某汽车国际采购中心用能计费系统设计

文｜广东建设职业技术学院 刘光辉

1 工程基本概况及要求

（1）工程基本概况

某汽车国际采购中心分为汽车用品展示区和配件交易区，汽车用品展示区1～3层楼内为商铺，汽车配件交易区1～2层楼也为商铺。整个采购中心都采用水源热泵空调系统，要求对水源热泵系统的冷却塔和冷冻泵的运行费用进行计量，合理分摊到每个用户；此外还要能对每个商铺进行照明用电量计量和欠费切断控制。

（2）工程基本要求

①根据物业要求抄表到租户，分散采集，集中控制，准确读数，降低错误率，提高工作效率。

②实现用户用电量的数据采集、随时查询，并能根据采集数据进行统计分析、监测用户的异常用电量，提高信息化、自动化水平。

③可实现欠费切断功能，从而保证物业管理的有效运作。

④可对用户用电量的数据进行综合的分析、统计、打印和查询等。

⑤可通过监控主机与其他系统集成，为其他系统提供数据信息，实现各相关系统的统一管理。

⑥具有分时计量功能，可按客户的需要分时段设定不同的单价，进行分段计费。

2 计费系统方案设计

2.1 设计依据

计费系统方案的设计依据为：

◆ 《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）；

◆ 《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008）；

◆ 《智能建筑设计标准》（GB/T 50314-2006）；

◆ 《综合布线系统工程设计规范》（GB 50311-2007）；

◆ 《综合布线系统工程验收规范》（GB 50312-2007）；

◆ 《大楼通信综合布线系统》（YD/T 926.1-2001）；

◆ 《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》（2008）。

2.2 方案设计

本系统包含中央空调计费和电表远程计费两个子系统，共设两个计费区（汽车用品展示区和汽车配件交易区），对汽车用品展示区1～3层楼内、汽车配件交易区1～2层楼内的商铺进行照明以及空调费用的计量：

◆ 汽车用品展示区共346个电量计费点，173个时间型计费模块，可以对519（173×3）个用户进行使用时间统计；

◆ 汽车配件交易区共275个电量计费点，147个时间型计费模块，可以对441（147×3）个用户进行使用时间统计；

◆ 两个区设置两个总生活用水计费点、两个总电量计费点，两个区的冷却泵和冷却塔共设置四个总电量计费点、两个总水量计费点（冷却塔）。

（1）中央空调计费系统设计

从计量的角度来看，中央空调计费系统设计的主要目标是根据该楼实际情况及用户需求，将空调系统冷却泵和冷却塔的电费合理分摊到每个用户。从理论上来看，系统设计刻意采用两种计量方法，即计量每个用户对应冷却管上电动阀开启的时间，然后用此时间与对应空调的制冷功率相乘，得出用户享受的空调冷量，再以此为收费依据，向用户收费。此方式计量原理简单，用户容易接受；并且计费系统不与空调水发生关系，维护简单、成本低。

该工程采用C02S时间型空调计费系统。该系统通过检测风机盘管对应的电磁阀是否开启，并计量其处于开启状态下的运行时间来计量空调用量。每个C02S采样器可以监测3个压缩机电磁阀，每32个C02S采样器需要配置一个管理器进行管理。

C02S时间型计费末端是针对每一个风机盘管进行热交换定量计量的计费末端，采用了比较简单的计量方式。C02S采样器安装于用户的空调设备末端，与2～3台空调设备进行电气连接；以电磁阀的开启作为使用中央空调的依据，分别累计并保存每个盘管的运行时间，并通过数据接口将之传送到上位计算机中。上位计算机的计费软件对各空调运行时间进行加权累计，并将之与相应商铺的空调系数（根据不同规格风机盘管的冷却能力值参数计算的收费系数）相乘，得出各商铺的中央空调用量（档位系数和盘管系数可以在软件中设置），以此为依据进行收费。其计量公式为：

其中：Q为风机盘管的总耗能量，P为风机盘管在用户使用档位的冷量（换热功率），T为用户设备的有效运行时间。

空调计费流程如图1所示。

空调计费具体方案如下：

◆ 空调形式为水环热泵，每个房间对应的压缩机安装一个C02S采样器，每个C02S采样器监测3个电磁阀；工程首期有1011台热泵，共需要340个C02S，考虑预留部分余量，因此使用400个C02S；

◆ 每个空调通信管理器可以管理32台C02S采集器，管理400台C02S共需要13个管理器；

◆ 整套系统通过一条RVV2×0.5mm2的通信线连接，通信方式采用M-BUS和RS485中的一种。

（2）电表远程计费系统设计

电表远程计费通过总线制带通信功能的电表抄表系统实现。在每个电表内部装配由CPU与各种外部电路组成的数据处理器。电表上的码盘数字直接转换成数字信号，存储在电表内部的存储器中。当抄表系统读取电表数据时，电表将其直接向抄表系统传输，实现“零”误差抄表。此类直读式电表的优点如下：

◆ 自动记忆码轮位置，无需进行脉冲累加式计量，无需初始化——系统在首次开通及出现故障、进行维修后重新启动时都无需对表初始化，维护的工作量得到极大的减少；抄表数据自始至终与一次表具的读数保持一致；

图1 空调计费流程图

◆ 无源远传电表直接传送数码，而非脉冲信号，不受机械震动影响，同时对电磁干扰也具有极高的抗干扰能力；所以能在复杂的使用环境下稳定、准确、可靠地计量，不会因供电不稳定或故障而出现计量误差、带来大量的维护工作；

◆ 具有控制功能，可以远程控制用户是否可用电，对欠费用户禁止用电；根据商铺数量，共需设1011个电表采集点，需要1011块电表；采用DDS28电表——可以实现电量直读和远程控制；每32台电表需要配置一台电表通信管理器，共需要31台电表通信管理器。

2.3 系统构成

建筑能源综合计费系统如图2所示。

（1）管理器对各层的C02S采样器进行管理、与之通信、为之供电，每台管理器最多可带载32台C02S采样器，C02S采样器之间的连线采用RVV4×0.5mm2的线材（两根通信线、两根电源线）；

（2）管理器的工作电源为220VAC，采用集中供电模式；安装专门的配电柜，采用RVV3×1.5mm2的电源线。管理器G0S2之间的通信采用RS485的通信协议，采用RVV2×0.5mm2的线材；连接后，另一端接到计费仪。

（3）管理器与计费仪的通信采用RS485通信协议，计费仪与计算机的通信采用RS232通信协议。

（4）在管理中心机房安装一台AKE中央空调计费仪、一台计算机及一台打印机，可使用AKE计费软件将空调费用单打印出来。

（5）电量计量采用直读式电表、RS485通信协议，管理器对电表进行管理、与之通信，一台管理器最多带载32台电表，电表之间的通信线采用RVV2×0.5mm2的线材；

（6）电量计量与空调计量使用一套综合计费系统、一套AKE计费软件。

3 结束语

空调冷量计量收费是新兴的技术领域，选用计费方法时既要考虑计量的准确性——合理、公平，又要考虑投资的经济性——能够广泛应用。

图2 建筑能源综合计费系统图