公共建筑能耗监测系统的电气设计

摘要：公共建筑能耗监测系统是智能建筑设计的一个重要组成部分，是促使公共建筑提高节能运行管理水平而必须设置的数字化管理系统。文章以西安市某高校实训大楼为工程实例，根据国家和地方相关技术导则和技术规范，与电气施工图同步考虑，完成了能耗监测系统的电气设计。

关键词：公共建筑；能耗监测系统；分项计量；电气设计；智能建筑设计 文献标识码：A

中图分类号：TU111 文章编号：1009-2374（2016）34-0116-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.057

1 概述

随着公共建筑数量的迅速增加，公共建筑使用过程中运行和管理不当，造成了巨大的能源浪费。为实现可持续发展，住房和城乡建设部早在2007年便颁布了近10项有关建立国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系的指导性文件。通过对建筑能耗数据的采集，掌握用能情况，分析用能特征，不仅能够有针对性地对既有建筑进行节能改造，更有利于国家从宏观层面上制定能源政策与节能措施。为指导和规范西安市公共建筑能耗监测系统建设、运行及管理工作，为西安市各类公共建筑能耗统计、能源审计、建筑节能管理和节能改造提供科学可靠的技术支持，西安市于2015年发布了陕西省工程建设标准《西安市公共建筑能耗监测系统技术规范》。该技术规范用于西安市各类新建、改建、扩建和既有公共建筑能耗监测系统的设计、施工、验收、运行和维护。本文以西安市某高校实训大楼为例，地下1层，地上12层。总建筑面积26517m2，建筑物高度48.8m。本工程属于二类高层办公楼。结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。本工程是新建建筑物，能耗监测系统的设计由建筑设计院随电气施工图同步考虑。对建筑的机电系统安装分类、分项的能耗计量仪表，由此得到建筑物总能源消耗与不同能源种类、不同功能系统的分项能耗，实现建筑能耗的分类计量和电能耗的分项计量。

2 本工程能耗分项计量与数据设置

2.1 本工程能耗分类与分项计量

分类能耗是根据公共建筑消耗的主要能源种类划分的能耗数据，如电、燃气、水、集中供热、集中供冷、其他能源（集中热水供应量、煤、油、可再生能源）等。分项能耗是根据公共建筑消耗的电力的主要用途划分的能耗数据。分类能耗中，电量应分为4项分项，包括照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电。电量的4项分项是必分项，各分项可根据建筑用能系统的实际情况灵活细分为一级子项和二级子项，是选分项。其他分类能耗不应分项。本项目建筑能耗分类、分项计量如图1所示：

2.2 能耗数据采集点的确定

由于水、燃气、热的能耗计量相对简单，电气专业只需做好相应的通信线路设计，故本文重点探讨用电分项能耗监测的施工图设计方法。在设计电气系统干线图和照明/动力配电系统图的基础上，确定各用电回路的名称及供电范围、负荷性质等，才能确定能耗数据采集点。

本项目共确定能耗数据采集点68个，其中用电分项计量采集点56个，其他分类能耗计量采集点12个。电能耗分项计量采集点分别为：10kV高压柜4个；变压器低压出线柜6个；低压柜电力线载波1个；实训楼第一层～第十二层照明插座配电箱12个；第一层～第十二层公共及应急照明配电箱12个；屋顶动力配电箱8个；地下一层（车库和设备房）照明插座配电箱2个，应急照明配电箱2个，动力配电箱2个，热幕配电箱1个；南/北厂房照明插座配电箱2个，动力配电箱2个，热幕配电箱2个。其他分类能耗计量采集点分别为：实验楼远传冷水表/远传热水表/远传总燃气表/远传总暖表各1个；南/北厂房远传冷水表/远传热水表/远传总燃气表/远传总暖表各1个。

2.3 能耗数据采集点编号与数据编码

能耗数据编码规则为细则层次代码结构，主要按7类细则进行编码，包括行政区划代码编码、建筑类别编码、建筑识别编码、分类能耗指编码、分项能耗编码、分项能耗一级子项编码、分项能耗二级子项编码。编码后能耗数据由15位符号组成。若某一项目无须使用某编码时，则用相应位数的“0”代替。根据技术规范，制定能耗数据编码和能耗数据采集点识别编码，如表1所示：

3 能耗监测系统设计

3.1 能耗监测系统结构设计

本项目能耗监测系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，完成能耗数据的采集、传输、管理等功能，见图2。现场设置的电能表采用屏蔽双纹线连接至各分区数据采集器，各分区数据采集器将数据分类处理后，上传到网络交换机，再通过网线上传至能耗监测系统主机实现能耗监测管理功能。

3.2 10kV高压配电系统能耗监测

三相多功能电能仪表DSSD25用于10kV开关柜能耗的计量和监测。用于分时计量正、反向有功/无功电能，计量有功/无功总电能，分相有功/无功电能，分时计量正、反向有功，正、反向无功的最大需量及发生时间等。

3.3 变压器0.4/0.23kV系统能耗监测

3.3.1 三项电能监测。三相多功能电能仪表DD521用于0.4kV/10kV开关柜能耗的计量和监测。用于测量单回路的三相电压、三相电流、功率因数、频率及视在功率，记录分相/总有功功率/无功功率/有功电量/无功电量。

根据配电柜的出线数量可选用三相多回路电能监测仪表DD504（4回路），DD505（5回路），DD507（7回路），DD509（9回路）用于0.4kV配电柜能耗的计量和监测。能够测量每回路的三相电压、三相电流、功率因数、频率及视在功率，记录分相/总有功功率/无功功率/有功电量/无功电量。

3.3.2 电力能耗终端采集器。三相载波智能采集终端DDJ03对建筑能耗监测末端有载波型计量和监测仪表进行采集。安装在低压0.4kV进线柜。终端通过电力载波接口可以实现对电能表的召测、抄收及暂存电能表数据，并用以太网通讯的方式将储存的数据按主台的命令发向主台。

电力能耗采集器DDJ01是对建筑能耗监测末端的监测仪表计进行采集，安装在每个低压0.4kV出线柜，主要用于采集各种类型的能耗仪表的数据。实现对电能表的召测、抄收及暂存电能表数据，并将储存的数据向上一级的采集器。

3.4 能耗数据采集

电力能耗采集器DDJ02对电力能耗终端采集器的数据进行采集，安装于开关柜。通过RS485接口对电力能耗采集器的数据进行采集或直接采集电能仪表的数据，抄收并暂存电能表数据，并将储存的数据向监控主机发送。

水、气型智能采集器DDJ04用于对供暖、冷水、热水、燃气等能耗终端的数据进行采集，对数据进行预处理，并将数据发送到监控主机。通过RS485接口可以实现对各类能耗监测表的召测、抄收及暂存能耗监测表数据，并将储存的数据向上一级的采集器。能耗数据采集系统图（部分）如图3所示：

4 结语

本文以西安市某高校实训大楼为工程实例，根据国家和地方相关技术导则和技术规范，确定该建筑能耗分类和分项计量的设置范围。能耗监测系统的设计随电气施工图同步考虑，完成了能耗监测系统的电气设计。

参考文献

[1] 住房和城乡建设部.关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见（建科[2007]245号）[S].

[2] 陕西省住房和城乡建设厅.西安市公共建筑能耗监测系统技术规范（DBJ61/T97-2015）[S].2015.

[3] 住房和城乡建设部.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[S].2008.

作者简介：王楠（1983-），男，陕西西安人，西安建筑科技大学建筑设计研究院电气工程师，中级工程师，硕士，研究方向：建筑电气与智能化。

（责任编辑：王 波）