智慧建筑能源管理系统方案设计.doc
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1、智 慧 建 筑 能 源 管 理系统方案修订记录日期版本描述作者-04-251.0草稿完毕一、 概述随着社会的发展,大型建筑在逐年增长,其能耗也在不断增大,能源与发展的矛盾日益突出。 将来几年内写字楼、公寓、饭店、会展中心等大型公共建筑会大幅度增长,而国内约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,大体分为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%,其她用电能耗10.1%。而在大型商场中的照明能耗占40%左右,电梯能耗占10
2、%左右,空调系统的能耗则是占到了50%左右。在倡导节能减排的当今,做好节能工作不仅对实现“十二五”建筑节能目的具有重大意义,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,例如: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畴等多种指标;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状况,同步对于中央空调、水泵等重点设备的运营和效率也更为关注。一栋大楼的能源消耗如下图几种方面所显示:1挥霍:未使用房间的空调未使用房间的照明水龙头未关
3、7设计工程:建筑节能设计不合理节能系统未启用使用高耗能设备6能量转变效率电-光电-热电-动力热-电气设备2设备机器效率锅炉、空调水泵、鼓风机电梯重要的能源流失5热流:从配管、通风管道的热量损失 配管、通风管道阻力损失3运营及保障管理不完备:过大容量运营设备陈旧4未充足运用自然条件:固定窗没有有效运用外部空气制冷的空调设备窗口周边边的照明控制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、精确采集是系统核心一步,建设一套功能强大,易实行,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记
4、录分析困难复杂能源管理及节能是基于大数据分析,多种能耗数据记录分析困难复杂,需要专业的系统支撑;C能源使用筹划及预测困难D能源管理缺少系统支撑E缺少有效的监控和调度目前节能一般通过职工的积极性或公司的某些硬性制度来规范,对于某些公共区域,难于实行,缺少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服,能耗却在迅速增长的状况。在目前楼宇自动化系统中,基本可以完毕进行各个系统的分散监视、控制和管理。但缺少对多种能耗数据的记录、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,对整体的能耗进行记录分析并精确评价建筑的节能效果和发展趋势。此外,从设备管理角度
5、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可以综合评估设备的运营效率和协助挖掘节能潜力。面对上述的这些问题,有必要通过一种专用的能源系统,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,并将分析成果整体呈现出来。这不同于以往的楼宇自动化或其她的设备运营自动化系统。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、分派和消耗进行监测,实时掌握能源消耗状况,理解能耗构造,计算和分析多种设备能耗原则,监控各个运营环节的能耗异常状况,评估各项节能设备和措施的有关影响,并通过WEB把多种能耗日报报表、多种能耗数据曲线以及整
6、体能耗状况发布给有关管理和运营人员,分享能源信息化带来的成果,完毕对公司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构造,以便顾客的管理和维护工作。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平常维护管理,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构造、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,保证系统运营的可靠性和稳定性,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、实行、调节、维护试运营,直到系统的最后运营,可
7、以协助管理者实时的反映建筑整体能源运营的现状及趋势,从平常耗能的环节自身发现能源问题,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 - 数据分析解决 - 提供各类对比考核措施 协助完毕整个管理流程”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,逐渐提高大型建筑能源运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本,对于每一类建筑,需要采集的数据指标分为建筑基本状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本来自
8、于建筑内的多种能耗数据的采集,根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,采集根据下表中的分类原则。能耗数据采集指标涉及各分类能耗和分项能耗的逐时、逐日、逐月和逐年数据,以及各类有关能耗指标。各分类能耗、分项能耗以及有关能耗指标的具体内容见下表。除此之外,建筑基本状况数据涉及建筑名称、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。相应于能耗类型,需要按如下能耗类型指标进行分类采集:分类能耗1电2水(生活冷水、中水)3天然气4空调热水(供
9、热量)5空调冷水(供冷量)相应于电能能耗分项采集:分项能耗 1商业用电(照明、插座)2空调用电(换热站用电、空调机房用电、新风盘管用电)3公共照明用电(室内公共照明、应急照明、室外景观照明)4一般动力用电(电梯用电、给排水泵用电、通风机用电)5其他用电(信息中心)系统考核的能耗指标能耗指标 1建筑总能耗量(折算原则煤量)2分类能耗量3单位建筑面积能耗量(折算原则煤量)4单位建筑面积分类能耗量5单位空调面积能耗量量(折算原则煤量)(只空调有关分类能耗)6单位空调面积分类能耗量(只空调有关分类能耗)7其他指标(功率、流量、压力、温度、效率等)4.1.1 用电能耗采集 可分为配电室总采集部分和区域用
10、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。采集措施: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
11、、给排水泵、通风机、信息中心。采集措施: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:合计耗水量。采集措施:通过远传计量系统数据互换,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:合计耗水量。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互换,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
12、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互换,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互换,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 系统具有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(涉及电能子系统、用水子系统、空调子系统、重点设备子系统)中的能耗数据。 为顾客提供
13、交互式的、面向对象的、以便灵活的、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,可以灵活以便扩展组态软件的功能。顾客能很以便的对图形、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,替代繁重的人工记录。通过度析计算能耗数据可以以多种形式(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记录计算,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限度实现远方控制。 A电能管理+配电监控 对高下压配
14、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。对用电量进行记录对比,实时监控配电系统。进行模拟电费的计算,优化设备的运营方式,减少维护成本,减少电能消耗成本,提高电气系统运营管理效率。对配电系统运营进行全过程和全方位管理。 B水能管理 对供应的生活冷水系统、中水系统、热水系统进行系记录量分析,按规范规定对各系统机房用水、设备补水及其她需要计量的用水点等亦应设立表单独计量(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
15、,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,根据实际运营参数和耗电系数、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性,作为设备诊断和运营效率分析的根据,发现节能空间,从管理方式上实现节能的也许性。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,协助加强空调系统的运营管理,出具节能诊断,改善并增进空调系统优化运营。 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,
16、分析计算出各项所占比例、单位面积照明电耗等。协助查找管理漏洞,发现节能空间。 同步在既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,可以延长电光源寿命24倍,减少照明运营、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营所消耗的电能、运营参数的监测,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,相似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、每台电梯运营合计时间、次数等。通过对电梯的设备管理
17、,可以协助发现节能空间,制定更为优化的电梯运营方略,节省电梯运营成本。 同步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。分别对工作时间内配合水泵在变频运营的同步,根据系统分析的成果在合适的工况点调节运营水泵的数量,使水泵始终保证在高效率区域运营。 同步可在系统中进行水泵基本信息的管理,如水泵的类型、厂家、功率、转速、流量、扬程等有关技术参数信息。 5.1.4能耗综合查询
18、 对能耗进行记录和分析。准时、日、月、年不同步段,或不同区域,或不同的能源类别,或不同类型的耗能设备对能耗数据进行记录。分析能耗总量、单位面积能耗量及人均耗能量,原则煤转换,以及历史趋势,同期对比能源数据等之后,自动生成实时曲线、历史曲线、预测曲线、实时报表、历史报表、日/月报表等资料,为节能管理提供根据,为技术节能提供数据分析,并预测能耗趋势。 5.1.5能耗数据补录 对某些临时未实现自动化采集的设备,且这些设备无法通过已接入自动化采集设备换算出来的,规定人工补录,以保证数据的完整性和记录数据的精确性。同步对建筑面积、功能区域划分、人员状况、运转时间等客观数据实现录入或导入。 5.1.6能源
19、审计 系统重要按照如下3中评价指标对于公司的能耗状况进行分析,根据公司的发展状况进行半年或一年期的审计工作。 A单位服务量能耗指标:如每平米照明能耗,或人均生活热水能耗,人均用电,每平米用电; B反映系统效率的无量纲指标:如冷水机组COP,冷冻水泵输送系数WTFCH,空调风机输送系数ATF等; C反映使用者节能意识和管理水平的不同步段动态指标:如“非工作时段能耗比”,如照明、办公电器等分项能耗的夜间/工作时段比,周末/工作日比等;还涉及空调系统的COP或输送系数全年变化特性等。通过这些指标对公司进行能源审计,协助发现节能空间并为节能工作提供整治建议。 5.1.7决策支持 提供故障查询、专家节能
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- 智慧 建筑 能源 管理 系统 方案设计
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