某高校圖書館能耗分項計量設計

摘 要:介紹了大型公共建筑能耗分項計量的背景和目的，并基于對圖書館能耗情況的詳細分析，提出了完整的能耗分項計量解決方案。通過本方案的實施，能夠實時監測建筑的能耗，判斷建筑運行模式的合理性，評估設備系統用能合理性，從而掌握建筑實時能耗情況，及時采取節能措施。該舉措不僅可以為建筑節能提供依據，起到試點示范作用，還可以累積數據，為制定用能政策提供依據。

關鍵詞:建筑能耗;分項計量;能耗監測;串行通信

中圖分類號:TP23 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)03-177-02

Design of Energy Sub-metering in University Library

CHEN Sijia，LI Guo，ZHANG Guangming，BO Cuimei，LI Lijuan

(College of Automation and Electrical Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing，210009，China)

Abstract:The background and the purpose of energy sub-metering in large public buildings，and a total energy sub-metering solution based on a detailed energy consumption analysis of the library are introduced.With the implementation of this solution，the real-time building energy consumption can be monitored，the rationality of the building operating mode can be determined and the rationality of equipment system energy consumption can be evaluated，as to master the real-time building energy consumption situation and take energy-saving measures in time.The measure can not only reduce the building energy consumption，play an exemplary role of the experimental unit，but also accumulate data for the establishment of energy policy.

Keywords:building energy consumption;sub-metering;energy consumption monitoring;serial communication

大型公共建筑一般是指單體建筑面積在2萬平方米以上、采用中央空調的一類建筑。統計分析表明，這類建筑單位面積采暖能耗一般情況下為住宅或一般公建的50%～80%，而除采暖能耗外的單位面積其他能耗(主要是電耗)為住宅的5~15倍[1]。建立大型公共建筑能耗分項計量系統，就是在大型公共建筑內對各項能耗加裝計量裝置，通過數據傳輸網絡把能耗數據實時傳輸到能耗管理中心，從而對各類用能情況進行縱向、橫向的分析、比較、管理和考核。圖書館作為大型公共建筑中的文化教育類建筑，建立能耗分項計量系統，將為其能耗管理提供科學指導。

1 能耗分項計量需求分析

1.1 配電、供水系統

某高校圖書館面積大，用電支路多，建筑內配用2臺2 000 kVA變壓器，主要供建筑內照明、辦公、電梯、空調、特殊用電等使用。

校區內建有二座變頻供水設備房，且供水壓力較高，能滿足圖書館供水壓力要求，因此圖書館供水采用由校區給水管網直接供水。

1.2 計量裝置

計量裝置分為多功能電表、三相電表、電磁流量表三種計量裝置，分別用于記錄原始電能消耗數據、用水消耗數據。

供電計量點選在配電房，由于低壓配電柜內有足夠的空間安裝電表，故將所有電表安裝在配電箱內。其中，多功能電表加裝在變壓器低壓側，用于測量有功功率、無功功率、功率因數、諧波等電能參數;其他配電回路加裝三相電表，用于測量三相回路的用電量;電流互感器根據線路負荷大小選擇適當的變比。

供水計量點選在圖書館主進水口，加裝一塊電磁流量表。

同時加裝一塊變送型超聲波熱(冷)量計，測出實時供熱(冷)計，從而為評定空調系統負荷和空調系統效率提供依據。

1.3 傳輸網絡

底層網絡采用星型連接方式，將所有儀表一對一的連接數據采集器的相應端口。每個計量裝置都單獨使用一個串行端口，充分滿足對數據采集實時性的要求。同時，每個端口只和一個裝置進行通訊，不存在設備尋址、沖突處理、可變波特率等問題。

根據實際情況，數據采集器安裝在配電房中，采用RS 485網絡進行各儀表的拉接。同時將數據采集器用網關箱加配標準導軌掛裝在配電房中，方便線路匯總接入上層圖書館局域網。

1.4 監測系統

本地能耗采集服務器安裝在圖書館網絡中心，通過傳輸網絡與數據采集器相連，上面裝有本地能耗采集管理系統軟件。

本地能耗采集管理系統軟件提供本地能耗采集、處理、分析、統計等功能，為圖書館提供能耗采集、記錄、存儲、查詢、分析等功能，形成不同的報表和分析報告。

圖書館能耗數據遠傳系統采用公共網絡傳輸方式，通過樓宇本身的寬帶網絡接入到Internet，進而與省市級建筑能耗監測中心的服務器取得連接。

2 能耗分項計量設計方案

2.1 系統結構

整個系統由計量裝置、數據采集器、傳輸網絡、能耗采集服務器、能耗采集管理系統軟件組成。系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

2.2 主要設備表

主要設備表如表1所示。

2.3 本地能耗監測系統

本地能耗監測系統由傳輸網絡、本地能耗采集服務器和能耗采集管理系統軟件組成。本地能耗采集服務器采用IBM System x3500，安裝在圖書館網絡中心，通過傳輸網絡與數據采集器相連。x3500提供了尖端的容量和高速的I/O擴展性，具有高效穩定的平臺和長達24個月的高可用性，能將部署和支持問題減到最少。本地能耗采集管理系統軟件實現本地能耗采集、處理、分析、統計等功能。

表1 主要設備表

設備名稱規格型號數量

數據采集器清華Muzak26162臺

數據采集器擴展模塊Muzak2616 EM4臺

多功能電表南京新聯DTSDN1062部

三相電表南京新聯DTS10641部

電磁流量表上海星空XKD99Z1部

變送型超聲波熱量表珠海艾博達TDS100-RZN1部

電流互感器上海三互LMK0.66129個

網關箱1 000×800×1802個

服務器IBM System x35001臺

配套軟件清華節能中心1套

本地能耗監測系統結構如圖2所示。

圖2 本地能耗監測系統結構

3 結 語

本文依據國家相關技術規定，并從工程實際出發，提出了圖書館能耗分項計量設計的方案，力求準確監測圖書館的能耗情況，為圖書館科學用能、合理用能、節能管理提供支持平臺。

參考文獻

[1]清華大學建筑節能研究中心.大型公建節能“新政”(之八)大型公建用電分項計量與實時分析系統[J].建設科技，2007(18):24-27.

[2]深圳市建筑科學研究院，住房和城鄉建設部信息中心.國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則[Z].住房和城鄉建設部，2008.

[3]深圳市建筑科學研究院，住房和城鄉建設部信息中心.國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則[Z].住房和城鄉建設部，2008.

[4]深圳市建筑科學研究院，住房和城鄉建設部信息中心.國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統數據中心建設與維護技術導則[Z].住房和城鄉建設部，2008.

[5]深圳市建筑科學研究院，住房和城鄉建設部信息中心.國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設、驗收與運行管理規范[Z].住房和城鄉建設部，2008.

[6]王鑫，魏慶芃，李一力，等.大型公共建筑分項計量能耗數據分析案例研究[A].全國暖通空調制冷2008年學術年會[C].2008.

[7]郟京武，張皓，趙建勛.大型公共建筑分項計量系統在長房國際廣場節能中的應用[A].全國暖通空調制冷2008年學術年會[C].2008.

[8]深圳市建筑科學研究院，住房和城鄉建設部信息中心.國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則[Z].住房和城鄉建設部，2008.

[9]北京建筑技術發展有限責任公司.北京長富宮飯店電耗分項計量監測實踐[J].建設科技，2008(9):39-40.

[10]邢振祥，曲偉晶.住宅區域能源消耗分項計量監測系統分析與設計[J].建設科技，2008(12):52-54.