新集衛生院綜合樓、急診樓能耗監測系統的設計與應用

更新時間：2020-07-02

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陸曉君
安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801；

【摘要】：針對醫院建筑能耗高且能源管理不合理的問題，利用計算機網絡技術、通訊技術、計量控制技術等信息化技術，實現能源資源分類分項計量和能源資源運行監管功能，清晰描述建筑內總的用能現狀；實時監測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數，識別有效負荷與無效能耗，從而可通過技術或行為節能方式，實現建筑的有效節能。

1 項目概述

本項目為揚州市新集衛生院能耗管理系統，位于揚州市新集鎮，地上五層，建筑面積8344.2㎡，共85個用電回路，分布在樓層配電井，Acrel-5000能耗系統采集該部分能源信息并重點解決基礎能耗數據的智能化、自動化、可視化、可量化的收集與存儲，從而降低能源使用費用，為建立節約型社會發揮作用。

2 能耗在線監測系統的設計

整個能耗在線監測系統的設計是以《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》、《江蘇省國家機關辦公建筑和大型公共建筑用電分項計量系統設計標準》等相關技術導則為基礎，建設符合用戶實際需求的能耗在線監測系統，整個系統完成了建筑內部能耗計量儀表和能耗數據采集裝置的安裝，實現從建筑采集能耗數據，遠程傳輸數據，數據統計與展示的功能。整個系統包括能耗數據的原始采集、能耗數據的在線傳輸、能耗數據的在線分析診斷等，通過能耗計量裝置的安裝，實現能耗數據的原始采集；通過通訊管理機的安裝，實現能耗數據的在線傳輸；通過能耗數據的采集存數，形成可視化趨勢，確定較高能耗范圍診斷形成高耗原因；通過后期的配置節能節電產品改進運維管理模式，進行節能降耗；通過節能降耗前后數據對比，查看節能降耗實施效果。

2.1 能耗數據的原始采集

能耗數據的原始采集是整個能耗在線監測系統的基礎，是整個能耗在線監測系統的基本構成元素，指依據國家機關辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分，建筑能耗應包括耗電量，耗水量，耗氣量，集中供熱耗熱量，集中供冷耗冷量和其他能源消耗量，分項能耗數據是指分類能耗數據中的一類或多類再細分為若干項。如電能又可以分為4類分項，插座照明用電，空調用電，特殊用電和動力用電，且每一個分項又可再分為若干子項。插座照明用電包括了建筑內部主要工作區域照明，普通設備用電等。可細分為插座照明用電，應急照明及走廊用電，室外照明用電三個子項。空調用電主要是指為建筑內部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個子項，冷熱站電能使用和空調末端電能使用。動力用電是為建筑內提供動力服務使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風機用電三個子項。這些分類分項數據要在采集器內部進行計算和存儲，并定時與數據中心建立連接發送原始數據。本建筑中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分類、分項計量系統的設計要求，本建筑中用電計量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調配電箱、動力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實現電能的分項采集。

本項目采用安科瑞電氣多功能電表，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板按鈕設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通信協議，所有多功能電表有功電度計量精度達到0.5級，

2.2 數據傳輸

數據傳輸是指原始分類分項數據經由數據采集器通過Internet或GPRS等遠程通訊方式將能耗原始數據從有離散分布的建筑群上傳到數據中心，并將數據進行處理，完成原始數據存儲的過程。在該過程中，數據采集器將定時采集到的數據進行累加，形成可擴展標示語言（XML）格式的數據包，數據包中不僅包含需要上傳的數據還包括對應的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸的數據包進行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數據的可靠并進行上傳工作。整個系統的數據傳輸網絡包括現場計量采集裝置與采集器之間的485網絡以及采集器與數據中心之間以太網，現場計量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式，實現計量采集裝的手拉手式的連接，接入采集器，每路485總線連接計量采集裝置的數量在25只左右；采集器與數據中心之間通過建筑內部智能化網絡實現數據的遠傳傳輸，整個系統的網絡結構如下圖所示：

2.3 能耗在線監測系統軟件功能設計

能耗綜合主界面

通過綜合能耗主界面可以反映醫院當年用能各分類能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算單位面積能耗。

分項用電數據統計

將電耗進行逐時、逐日、逐月、逐年統計。統計數據采用餅圖、柱狀圖、線圖、區域圖等各種圖形展示方式，直觀反映各項統計數據的數值、趨勢和分布情況。

用電支路趨勢分析

統計各區域、各設備電能消耗，準確定位用電消耗回路，制定節能績效考核制度，推動節能降耗的有效執行。為用能設備建立運行記錄檔案，*跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養記錄，為設備的運行維護提供依據。

能耗數據同環比分析

將各種類型和各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環比分析，檢驗節能效果，根據分析結果執行節能績效考核，以及節能目標的修正。

能耗數據分時統計

將能源類型、負載類型、區域能耗按照時間區分，按時、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數據進行對比分析，掌握能源具體消耗情況。可將每天用能按時段設置峰、平、谷，統計各時段能耗，降低閑時能耗。

電能數據實時監測和預警

通過高精度智能儀表以技術手段實現自動化全實時、高密度的實時用能監測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量。實時查看現場儀表的回傳數據，對電能進行合理的管控和預警，及時發現并改正運行中存在的用電異常，隨時處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時醒目提醒并主動記錄。

3、能耗在線監測系統建設的意義

1、建立建筑能耗計量體系，針對公建的用電結構，能正確無誤的統計進出線回路，通過統計分析，幫助用戶弄清能源消耗明細，使能源消耗可視化，消除用能盲區；

2、對采集數據存儲，并形成可視化圖表，為節能降耗和能源績效的考核提供數據支持，診斷出高能耗點：管理人員可通過系統采集數據，針對性的對各個回路同比及環比分析，通過分析可找出高能耗點，降低成本，節約能源；

3、系統可以及時通過短信和APP推送，及時提醒用戶能源消耗的異常，來提高用能的安全，達到節能的效果。

4、結束語

能耗管理系統的應用，不但能減輕相關人員的工作負擔，提供工作效率，而且直觀的統計分析結果更能有效地幫助管理者根據能耗能源損耗情況，做出正確的分析，對提高公共建筑能耗系統的利用率，真正實現建筑能耗系統的功能具有重要意義。