1.背  景

      2008年01月03日 北京市建委和市發(fā)改委公布了2007年北京實施能源審計的部分北京市國家機關辦公建筑和大型公共建筑平均電耗、水耗。其中進行審計的20個單位的國家機關辦公建筑，每平方米建筑面積年平均耗電量為85.4度，人均年耗電量為3072.5度。大型公建耗電是普通建筑的3_~5倍

      國家機關辦公建筑和大型公共建筑年耗電量約占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍。是歐洲、日本等發(fā)達國家同類建筑的1.5～2倍。 北京的大型公共建筑每單位平方米年耗電量在50度到300度之間，這個數(shù)字較普通建筑要高出3到5倍。目前我國有5億m²左右的大型公共建筑。耗電量為70～300kwh/m2*年，為住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度領域。調查結果表明，這類建筑能源浪費現(xiàn)象仍較嚴重，有很大的節(jié)能潛力。

2.政府指導性文件

      溫家寶總理簽署的中華人民共和國國務院令第531號《公共機構節(jié)能條例》自2008年10月1日起施行?！稐l例》第十四條明確指出：公共機構應當實行能源消費計量制度，區(qū)分用能種類、用能系統(tǒng)實行能源消費分戶、分類、分項計量，并對能源消耗狀況實行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費現(xiàn)象。
      地方政府也出臺了相關規(guī)定，如：《上海市建設和交通委員會關于進一步加強本市民用建筑設備專業(yè)節(jié)能設計技術管理的通知》—滬建交〔2008〕828號；《江蘇省公共建筑用能計量設計規(guī)定》 —蘇建科[2007]217號；蘇建科〔2007〕217號規(guī)定自2007年9月1日起，新建、改建和擴建單體2萬m²以上的公共建筑項目，在設計、施工圖審查時均應執(zhí)行國家、省有關標準。在電氣部分明確規(guī)定：變電所各出線回路均應配置電能計量裝置，計量裝置應采用數(shù)字式電能表計，并根據(jù)建筑的類別和檔次，盡量配置通訊接口，以便于構成網(wǎng)絡，并設管理后臺。

      滬建交〔2008〕828號規(guī)定從2009年1月1日起，單體建筑面積大于2萬平方米的大型公共建筑、市（區(qū)）兩級國家機關辦公建筑、申請國家和本市的建筑節(jié)能示范項目，按照《技術導則》要求設置能耗監(jiān)測系統(tǒng)。

      二OO八年六月二十四日，住房和城鄉(xiāng)建設部建科《關于印發(fā)國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設相關技術導則的通知》，即建科[2008]114號文件印發(fā)，通知要求各省、自治區(qū)建設廳，直轄市、計劃單列市建委（建設局）遵照執(zhí)行。

      [2008]114號文件含以下附件：

      附件1：分項能耗數(shù)據(jù)采集技術導則

      附件2：分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術導則

      附件3：樓宇分項計量設計安裝技術導則

      附件4：數(shù)據(jù)中心建設與維護技術導則

      附件5：建設、驗收與運行管理規(guī)范 

3. 解讀技術導則

      3.1建筑對象

      114號文件根據(jù)建筑的使用功能和用能特點，將國家機關辦公建筑和大型公共建筑分為8類。有辦公建筑、商場建筑、賓館飯店建筑、文化教育建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑、體育建筑、綜合建筑、其它建筑。其它建筑指除上述7種建筑類型外的國家機關辦公建筑和大型公共建筑。

      3.2能耗數(shù)據(jù)采集指標

      3.2.1分類能耗

      根據(jù)建筑用能類別，分類能耗數(shù)據(jù)采集指標為6項，包括：電量、水耗量、燃氣量(天然氣量或煤氣量)、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量、其它能源應用量，如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等。

     3.2.2電量分項能耗

     分類能耗中，電量應分為4項分項，包括照明插座用電、空調用電、動力用電和特殊用電。電量的4項分項是必分項。

      照明插座用電有：照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電；空調用電有：冷熱站用電、空調末端用電；動力用電有：電梯用電、水泵用電、通風機用電；特殊用電有：信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房、其他特殊用電。

4.計量裝置

      4.1計量裝置—進線回路

      電能計量應當合理設置分項計量回路。其分項計量系統(tǒng)應當采用電子式、精度等級為1.0級及以上（0.2、0.5、1.0級）的有功電能表。采用的普通電能表，應當由測量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成，并能顯示、儲存和輸出數(shù)據(jù)，具有標準通訊接口。在變壓器低壓側（AC230／400V）總進線處，應當設置多功能電能表，至少具有監(jiān)測和計量三相電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)、有功電能、最大需量、總諧波含量和2-21次各次諧波分量的功能。

      選用ACR320ELH電力儀表。該表功能有：全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）； THDu、THDi、2—31次諧波分量；最大需量（I,P），四象限電能計量、復費率電能累計；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓電流不平衡度；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量測量；4DI+3DO、RS485接口、Modbus-RTU等功能。

      4.2計量裝置—其他回路

      樓宇分項計量設計安裝技術導則“4設計規(guī)定”中 4.2“應合理設置分項計量回路，以下回路應設置分項計量表計” ：

    （1）變壓器低壓側出線回路；

    （2）單獨計量的外供電回路；

    （3）特殊區(qū)供電回路；

    （4）制冷機組主供電回路；

    （5）單獨供電的冷熱源系統(tǒng)附泵回路；

    （6）集中供電的分體空調回路；

    （7）照明插座主回路；

    （8）電梯回路；                                   

    （9）其他應單獨計量的用電回路。

      選用ACR120EL或ACR220EL電力儀表，該表功能有三相電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電能測量，帶Rs485接口，Modbus協(xié)議等。

      4.3計量裝置—終端電能累計

      4.3.1針對宿舍、商鋪、病房等應計量到經(jīng)濟核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表；

      采用DDS1352單相電表，DIN35mm導軌安裝，寬度為1個模數(shù)（即寬為18mm），一次最大接入單相電流30A，精度1.0級。優(yōu)點是尺寸小，價格低，但不能組網(wǎng)。

      采用DDSF1352單相電表，DIN35mm導軌安裝，寬度為4個模數(shù)，一次最大接入單相電流為80A，精度1.0級，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。

      4.3.2針對用電設施按照明與插座用電、動力用電、空調用電、特殊用電進行分項計量，對學校教室、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計量時，可選用DTSF1352或ACR120EL電表。

      采用DTSF1352三相四線電表，DIN35mm導軌安裝，寬度為7個模數(shù)，可安裝在照明箱或動力箱中，一次最大接入三相電流80A，80A上可經(jīng)電流互感器采集，精度0.5級，帶Modbus協(xié)議或 DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。

5.數(shù)據(jù)傳輸

      5.1數(shù)據(jù)采集器

      數(shù)據(jù)采集器是在一個區(qū)域內進行電能或其它能耗信息采集的設備。它通過信道對其管轄的各類表計的信息進行采集、處理和存儲，并通過遠程信道與數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)。

      5.2數(shù)據(jù)中轉站

      為了減輕數(shù)據(jù)中心的服務器負載，優(yōu)化網(wǎng)絡傳輸效率，設立數(shù)據(jù)中轉站。數(shù)據(jù)中轉站采集并緩存其管理區(qū)域內監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，完整轉發(fā)給上一級數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中轉站并不負責數(shù)據(jù)的加工和處理，也可不永久性存儲數(shù)據(jù)。

      5.3數(shù)據(jù)中心

      數(shù)據(jù)中心采集并存儲其管理區(qū)域內監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對本區(qū)域內的能耗數(shù)據(jù)進行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心一般設在部級、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）級和監(jiān)測建筑較多的城市，除部級外的數(shù)據(jù)中心應將各種分類匯總數(shù)據(jù)逐級上傳到部級數(shù)據(jù)中心。

6.Acrel-5000系統(tǒng)結構

      電能管理系統(tǒng)以計算機、通訊設備、計量單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集、遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構，分站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。（如圖）

7.Acrel-5000數(shù)據(jù)上傳模式

8.Acrel-5000數(shù)據(jù)編碼規(guī)則

      編碼后能耗數(shù)據(jù)由15位符號組成。若某一項目無須使用某編碼時，則用相應位數(shù)的“0”代替。

      例：北京第二外國語大學圖書館空調用電

      110100  D  101  01 B 2 0

      110100: 行政區(qū)劃代碼編碼，110100 北京市市轄區(qū)

      D:      建筑類別編碼，D文化教育建筑

      101：   建筑識別碼，由建筑所在地的縣市建設行政主管部門統(tǒng)一規(guī)定，101圖書館北二外圖書館

      01：    分類能耗編碼，01電

      B：     分項能耗編碼，A照明插座用電，B空調用電，

        C動力用電，D特殊用電

      2：     一級子項，2空調末端

      0：     二級子項，0表示沒有該項

9.Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)處理

      建筑總能耗為建筑各分類能耗（除水耗量外）所折算的標準煤量之和；總用電量＝∑各變壓器總表直接計量值；分類能耗量＝∑各分類能耗計量表的直接計量值；分項用電量＝∑各分項用電計量表的直接計量值；單位建筑面積用電量＝總用電量/總建筑面積；單位空調面積用電量＝總用電量/總空調面積。

分類能源與標準煤量轉換表

10.Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)展示

      數(shù)據(jù)中心接收并存儲其管理區(qū)域內監(jiān)測建筑和數(shù)據(jù)中轉站上傳的數(shù)據(jù)，并對其管理區(qū)域內的能耗數(shù)據(jù)進行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心分為部級數(shù)據(jù)中心、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）級數(shù)據(jù)中心和市級數(shù)據(jù)中心。市級和省（自治區(qū)、直轄市）級數(shù)據(jù)中心應將各種分類能耗匯總數(shù)據(jù)逐級上傳。部級數(shù)據(jù)中心對各省（自治區(qū)、直轄市）級數(shù)據(jù)中心上報的能耗數(shù)據(jù)進行分類匯總后形成國家級的分類能耗匯總數(shù)據(jù)，并發(fā)布全國和各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表以及各種分類能耗匯總表。

      監(jiān)測建筑數(shù)據(jù)展示應包括：

    （1）建筑的基本信息，能耗監(jiān)測情況，能耗分類分項情況；

    （2）各監(jiān)測支路的逐時原始讀數(shù)列表；

    （3）各監(jiān)測支路的逐時、逐日、逐月、逐年能耗值（列表和圖）；

    （4）各類相關能耗指標圖、表；

    （5）單個建筑相關能耗指標與同類參考建筑（如標桿值、平均值等）的比較（列表和圖）。

11.新技術的應用 -- 基于zigbee無線抄表技術

    ZigBee是一種新興的短距離(100m——2000m)、低功耗、低數(shù)據(jù)速率(20k——250kbps)、低成本(相對于GPRS網(wǎng)絡的收費)、低復雜度的無線網(wǎng)絡技術。 ZigBee 技術在低功耗、低成本和組網(wǎng)能力方面具有無可比擬的應用優(yōu)勢。  

    MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結構的網(wǎng)絡具有強大的功能，網(wǎng)絡可以通過“多級跳”的方式來通信；該拓撲結構還可以組成極為復雜的網(wǎng)絡；網(wǎng)絡還具備自組織、自愈功能。

Zigbee技術的電表遠程抄表系統(tǒng)

      基于zigbee技術的遠程抄表省去了現(xiàn)場布置通訊線的麻煩，在節(jié)約成本的同時又減少了工程量，為有效實現(xiàn)電能集中管理大大提供了方便；采用mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

Zigbee技術的抄表演示系統(tǒng)說明

12.典型項目

      Acrel-5000能耗監(jiān)測和電能分項計量系統(tǒng)已在北京市人民政府辦公大樓、泰州市行政中心、大連期貨交易大廈、中國海洋大學體育館、上海世博會場館、浦東圖書館、上海浦東機場、大慶機場、廣州新電視臺、上海華為基地、華山醫(yī)院等重點工程中廣泛應用。