传统意义上的建筑能耗分项计量系统是指:对国家机关办公建筑和大型公共建筑加装分类能耗计量装置进行建筑能耗收集(图9.1),再采用公共以太网等传输手段及时将采集到的能耗数据进行上传监测并进行分析评估(图9.2)。它也是实现重点建筑能耗在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。
图9.1 建筑能耗监测及分类计量系统
图9.2 建筑分项计量系统
这里提出的能耗分类指根据国家机关办公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源种类,划分进行采集和整理的能耗数据,分类采集共分6类,包括电量、水量、燃气量(天然气或煤气量)、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量、其他能源应用量,如集中热水供应量、煤、油、可再生能源等。
其中,电能量因为其使用环境和功能不同,又分为4分项,形成分项能耗计量。这里指的分项能耗是根据住房和城乡建设部颁发的《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》导则确定的,将常规建筑电气能耗系统分项为照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电。
照明插座用电:建筑功能区域内照明和插座用电、走廊照明用电、建筑主体照明及亮化照明用电。
空调用电:建筑内提供空调供暖服务的设备用电统称,包括使用的冷、热站用电,空调末端用电。
动力用电:建筑内集中提供各种动力服务的用电统称,包括电梯用电、水泵用电、通风机系统用电。
特殊用电:非建筑内常规功能用电设备的耗电量,特殊用电的特点是能耗密度高、占总电耗比重大,包括信息中心、洗衣房、厨房餐厅、游泳池、健身房等其他特殊类型用电。(www.xing528.com)
目前,在我国现既有建筑电气系统中不加装任何设备就想准确提取出分项数据其实比较难,更谈不上实时的数据。我们现有建筑中电量数据大多由供电公司在每座建筑配电系统供应侧装设用于收费的动力总计量电表和照明总计量电表复月差值得出,也可以从建筑配电系统的负控装置读取总用电量数据。但这都是总的电量能耗,难以分清各个分项能耗用电系统的实际耗电量情况,不能准确获取单位时间内的实际用电量,对电能耗的分析及节能评估的参考价值不高。所以,只能在既有建筑配电系统中加装具有开放通信协议的电能表进行分项计量(图9.2),来实现电能分项收集。
当前随着智能化建筑及物联网技术的发展,建筑能耗监测及分项计量系统应市场需求,采集的参数更加丰富,除了电能数据以外还主要有冷量、温湿度乃至用水量等,形成广义的能耗分项计量。不变的是一般数据采集仪与现场监测模块、传感器进行数据传输的485现场总线接口,与数据服务器和终端控制电脑进行连接的USB通信接口(RS485转RS232)。数据采集仪与现场监测模块、传感器之间进行数据传输采用串行异步通信方式。
采集电能数据目前均使用电子式电能表,其中又分普通电能表和多功能电能表。前者具有计量有功电能和有功功率或电流的电能表。由测量单元和数据处理单元等组成,并能显示、储存和输出数据,具有标准通信接口。后者除具有普通电能表的功能外,还具有分时、测量最大需量和谐波总量等其他电能参数的计量监测功能。两者均需具有数据远传功能,至少应具有RS⁃485标准串行电气接口,采用MODBUS标准开放协议或符合《多功能电能表通信规约》DL/T 645中的有关规定。考虑这两种协议是因为目前电表大多数采用MODBUS协议和《多功能电能表通信规约》。之所以没有采用其他开放协议,是为了减少同一网络中各种协议互相转换带来的难度和系统不稳定性。
在实际设置电能表进行分项测量时,经常出现因为经济考量或施工难度原因而无法直接安装电能表,目前均广泛采用加法或减法原则,间接获取电耗数据。
如图9.3所示,A1~Am、B1~Bn、C1~Ck分别代表a、b、c这3种类型用电量相关的所有配电支路,支路数量分别为m,n,k。如果目的是获得a类型用电量:
一种方法是在A1,A2,…Am各支路上安装电能表,并求和获得,这就是加法原则;
另一种方法是在总用电支路、B1,B2,…Bn及C1,C2,…Ck各支路上安装电能表,在总用电中减去b类及c类用电量,即可获得a类能耗量,这就是减法原则。
若只为获得a类用电量,则按加法原则和减法原则设计方案的优劣可以通过装表总数多少来评价。
图9.3 配电支路层次结构图
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