为米。

1.2系统概述

能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。

在我国目前的能耗结构中，建筑所造成的能源消耗，已占我国总的商品能耗的20％～30％。

而建筑运行的能耗，包括建筑物照明、采暖、空调和各类建筑内使用电器的能耗，将一直伴随建筑物的使用过程而发生。

在建筑的全生命周期中，建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占其总的能源消耗的20％左右，大部分能源消耗发生在建筑物的运行过程中。

建筑节能主要是为了降低各类建筑运行过程中消耗的能源。

根据建筑能耗特点的不同，建筑可分为三类：

住宅建筑，一般性非住宅建筑和大型公共建筑。

根据对大量数据的研究，大型公共建筑的单位面积能耗是前两类建筑的4～8倍。

具有很大的节能潜力。

为了更好地对我国大型公共建筑实际运行能耗数据进行评价和检验，建立大型公共建筑分项用能实时监测系统是建筑节能的第一步。

这有利于在后续的建筑运行当中开展基于能耗数据的节能诊断、改造、运行、管理的服务。

1.3需求分析

本工程为同景地产两江工业园，属大型办公建筑。

用电设备较多，能耗较大，实现能耗管理对于本项目有着较高要求，需要根据管理中心能耗进行监管。

同时根据以后的运营情况，对水电都进行数据管理，实现合理有效的用能匹配。

招标文件要求如下：

1、电的能耗计量：

针对各楼栋、各区域、各楼层各用电回路电能耗数据进行实时监测，根据每个配电箱的电力回路的不同用途进行分项计量，根据电力远传仪表的数量和位置设置相应的电表数据采集器，然后通过采集器将所有电力回路能耗数据上传到本地能耗监测管理平台，实现建筑电能分项能耗数据动态监测和远程传输。

2、水的能耗计量：

根据设计院给水系统设计，在建筑进水总管和每层楼有表具的总管上安装数字式远传水表。

通过水表数据采集器将水能耗数据上传到本地能耗监测管理平台。

3、系统架构：

网络传输分两层架构。

网络控制层采用TCP/IP协议，数据采集器支持双服务器上传，将相关数据上传至本地能耗管理平台。

现场层数据采集器需要支持RS485、M-BUS、LONWORKS等接口，支持各类标准的MODBUS、DLT-645等各类标准国家协议。

4、系统要求：

本项目能源管理平台设置在管理中心。

现场采集器通过网络和上一级能耗监测平台的联网，同时本地服务器软件进行网络进行同步数据采集和分析，完成相关的能耗分析功能。

采集器通过485协议将对应的数据采集。

现场采集器必须按照建设部《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集传输导则》和《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则》进行数据采集和传输，技术规程要求必须上传的能耗数据必须从采集器直接上传省市平台。

能效管理系统采用同方泰德能源管理系统，能够对整个建筑的水、电等用能情况进行实时信息采集，并实现显示、分析、处理、维护及优化管理的目的。

从而实现以下功能：

实现建筑能耗实时监测，确切掌握各能耗总量及动态变化；

对建筑各能耗进行系统诊断，指导合理用能；

协助管理方建立节能长效机制；

对采用的节能新技术进行后评估；

在系统基础上实现分项用能定额管理制度；

在建筑物内建立分项用能实时监控管理平台可以以实际能耗数据为基础对建筑的现有用能状况进行分析，可进一步对各项用电能耗情况进行节能诊断，得出切实可行的节能办法，包括管理节能和技术节能，降低建筑的能源消耗，提高建筑物的运行管理水平，减少运行管理费用。

1.3.1设计依据

《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则》

《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据传输技术导则》

《国家机关办公建筑及大型公共建筑数据中心建设与维护技术导则》

《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗动态监测系统建设、验收与运行管理规范》

《国家机关办公建筑及大型公共建筑楼宇分项计量安装技术导则》

《民用建筑能耗数据采集标准》JGJ/T154-2007

《多功能电能表通信规约》DL/T645-1997

《多功能电能表》DL/T614-1997

《电能计量装置技术管理规程》DL/T448-2000

《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5137-2001

《电能计量装置安装接线规则》DL/T825-2002

《户用计量仪表数据传输技术条件》CJ/T188-2004

《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002

《低压配电设计规范》GB50054-95

《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

《电能计量柜基本试验方法》DL/T549-1994

《电能计量柜》GB/T16934-1997

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-2006

《建筑电气施工质量验收规范》GB50303-2002

1.3.2设计原则

一、开放性

本系统中可以根据不同厂商的设备技术，以及系统的扩展需求，在本项目的产品技术选型中，我们将尽量避免采用专有技术，从而使本系统中的软硬件平台具有充分的开放性。

二、先进性

本系统中的软硬件平台建设、应用系统的设计开发以及系统的维护管理所采用的产品技术均综合考虑当今互联网的发展趋势，采用相对先进同时市场相对成熟的产品技术，以满足系统未来的发展需求。

三、高性能

考虑到本系统为大量远端用户提供WEB服务，系统设计应从服务器处理能力、网络带宽传输能力、软件系统效率等角度综合分析，合理设计结构、配置，以确保大量用户并发访问的峰值时段，系统具有足够的处理能力，保障服务质量。

四、安全性

本系统对安全性问题予以高度重视，从操作系统层，网络层，应用层每个层次都有相应的措施。

系统应采用了网段隔离，用户验证等技术以解决传输安全，系统安全和信息安全的需求。

五、可靠性

本系统应从系统结构、网络结构、技术措施、设备选型等方面综合考虑，以确保系统中任何一个环节都没有单故障节点，实现7×24×365的不间断服务。

六、扩展性

在本系统中，所有的网络、服务器、存贮、应用软件的设计都将遵循可扩充的原则，以实现随着物业管理业务的发展而扩展。

2设计方案

2.1总体设计

数据采集是整个能效管理系统工作的基础，数据采集部分的核心内容在于以下两个方面：

1）以今后节能分析和管理工作的需要为出发点，确定同景地产两江工业园计量分项的基本原则，对重要用电支路的用电情况进行数据采集。

2）保证数据采集工作所得数据的意义的正确性。

这需要设计和实行有效的校核方式来保证，即确认所装计量表的数据意义是否与设计时目标相同。

2.2系统组成

能效管理系统由数据采集系统、数据传输网络系统、后台分析系统软件系统三大部分组成。

系统架构拓扑图

2.3数据采集系统设计

2.3.1采集设计

七、电量采集支路

本工程由供电部门在高压侧设置高压计量，在低压侧设置动力分计量。

考虑到总配电室原已安装计量远传表具，本次不再进行安装采集表具，用原有采集表具进行采集。

变电所低压侧总断路器处设置电子式多功能电表进行计量；变电所所有低压出线回路均设置电子式普通电能表进行计量。

其它场所均采用电子式普通电表进行计量。

电量采集根据《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》的要求，同时考虑到本大型公共建筑的实际使用情况，充分考虑到了大量预留用电支路的情况，针对照明、空调、动力及特殊用电支路进行能耗数据采集，共计471个采集回路。

通过这些回路的能耗统计分析，可以对同景地产两江工业园建设项目的日常用电情况有个清晰的分类。

由于备用及消防支路为不常用支路，本次不允与计量。

计量系统符合以下要求：

1）能提供建筑物总能耗、分项能耗、一级子项能耗和部分二级子项能耗数据。

2）空调系统前端设备的计量可区分主机和附属设备，空调末端设备和空调插座按楼层或分区计量。

3）动力用电按不同功能的设备分别计量：

电梯、水泵、通风机。

特殊用电按区域单独计量：

如信息中心等。

电能计量装置包括电能表、电流互感器及二次回路等。

根据招标文件、图纸等相关资料要求，本次设计的电能计量设备满足以下技术要求：

（一）电子式多功能电表

1）计量功能：

具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量的功能；

2）通信接口：

具有数据远传功能，具有符合行业标准的物理接口；

3）通信协议：

采用标准开放的协议或符合《多功能电能表通信协议》DL/T645中有关规定；

4）精度等级：

有功不低于级，无功不低于级。

（二）电子式普通电能表

1）计量功能：

具有监测三相（单相）电流及有功功率和计量三相（单相）有功电能的功能；

2）通信接口：

具有数据远传功能，具有符合行业标准的物理接口；

3）通信协议：

采用标准开放的协议或符合《多功能电能表通信协议》DL/T645中有关规定；

4）精度等级：

不低于级。

（三）电流互感器

电流互感器精度等级不低于级；电流互感器性能参数符合《电流互感器》GB1208规定的技术要求。

八、水量采集支路

根据设计院给水系统设计，在建筑进水总管和每层楼有表具的总管上安装数字式远传水表。

用水量采集按照使用区域划分，主要采集生活给水总用水量，各楼层用水量。

通过水表数据采集器将水能耗数据上传到本地能耗监测管理平台。

2.3.2计量表的安装

（1）智能多功能电表安装：

为了降低业主投资，降低实施难度，建议采用低压配电柜内安装，见下图：

如现场实际情况不允许，也可适当增加集中式电表柜，但一定要注意电流互感器二次回路接线距离，避免线路阻抗过大，影响测量精度。

见下图：

（2）水表安装：

为了保证计量最准确，在水表进水口前安装截面与管道相同的至少5倍表径以上的直管段，水表出水口安装至少2倍表径以上的直管段。

水表的上游和下游处的连接管道不能缩径

建议安装流量控制设备（如阀门）和过滤设备

法兰密封圈不得突出伸入管道内或错位

安装水表前必须彻底清洗管道，避免碎片损坏水表

2.3.3数据采集器

能耗采集器是在一个区域内进行电能或其它能耗信息采集的设备。

它通过信道对其管辖的各类表计的信息进行采集、处理和存储，并通过通讯信道与数据中心交换数据。

数据采集器功能：

1）数据采集器支持根据数据中心命令采集和主动定时采集两种数据采集模式，且定时采集周期可以从10分钟到1小时灵活配置。

2）一台数据采集器支持对32台计量装置设备进行数据采集。

3）一台数据采集器支持同时对不同用能种类的计量装置进行数据采集，包括电能表（含单相电能表、三相电能表、多功能电能表）、水表、热（冷）量表等。

4）数据采集器支持对计量装置能耗数据的解析和数据处理。

如果数据异常，系统直接过滤。

5）根据远传数据包格式，在数据包中添加能耗类型、时间、楼栋编码等附加信息，进行数据打包。

6）数据采集器支持本地数据存储，能够存放超过98000条表具采集记录。

7）数据采集器将采集到的能耗数据进行定时远传；在远传前数据采集器应对数据包进行加密处理。

8）如因传输网络故障等原因未能将数据定时远传，则待传输网络恢复正常后数据采集器应利用存储的数据进行断点续传。

9）数据采集器支持向多个数据中心（服务器）并发发送数据。

10）数据采集器支持对数据采集子系统故障的定位和诊断，并支持向数据中心上报故障信息。

对于故障计量装置的更换不能影响数据采集器其他部分的正常工作。

11）数据采集器应符合国家和行业的相关电磁兼容性标准要求。

12）数据采集器采用低功耗嵌入式系统，功率应小于10W。

13）通过RS-232/USB可配置能耗采集器的各个运行参数。

14）轮询符合DL/T-645和Meter-BUS协议的末端设备，从末端设备获取运行信息。

15）支持基于IP协议承载的有线或无线两种方式接入网络，或CDMA，GPRS，3G方式接入网络。

16）作为一个站点接入ezEMS网络，根据配置将采集的末端设备中的信息上传给ezEMS。

17）设备运行状态动态显示。

18）MAC地址自动生成。

19）可方便的恢复出厂设置。

20）与数据中心通讯支持身份认证、密钥更新，保证信息的安全性

TechconEMC-1000是一个高性能的能耗采集设备。

采集器负责采集多种计量表具中的计量信息，定期通过TCP/IP通道将各种计量信息打包远程上传到服务器中，并可接受服务器的查询。

每个TechconEMC-1000采集器可同时采集32个计量表具

支持采集M-BUS和DL/T645设备

RS-485通讯速率可根据需要设置

本地历史数据库保存表具运行数据

支持多数据中心访问

紧凑设计导轨式安装

LED指示、液晶屏显示运行状态，一目了然，易于维护

交直流两用供电

TechconEMC-1000能耗采集器用于采集Meter-BUS和DL/T645设备运行数据。

2.4数据传输系统设计

2.4.1系统架构

本系统网络传输分两层架构：

底层网络通讯介质使用RS485通讯电缆，通讯协议采用M-bus、Modbus或者DL/T645通讯规约；上层网络通讯介质使用TCP/IP网络，通讯协议采用TCP/IP网络协议。

2.4.2计量装置和数据采集器的连接

计量装置和数据采集器之间应采用符合各相关行业智能仪表标准的各种有线或无线物理接口。

对于电能表，参照行业标准DL/T645-1997《多功能电表通信规约》执行。

2.4.3采集网络设计

各个前端采集电表的数据经485总线联至数据采集器，数据采集器也通过TCP/IP局域网络至管理中心机房。

管理中心机房放置能效管理系统数据服务器，并连接至大楼物业管理局域网，主管领导通过办公电脑可实时访问能耗分项数据及统计分析。

图21，传输网络结构图

建筑物的能耗数据可以进行接收同时进行远传，向同方建筑节能服务中心定期传送数据，及时获取远程的专家诊断、节能建议、分析服务。

2.5软件系统设计

2.5.1设计思路

能效管理系统后台软件是基于J2EE/Applet与XML，WebServices等技术标准开发的。

它充分利用开放源代码技术资源，提高了系统的开放性和灵活性；完全支持B/S结构的软件模型，符合国家住建部《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集传输导则》和《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则》要求。

系统将设置中央数据库，经过数据采集和数据分析，最终形成以下能耗分项：

1）室内照明：

建筑物内部（包括病间、走廊、大厅、地下室）的照明灯具

2）夜景照明：

建筑物夜间外立面装饰用照明灯具

3）插座设备：

建筑中从插座取电的电器，包括计算机、打印机、复印机、传真机、饮水机、电视机、电冰箱、健身器材、特殊专用设备（如消毒柜等）等，不包括电开水器、信息中心设备、厨房设备。

4）信息设备：

信息中心的主要功能设备，如计算机、交换机等。

5）信息中心专用空调：

专门为信息设备提供冷却服务的空调设备。

6）厨房炊事设备：

直接为炊事服务的设备，包括各种电热设备、冷柜、洗碗机、消毒柜等。

7）厨房空调风机：

专门为厨房提供空调、通风服务的空调、通风设备。

8）电梯：

建筑物中所有电梯，包括货梯、客梯、消防梯、扶梯等。

9）给排水系统：

生活水泵、排污泵、生活热水泵、中水泵等给排水水泵及水处理设备。

10）电开水器：

用于集中制备饮用开水的电热设备，不包括使用桶装水的饮水机。

11）特殊功能设备：

功能特殊，且用能集中的专用设备及其附属设备，包括各类型专用设备、洗衣房设备设备等。

12）暖通空调：

为建筑物自身服务的所有的供暖、通风、空调设备的能耗。

能耗分析和诊断

通过各子系统提供的相关采集数据，我们可以对整个建筑的各个用电系统进行节能诊断。

分析各子系统占总能耗的比例，分析各能耗系统中不同设备的用能比例，分析照明系统工作日和周末的用电比率，工作日白天和晚上的用电比率，分析电开水器等办公设备的白天和晚上的用电比率等。

可以将建筑的各种能耗指标进行横向比较。

通过以上种种办法发现整个建筑的节能潜力。

技术先进

同方泰德能源管理系统采用完全符合建设部《分项计量技术导则》的方法和设备。

能源管理系统通过对资源的收集、分析、传递和处理，从而对整个大厦进行最优化的控制及决策支持，达到高效、节能、经济、协调的运行状态。

整套系统可支持多种操作系统。

2.5.2建筑能耗分项模型设计

为了保证本次建筑能耗与大型公共机构建筑能耗监管体系中其他建筑能耗的可比性。

本项目的分项能耗模型依据住建部相关技术导则，同时参考了清华大学建筑节能中心的最新研究成果，采用以下能耗模型进行建筑能耗分析。

如下图所示：

在上图所示的能耗模型中：

能耗节点：

建筑中功能相同的设备的总称为能耗节点，简称节点；

同类末端设备：

属于同一个节点的设备称为同类末端设备；

所有能耗节点的定义及树状结构关系称为能耗模型；

按包含关系，若A包含B，则称A为B的上级节点，B为A的下级节点；

位于能耗节点树末端或底层、没有下级节点的节点，称为底层能耗节点；其它节点称为上层能耗节点。

本方案中能耗数据模型共有32个节点，其中19个是底层能耗节点，并组合成为13个上层能耗节点。

分项能耗就是指这些能耗数据模型中的节点。

九、底层能耗模型的定义

编号

节点名称

定义及描述

1

室内照明

建筑物内部（包括房间、走廊、大厅、地下）的照明灯具

2

夜景照明

建筑物夜间外立面装饰用照明灯具

3

插座设备

建筑中从插座取电的电器，包括计算机、打印机、复印机、传真机、饮水机、电视机、电冰箱、健身器材等，不包括电开水器、信息中心设备、厨房设备

4

电梯

建筑物中所有电梯，包括货梯、客梯、消防梯、扶梯等

5

给排水系统

生活水泵、排污泵、生活热水泵、中水泵等给排水水泵及水处理设备

6

电开水器

用于集中制备饮用开水的电热设备，不包括使用桶装水的饮水机

7

信息设备

信息中心的主要功能设备，如计算机、交换机等

8

信息中心专用空调

专门为信息设备提供冷却服务的空调设备

9

厨房炊事设备

直接为炊事服务的设备，包括各种电热设备、冰箱、洗碗机、消毒柜等

10

厨房空调风机

专门为厨房提供空调、通风服务的空调机组、新风机、排风机等

11

特殊用途设备

用途特殊（不同于其它18个节点），且用能集中的专用设备及其附属设备，包括各类型大型设备等以及生活热水电热源、洗衣房设备、

12

分散空调

冷热源和室内侧输配系统一体的空调设备，包括电采暖设备、分体空调、VRV空调、溶液除湿机组等

13

风冷冷热水机组

主机和室外侧输配系统一体，采用空气作为废热、废冷输

配介质的冷热源设备，包括各种风冷式的冷水机组、热泵

机组等。

14

空调辅助电热源

用于集中空调系统辅助加热（如末端再热、空调箱防冻等）

的电热源

15

冷热源主机

制备冷、热的主机设备，包括冷水机组、热泵机组、锅炉

等。

16

室外侧水泵

用于将冷热源主机产生的废冷、废热输送到室外环境中去

的水泵设备。

如有地源热泵、水源热泵、海水源热泵，则

应包括地源换热器介质循环泵、地下抽水/回灌循环泵、海

水循环泵。

17

室外侧风机

用于将冷热源主机产生的废冷、废热散发到室外环境中去

的风机设备。

如冷却塔风机，或风冷机组的室外侧风机。

18

室内侧水泵

用于输送冷热源主机产生的冷、热的水泵，包括主机循环

水泵、二次泵及加压泵、换热循环泵等。

19

室内侧风机

为室内房间提供冷、热和新风的风机，包括新风机、排风

机、空调箱风机、风机盘管风机等。

一十、上层能耗模型定义

编号

节点名称

定义及描述

1

建筑总用电

建筑物自身在低压侧实际消耗的总电量

2

暖通空调

为建筑物自身服务的所有的供暖、通风、空调设备的能耗，但不包括采暖耗热量，也不包括信息中心和厨房的专用空调和风机等

3

非暖通空调

除了暖通空调设备以外的其它设备用电，包括一般照明插座设备、一般动力设备、特殊功能设备

4

一般照明插座设备

包括照明、插座设备和电开水器

5

一般动力设备

包括电梯、给排水系统

6

特殊功能设备

不属于暖通空调、一般照明插座设备、一般动力设备的特殊用能设备，常见的有信息中心、厨房设备等

7

照明

建筑物内部的照明灯具及夜景照明灯具

8

信息中心

信息机房中的信息设备及其附属设备（如专用空调）

9

厨房设备

厨房中的炊事用电设备及其附属设备（如专用空调、专用新风机、排风机等）

10

集中空调

采用集中冷热源和分散空调末端的空调系统，包括各种冷

热源设备、室内输配设备。

11

集中空调冷热站

加热或冷却室内循环水并将循环水送到空调末端的设备

总称，包括集中空调冷热源和室内侧水泵。

12

集中空调冷热源

加热或冷却室内循环水的设备总称，包括水冷冷热源和风

冷冷热水机组。

13

水冷冷热源

采用液体作为蒸发侧和冷凝侧输配介质的冷热源设备，包

括冷热源主机、室外侧水泵和室外侧风机。

2.5.3软件功能介绍

一十一、软件良好的人机界面

登陆

图1

用电分项树型结构图

图3

分项能耗细节图

图4

图5

（1）堆积图：

显示所选分项下各项的能耗情况。

（2）饼图：

显示同级分项的能耗比例。

（3）柱型图：

显示同类型大楼间的能耗差别。

多项、多时间段比较图

图6

（1）多时间：

可选择不同的年/月/日，对指定分项的不同时期的能耗情况进行对比。

（2）多分项：

可选择不同分项，对其能耗进行同时段对比。

一十二、监测管理功能

I.能耗监测管理

监测管理子模块用于实现对能耗监测及其相关信息进行添加、删除及修改。

其中包含了建筑物的基本信息，如：

单位名称，单位编号、单位类型、所属地区名称等，并对该单位所包含的采集器进行配置。

II.采集器管理

采集器管理子模块用于实现对本系统中所需的能耗数据采集器及其相关信息的添加、删除、修改。

III.分区域管理

用电分区域管理子模块用于实现对本系统中用电功能区域及其相关信息的添加、删除、修改，包括地下层区、展厅区、办公区、外租区等等。

IV.分项管理

用电分区域管理子模块用于实现对本系统中用电分项信息及其相关信息的添加、删除、修改。

包括空调用电、动力用电、照明用电、特殊用电等。

V.电量采集仪表管理

电度仪表管理子模块用于实现对本系统中所使用电度仪表、水表及其相关信息的添加、删除、修改。

一十三、系统管理功能

VI.