能耗管理分析系统在医疗卫生建筑中的应用 安科瑞鲍静君
1 概述
近些年我国的医疗事业发展迅速,引进了相当多的高科技医疗设备,医疗向大型化、集团化发展,医疗技术水平可与欧美等发达国家相媲美,同时带来的则是能源消耗的直线上升,消耗的能源包括电、油、气、水等,能源消耗量大。医院属于公共建筑,因此,对于医院行业的能耗管理系统,我们希望达到的目的是在保证一定的安全性、舒适度和便利度的条件下实现在能源的消耗量下降的同时提高能源使用的品质。在提高品质的过程中,也在一定程度上节省了能源的消耗,提高了能源的使用效率,做到能源消耗过程中从质和量两方面的改善。
2 医疗卫生建筑能耗特点
与办公楼宇、商场、宾馆酒店等公共建筑相比较,医院的能源消耗指标相对较高。**,用能设备的种类多,涵盖医院建筑、办公建筑、医疗设备、办公设备、交通工具等;*二,具有单位多、分类广、特点不同、层次复杂等特点;*三,医院耗能涉及水、电、热力、煤气、天然气、燃油等各种资源。尤其用电负荷大,占总能源消耗的80%左右,并且用电负荷的起伏变化也很大,因为季节交替、气候变化、昼夜轮回、人流量变化等因素的影响,用能整体具有不恒定的特点,从节能的角度考虑,节能空间也是巨大的。
因此,这种情况下,要实施精细化管理,必然要全面了解医院的各部位的能耗情况,掌握各类能源在时间、空间上的分布规律,借助一定的辅助分析工具对医院的能耗进行指标量化。所以亟需对医院的能耗实施分项计量和对能源消耗情况进行监测,这是所有节能管理工作的基础。
3 医疗卫生建筑能耗管理系统的可行性分析
随着GB 50189—2005《公共建筑节能设计标准》的实施,能耗管理系统已在全世界范围内的大型公共建筑中成功应用,并且带来了良好的经济效益和社会效益。医疗卫生建筑能耗管理系统是一个大型的综合自动化系统,它采用通用的软件平台、一致的硬件架构、统一的人机界面,通过对相关系统的集成和互联,建立了一个高度共享的信息平台,实现建筑内各部门系统的信息互通与资源共享,从而提高了医院日常管理与调度工作的效率和部门运营的整体服务水平。
另外,通过智能通信管理器将数据信息上传至综合监控系统。采用这种方式不仅能确保采集的设备电能数据能够及时发送到监控系统,而且可靠性高、系统构成简单、经济,便于集中管理。在此基础上,采用**可靠的能耗管理软件、硬件,完全可以建立一套完整的、具有**水平的医疗卫生建筑能耗管理系统。
4 能耗管理分析系统在上海华山医院病房新建工程中的应用
4.1项目概况
上海华山医院病房楼是一幢医用建筑,建筑面积约为2万平方米。根据配电系统管理和能耗监测的要求,需要对楼内的高压进线、低压配出线和各楼层内配电箱进行电力监控,实现对病房楼内用电量和用水量的在线监测,方便对该建筑群的能耗管理,以保证用电的安全、高效。
Acrel-5000建筑能耗分析管理系统的能耗数据采集方式包括人工采集方式和自动采集方式。通过人工采集方式采集的数据包括建筑基本情况数据采集指标和其它不能通过自动方式采集的能耗数据,如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤气等能耗量。通过自动采集方式采集的数据包括建筑分项能耗数据和分类能耗数据,由自动计量装置实时采集,通过自动传输方式实时传输至数据中心。
4.2组网结构
本系统主要由数据采集层、数据传输网络、能效管理系统软件三部分组成。
1、数据采集层
通过安装在能耗监测仪表箱(柜)中的带数字接口的智能电力仪表,实施对负荷用电量的实时监测。监测数据包括:电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功无功电能、谐波、环境与开关状态、事件记录等用电参数。监测对象包括:电力需求侧中低压馈线回路、主要耗能机电设备、医院内其他耗能设施。同时也可以对用水量、用气量、热量等通过电子式流量表、电子式热量表等现场智能计量装置实现数据采集。根据现场条件和系统应用的要求,采集的数据也可以取自用户的其他智能系统的数据接口。
2、数据传输网络
通过在能耗监测仪表箱(柜)中安装的能耗智能数据网关,实时采集能耗计量仪表的数据,并且通过TCP/IP网络传输到能耗监控中心。*远距离布线,施工简单可靠。智能数据网关提供多种接入方式,支持包括RS-485/RS-232总线、光纤、工业以太网、433M无线、GSM/GPRS/CDMA网络传输等多种方式。
3、用电及能效管理系统软件
完成数据采集、校验、分析、处理、输出、系统维护、授权使用权限分级控制等;并可将现场运行的重要数据、报警信息、故障信息等传送到企业决策人员。
4.3 设备参数列表
4.4系统设计参数
4.5.1系统能耗监测由能源监控平台、交换机、多功能电表、通讯转换器、远程水表等设备组成,本系统重点实现的功能为水、电耗的集抄。
4.5.2支持统一网络架构下的电力、水等能源数据的采集和管理,能耗数据采集*在多个不同系统中集成,能量监测与管理系统包含丰富的功能,能够对建筑物或建筑群中各类能源(电、水)进行分别统计、统一管理并提供能耗数据自动采集、分析和挖掘、持续优化。
4.5.3系统采集来自智能测控单元装置送来的参数,包括每个用电回路的实时电能值和各种告警信息,各水表的用水量等,并实时显示采集上来的各个参数。
4.5.4各能源管理组逐时、逐日、逐月、逐年能耗值报告,帮助用户掌握自己的能源消耗情况,找出能源消耗异常值。
4.5.5系统支持基于Internet的远程浏览,不同的能源管理部门可在不同的地点同时查看所需能源的消耗情况。
4.6 系统功能及软件界面
4.6.1分类、分项能耗数据统计
系统具备历史数据、报警信息等的存储功能,存储历史数据保存时间大于三年。系统同时具备将分类、分项能耗数据按“需要发送至上级数据中心的能源数据”的要求发送至上级数据中心的功能。界面如图1。
4.6.2能耗数据的实时监测
系统具备良好的开放性,可对用户需求进行功能扩展,在基本分析功能的基础上为用户定制个性化报表和分析模板;系统具有报警管理功能,负责报警及事件的传送、报警确认及报警记录功能以便告知用户或供用户查询;系统具备权限管理、系统日志及系统参数设置等功能。界面如图2。
4.6.3用能情况的同、环比分析
对各分类、分项能耗(标准煤量或千瓦时)和单位面积能耗(标准煤量或千瓦时)进行按月、年同比或环比分析。可预置、显示、查询和打印常用建筑能耗统计报表。界面如图3。
4.6.4建筑能耗数据分析
系统对分类、分项能耗数据进行采集汇总后,可生成各种数据图表、饼图、柱状图等,实时反映和对比各项采集数据和统计数据的数值、趋势和分布情况。系统可按总能耗和单位面积能耗进行逐日、逐月、逐年汇总,并以坐标曲线等各形式显示、查询和打印。界面如图4。
4.6.5 远程网络访问功能
系统以Web发布后可进行远程网络访问。基于.Net平台,使用、JQuery技术开发,可通过Internet访问,具有跨平台的特性,用户可通过各种移动终端(笔记本、平板电脑、手机等)访问。界面如图5。
图5 跨平台跨网络数据访问
4.7结语
上海华山医院采用Acrel-5000能耗管理技术,建立了对整个医院设施能源系统的全面监视管理,通过对负载能耗设备的能耗与能效数据实时采集监视,实现了对能源系统实时能耗的有效监测管理,提供了用户能源管理系统运营管理的有效工具和能耗成本管理工具,为进一步的节能增效措施提供分析手段,预期效果已开始初步显现:
Acrel-5000能耗管理系统通过全时的全区域分类数据的上传,不仅降低了大面积、大体量设施能耗的管理强度,还提供各种分类的报表,能耗曲线和趋势分析,提高运营管理的效率。
Acrel-5000通过对照明、空调、通风等各类负载自动生成细节分项数据,为管理上提供了强有力的成本管理控制工具。
通过实践证明,Acrel-5000能耗管理系统在医疗卫生行业的应用,带来了很直观的节能经济效果,以及良好的社会效益、环境效益,不仅对医疗卫生行业,对于其他大型公共建筑、综合建筑群、工业企业、基础设施、大型园区等都有很好的借鉴意义。
高校建筑能耗监测系统的应用 安科瑞鲍静君
1、概述
我国大型公共建筑年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%,每平方米年耗电量是普通居民住宅的10~20倍,是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5~2倍。
对于大型公共建筑而言,能源消耗情况非常复杂,只有实现建筑内各耗能环节分项计量,才可能真正把实际各类系统的能耗状况和合理的用能配额相比较,确定差异的形成,明确进一步的节能潜力。
2、校园建筑能源管理系统的可行性分析
高等院校作为大型公共建筑中的一部分,它集教学、科研和生活于一体, 占地面积大、建筑类型多、功能划分区较复杂,既是人口的高密度区,较是重要的能源消耗大户。
我国绝大多数高等院校人工管理电、水、气的消耗量。原始的人工抄表存在多种问题,如:数据不精确、实时性差、工作量大、管理难度大等。能耗管理部门也没有其他直接有效的手段,获取重点的实际能耗信息,也无法进一步提出节能方案,有效降低能耗。因此较无法对不同类别耗能进行有效正确的分析,因此制定针对性的能耗管理政策尤为关键。
建筑能耗分析管理系统不仅可以分析高耗能设备能耗产生的主要原因,还可以分析办公、生活能耗与气候、人数以及建筑结构之间的关系,即使用一个平台对不同建筑类型建筑的节能潜力进行研究,同时跟据数据分析结果选择正确的节能方法以达到节能的目的。
3、Acrel-5000能耗分析管理系统的优势
1)保证面积庞大的供配电系统安全可靠供电;
2)了解供电隐患,快速定位故障和排除故障;
3)实时准确统计学校各部门、院系和宿舍的用电量,做到独立核算;
4)提高了管理效率,减少人力成本。
4、Acrel-5000能耗分析管理系统在电气工程学校项目中的应用
4.1项目概况
电气工程学校一校五址,建筑面积21133平方米,校内建有行政楼、教学楼、实验楼、师生餐厅、宿舍楼、体育楼等楼群。变配电室是校园内的电力**采用电度表实现电度计量,其运行设备的情况依旧依靠人工巡查,远远不能满足安全运行的要求,当出现运行故障、设备老化等情况时,无法及时进行故障隔离使得停电范围不会扩大。对于实验室等重要用能部门的电能质量也没有监测和**。需要通过建立实时监控来保证用能系统的安全运行。同时北方院校的供热系统同样需要运行的安全监测,可增加智能控制,通过电动调节阀的开闭来控制热量,合理用能。
安科瑞电气股份有限公司承接电力工程学校能耗管理系统的设计、施工及调试。主要完成对现场能耗的集中采集及分析,通过对用户端所有能耗进行细分和统计,以直观的数据和报表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况。
4.2 组网结构
系统采用分层分布式设计,由站控管理层、网络通讯层、现场设备层组成。可以实现远方的监视控制,也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。
各个结构层的具体形式如下:
1)站控管理层
软件管理层针对配电系统的管理人员,是人机交互的直接窗口,也是整个系统的较上层部分,该层主要由系统软件和必要的硬件设备组成,包括监控主机、打印机、UPS电源。系统软件具有良好的人际交互界面,对采集的现场耗电、耗水、耗气等数据信息经过计算处理,并以图形、数显等方式反映现场的运行状况。
2)网络通讯层
该层是数据信息交换的桥梁,负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作的同时,转达上位机对现场设备的各种控制命令。
3)现场设备层
现场包括ACR多功能电力仪表、终端电能表计、水表、气表、集中供冷供热表,负责采集电力现场的各类数据和信息状态,发送给网络通讯层,同时也作为执行单元,执行网络通讯层发出的指令。
监测建筑数据展示应包括:
4.3 设备参数列表
4.4系统功能及软件界面
系统对电、水、气能耗实时采集、动态监测、能耗分析、成本核算、绩效考核和报表发布等功能,实现校园能源管理精细化,促进节能降耗。
4.4.1 能耗数据对比分析
概要显示当月、当年用能情况,并与往年同期用能进行对比,掌握用能趋势。实时动态监测企业当前用电功率。通过设置每日用能的计划值,实现用能的定额管理,并与实际用能进行对比,对可能出现的用能突增进行预警,全局掌握校园的用能情况。
4.4.2趋势曲线分析
通过用能趋势图,快速定位校园用能负荷高峰,并逐级定位高峰能耗的组成,为移峰填峰找到依据。
4.4.3 分类、分项统计能耗数据
将各类能源监测数据(水、电、气)接入到一套能耗监测系统中,改变原来多头管理的局面,清晰的掌握校园能耗的构成,避免能耗改造过程中降低某一类能耗的同时增加了其他类能耗的支出。
4.4.4 能耗数据综合分析
将校园能耗数据同建筑面积、校园人口、环境温度等参数进行综合比较,系统根据需要建立不同的能耗分析模型,科学、准确的判断一个校园能耗的高低,从而综合分析影响能耗的因数。
4.4.5能耗数据的实时监测
系统具备良好的开放性,可对用户需求进行功能扩展,在基本分析功能的基础上为用户定制个性化报表和分析模板;系统具有报警管理功能,负责报警及事件的传送、报警确认及报警记录功能以便告知用户或供用户查询;系统具备权限管理、系统日志及系统参数设置等功能。
5 结束
能源管理监控系统分别对校园中各个分散分布的区域配电所进行独立测量,能耗管理部门实时掌握高校各区域的水电数据及其能耗负荷的变化,从而及时做出可行性调整,制定相应的管理制度 ,为进一步节能改造提供准确的数据支撑,让系统真正运行起来起到节能的效果。
参考文献:
[1] 上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版
[2] 基于ACREL-5000的大型公共建筑能耗监测系统设计与应用[J.]
某**机场航站楼的智能供配电设计 安科瑞鲍静君
1 工程现状及配电站布局
该**机场由当地220kV变电站供电,共有三路独立35kV电源,引入机场的1#、2#总降压站,降压成10kV后,分配给机场内各个配电站。机场航站楼的登机长廊长1370m,候机大厅及登机长廊每层建筑面积**过5万m2。为了使供电电源深入负荷中心,减少电能损耗,提高供电质量,节约投资费用,经综合考虑,配电站采取如下布局:在候机大厅地下机房层内设置两个独立的配电站,主要供电给全部候机大厅的用电负荷;在登机长廊底层共设5个配电站,给登机长廊及候机大厅的连接廊提供电源。
航站楼内7个配电站的负荷、容量见表1。航站楼内用电计算负荷总计约34679kVA,其中有功计算容量为26703kVA。从表1可知,七个配电站共用变压器18台,其中2500kVA的6台,2000kVA的8台,1600kVA的4台。
航站楼各变配电站负荷容量表 表1
配电站中,每两台变压器的380V/220V低压侧均设置手动/自动母联开关。当其中一台变压器故障后,另一台变压器将会在启动强风冷却后,长期承担变压器额定容量的133%负荷,以减少由于变压器故障而带来的停电事故。
2 变配电系统设计
航站楼每个配电站均由机场总降压站中引出的两路独立的10kV电源供电,两路电源平时同时供电,故障时互为备用。供电系统10kV高压侧采用单母线分段,中间设手动/自动母联开关。当两路供电电源中有一路故障时,另一路将供站内所有配电变压器负荷,10kV侧备用率为**。七个配电站的系统接线原则上是一样的,不同点仅为变压器的数量、容量及出线回路。候机大厅内的两个配电站中每个站设置四台变压器,容量相同,平时各由一路10kV电源给两个变压器供电,当其中一路10kV电源故障后,另一路10kV电源承担全部四台变压器容量负荷。10kV配电系统图如图1。
2.1 10kV配电柜
10kV配电柜采用可抽出式、全封闭型、中置滑架式结构,柜体具有可靠的防止无操作的“五防”装置,10kV断路器采用真空式。
进线柜安装安科瑞公司的微机线路保护装置,采用过电流速断保护;变压器出线柜安装安科瑞公司的微机变压器保护装置,采用过电流及速断保护、接地保护、变压器非电量保护(高温告警、**温跳闸保护)等;电压互感器柜安装安科瑞公司的微机PT监测装置,实时监测PT电压,并对PT进行过电压、欠电压等保护;电机出线柜安装安科瑞公司的微机电动机保护装置,采用过电流及速断保护、接地保护、负序电流保护等。
图1 航站楼变电站典型高压配电系统图
10kV配电柜上配置的二次设备清单见表2。
2.2 变压器
各配电站中采用的10/0.4kV变压器均为三相环氧树脂浇注干式变压器,容量为1600-2500kVA。变压器带有内置式辐流风机,保证启动风冷后变压器容量增大50%。风机由温控箱自动控制,变压器低压绕组内埋有热敏电阻。温度大于110℃就自动启动风机,降到90℃时自动关闭。变压器出线柜上配有微机厂用变保护装置,当**过155℃时发出声光警报,当**高温时,启动断路器跳闸。
2.3 低压配电系统及配电柜
七个配电站均设置在地下层级底层。各低压配电柜全部采用全金属铠装抽出式开关柜、柜体设计和结构符合**和国内标准,柜内受点主开关及母联开关采用空气断路器,出线开关以塑壳断路器为主。
航站楼各配电站内的380V低压配电系统如图2设计,10kV/0.4kV变压器降压后进入低压进线柜,再经无功补偿柜,柜内装设安科瑞公司的ARC-12/J的无功补偿控制器,其是带微处理器的自动功率因数调节器,电容器为干式。各低压出线柜上均装设ACR系列网络电力仪表,可对低压线路进行三相电压、电流、有功功率及电度测量。
低压配电柜上各电气设备的选型参考表3。
图2 航站楼380V低压配电系统图
0.4kV低压配电柜电气设备清单 表3
3 航站楼智能配电监控系统与能耗分析数据管理系统
3.1 航站楼智能配电监控系统
本航站楼采用安科瑞公司的Acrel-2000智能配电监控系统,楼内所有配电站(10/0.4kV)、UPS装置及应急柴油发电机组等设备均被归纳于智能配电监控系统中。整个监测系统由三个部分组成:现场设备及数据采集模块、系统监测站和电力监测管理中心,是一个分布式的综合电力监测系统。
现场设备及数据采集器主要是:智能化开关、各出线柜上配备的ACR220EL网络电力仪表、UPS、自备发电机组监控器上的数据通信接口。现场断路器通过数据采集模块与系统连接。这些监控器或模块就地装置,独立完成其保护和测量功能而不依赖通信网,主要负责现场参数测量、数据采集、处理及作为智能化开关设备与监控系统接口、将数据通讯上报纸系统。
系统监测站主要负责对数据采集模块通过通讯网络传来的数据进行实时计算处理、保存、显示和生成报表。每个变电站中有一个系统监测站,负责本站内的监测。
在登机长廊底层3#配电站中,设置了一个电流监测管理中心,将楼内所有系统监测站的信息通过**通信网络集中到一起管理已经对各区信息数据进行集中监测、处理。监测主要内容有:各变配电站母线段电压值、电流值;各回路电量的实时采集;线电压、相电流;三相有功功率、无功功率、有功电能;频率、功率因数;电压不平衡度、电流不平衡度;各断路器、手车状态;变压器温度、运行状态;自备发电机组的启动及运行监测。
监控系统的主要功能有:显示区域平面系统图或主菜单;实时显示主接线图、断路器、手车、接地刀闸的变为情况及母线受电情况;实时显示自动装置运行状况图、电力变压器非电量回路图等。在微机保护装置发生动作时自动发出警报并产生事件记录、事故追忆、故障录波等。
3.2 航站楼能耗分析数据管理系统
航站楼内Acrel-2000智能配电监控系统与Acrel-5000能效数据分析管理系统的组网示意图如下:
图 3 航站楼智能配电监控与能耗监测组网示意图
航站楼内的用电负荷有:普通电力、**设备电力、各场所照明、插座、广告灯箱、空调、通排风机控制、消防设施、安保、行李分拣、航班显示、机坪灯光、各类垂直升降梯、自动扶梯、自动布道、弱点机房用电等。楼内所有消费设施包括消防水泵、喷淋泵、排烟、正压风机、消防电梯、大楼消防、安保及设备监控中心、通讯、航班显示系统、综合布线系统、行李分拣、自动化及监控系统、安检系统、当地网络分配场所、办票服务台以及安全疏散照明灯均作为一类重要负荷;其余作为二类负荷。
由于航站楼内用电负荷较多、用电量大,因此需对楼内的电能消耗做分项能耗管理,采用安科瑞公司的Acrel-5000能效监控系统按用途划分进行采集和统计能耗数据,如:普通照明用电、航班服务用电、消防用电、空调用电等。系统可通过历史数据和预算数据分析,客观确定节能改造性价比;改造前后能耗数据对比,实事求是的节能效果评价;节能措施的精细化管理,**其效果的可持续性。
3.3 航站楼Acrel-2000智能配电监控系统界面
Acrel-2000智能配电监控监控系统通过系统数据和规约库模板配置将微机保护装置和多功能电力仪表以及各种传感器连接起来,把供电系统的各回路电参量、开关状态量、电能消耗等通过通讯网络实时的仿真到计算机画面,供电运行维护人员可以通过监控计算机来实时了解供电系统的每个环节。在发生可能导致事故的异常状况时可自动告警;在发生事故时可产生事件记录、记录故障前后波形,甚至可在事故发生后重演事故过程,并提供各种曲线、柱状图等分析图形和报表,使配电系统自动化运行。
图4 Acrel-2000智能配电系统主接线图
图5 Acrel-2000智能配电系统实时监测画面及报表
图6 事故追忆画面及监测数据报表
3.4 航站楼Acrel-5000能耗数据分析管理系统界面
航站楼内的Acrel-5000能耗数据分析管理系统在系统监测站定时采集各监控点的仪表参数并上传至本地能耗分析管理系统数据库,用户可用于当地实时查询能耗监测情况,如图7所示。系统可统计航站楼内耗电量的时用量、日用量和年用量,以曲线图或柱状图等方式显示,支持报表输出,图8所示。系统还可提前各分项耗电量数据进行同、环比分析,如图9所示,确立成员值并对各监控点的耗电量情况进行耗电水平判定,对用电改善提出一套完整的诊断流程,并给出耗电分析报告。
图7 Acrel-5000系统监测站实时电量测量
图8 航站楼内用电量的时用量、日用量、年用量柱状图
图9 航站楼内 各用途用电量同、环比图
4 航站楼紧急备用电源
4.1 柴油机组
航站楼内所有一类重要负荷,采用柴油发电机组及不间断电源(UPS)装置作紧急备用电源。根据国家电气设计规范,一类负荷要求有两路不同电源供电,而提供航站楼内每个配电站的电源均为两路。在实际运行中,当一路电源故障时可能另一路也同时出现故障,因此为确保航站楼供电的可靠性、安全性,设置了后备电源。
根据一类重要负荷的分布,设计了4台柴油发电机组,分别设置在4个不同的机房内。发电机容量满足一类重要负荷容量加上部分能**航站楼运行的基本设备符合,见表4。
应急负荷及发电机容量 表4
航站楼是中国机场的中心,建筑面积大,旅客吞吐量大,合理的设计供配电系统尤为重要。本航站楼内设计了Acrel-2000电力监测系统和Acrel-5000用电量数据分析管理系统,能实现航站楼内遥测、管理和无人、少人值班,从而到达优化电能管理,保证安全供电。
参考文献
[1] 上海浦东**机场航站楼的供配电设计.邵民杰.供用电.No.5 Serial No.18,2001.10.
[2] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].
[3] GB 50052-1995 供配电系统设计规范[S].
[4]安科瑞电气股份有效公司.能效管理系统设计安装图册.2013.11.1合订本.
安科瑞多用户计量箱在高校用电计量改造方案 安科瑞鲍静君
摘要通过方案对比选取高效的用电计量方式,结合终端电子计量装置,实现在不改变既有建筑配电系统前提下将通讯数据在RS485信号与无线信号之间互转,完成普通RS485设备的无线通讯。在末端电子表计量配置ADF300多用户计量箱对单三相混合负载进行计量,对用电能耗数据分项收集,有效降低了建设成本和改造工程量。
关键词 无线通讯ADF300多用户计量箱 无线通讯
引言
在我国,大部分高等院校的建设和运行资金多由**提供,故院校应率先响应国家的政策和要求。完善校区内教学楼、办公楼、实验楼等公共建筑的能源计量体系,对现有系统进行节能改造,不仅可以减少资源浪费、实现用能的定额管理、分级配置以及进行能效公示评比,还可以通过挖掘能源数据来改进物业管理方式、直接联动控制用能设备节电。
高校能源计量体系的建立,可为国家管理部门全面了解大学的用能分布结构、宏观调整能源配置和能源政策调整提供数据支持。ADF300多用户计量箱在末端配电中可灵活配置单、三回路计量,有效降低了建设成本和改造工程量。本文以某高校改造项目为例,讲解多用户计量箱在高校用电计量改造中的应用。
1 项目概况
本项目是一幢建设于 80 年代的教学实验楼。通过对建筑的勘查和业主需求的了解,在项目前期对项目的各个方面进行了方案对比,确定整体改造方案,并在实施过程中结合ADF300多用户计量箱,较终实现整栋建筑的精细化分项用电计量。
通过查阅资料和现场勘查,该楼分为 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四段,其中Ⅱ段、Ⅲ段六层、Ⅳ段五层、Ⅴ段地上地下各一层,使用功能包括: 办公、实验、教学等。Ⅱ段首层设一处总配电间,两路低压进线供全楼及部分地摇楼用电,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每层设有电气竖井服务于本区域,Ⅴ段电源由总配电间或首层Ⅱ段电井引来。各区域的使用功能为: Ⅱ段 1 层为集中实验区( 技术中心) ; 2 ~ 6 层为学院内教授、研究生的办公、实验室。Ⅲ段 1 层为学院行政办公室; 2 ~ 6 层为学院教学实验教室、教授办公室。Ⅳ段 2 层为集中实验区( 技术中心) ; 1、3 ~ 5 层为学院内教授、研究生的办公、实验室; Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每个房间内均设有配电箱,但由于后期改造房间分拆及合并,导致配电系统混乱,且后期根据使用需要还会发生房间调整; 办公室、实验室内设备多数为插座设备,少数动力设备均由**回路供电。Ⅳ段五层东侧图书馆分馆,Ⅴ段一层包括计算机机房,文体活动中心,公共阶梯教室,地下一层为人防区域,五个区域均有独立的配电箱供电。
由于楼宇建设年代久远,从属关系复杂,该建筑仅在总配电间设置一块电能表总体计量学院用电能耗。随着学院管理分级、科研经费分摊的内部需求及高校对高校能源监管平台的建设要求,需要在楼内进行既满足学院计费需要,又符合《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》要求的用电计量改造工程。
2 项目各项方案对比
了解项目现状和业主需求后,再通过对国家规范、导则等文件的学习,本方案分别从计量方式、改造方式两个方面进行了优化对比。
2.1计量方式
按照《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》要求,学校计量深度应达到院、系、部、处的目标要求,导则明确“建立校园建筑及用能设施分类能耗统计或分项能耗统计制度”,即分类和分项都符合导则规定的基本要求。表 1 为两种计量方案的比较。
表1分类计量和分项计量的比较
通过图表列出分类和分项的对比资料可见,两种方式都可以满足本次改造的目的,只是分项比分类得到的能耗数据更多,计量精细化程度较高,对后期改造适应性也较好,但改造工程量大,需求经费多。
2.2改造方式
采用分项计量的效果明显**分类计量,但高昂的改造经费和巨大的工程量也使业主有所顾虑,寻找降低成本的改造方法成为影响改造效果的关键。经过对无线通讯技术和电子计量设备的了解,末端选用带计量功能且符合精度要求的ADF300多用户计量箱、AEW110无线计量模块等电子设备,通过无线网络将计量数据上传,最后经过软件编程实现各种管理计量的需要。这种创新型用电计量改造方式存在降低改造成本、减少工程量的可能性,表 2 为传统电能表技术与无线电子表技术的对比。
表 2传统电能表与多用户计量箱对比
ADF300多用户计量箱的改造方案不需要对现有配电线路进行更改,减少了大量的施工作业,为了减少面板的安装数量将各个房间面板数量标准化,减少计量插座设备,进一步降低造价。
经过方案对比并结合本项目实际需求确定了较终的设计方案: 在楼内办公室、教学实验教室,实验室采用无线电子表技术的分项计量法,并在户内配电箱设置导轨式电能表,作为末端电子表的二级计量装置; 单独功能区如图书馆分馆、计算机机房,文体活动中心,大型公共教室和大功率用电设备按分类计量法在配电箱和控制箱内设置导轨式电能表计量。
3 项目实施方案
这种创新的改造方案降低了项目的实施难度,由于避免了大量的拆改工作,减少线路重新敷设,使得设计、施工的工作量都得已降低。通过前期对建筑的勘查,在项目的实施过程中将计量点位设置分为配电箱电能表和末端电子表两部分。
安科瑞企业电能管理系统依据住建部《国家机关和大型公建能耗监测系统技术导则》、**《电力需求侧管理平台建设技术规范》和企业节能计量相关标准,帮助用户梳理用电去向,建立符合用户实际的用电计量体系,使其用电透明化,加强用电管理,为后续节能改造提供可靠的数据支撑。系统解决方案有Acrel-3000电能管理系统、Acrel-3100商铺电能管理系统、Acrel-5000建筑能耗监测系统、Acrel-PVMS预付费电能管理系统。相关产品有AEM系列电能计量表、DDSD/DTSD1352系列电能计量表、ADF300系列多用户计量装置、AEW110无线通讯转换器等。
变电所中所用的计量部分是供电公司的壁挂表,或者配合系统具有国网性能指标的壁挂表;楼层与总进线场合可以配壁挂表,也可以用AEM系列及ADL300;到了终端用户,根据其不同的个性化需求,可以选择不同仪表,导轨表,预付费,多用户等。
配电箱电能表计量设置: 整栋建筑总配电间两路进线每路设置一块AEM96电能表; 每层电气竖井内设置一块层电能总表; 每个房间的总配电箱内设置一块DTSD1352导轨式电表; 部分大型单相设备 ( 20A 以上) 及三相用电设备分别设置DDSD1352和DTSF1352导轨式电表; 独立功能区如计算机机房,文体活动中心,公共教室,人防区,图书馆分馆,大会议室的配电总箱分别设置AEW110无线通讯模块。
末端电子表计量设置: 办公室、实验室、教学实验教室,按房间数量设置ADF300多用户计量箱。ADF300系列多用户计量箱是一种电子式智能化多用户电能表,设计采用一户一计量方案,具有计量准确度高、户与户之间计量互不干扰、集中安装、集中管理优势。较大可以同时计量12户三相、36户单相、单/三相回路混合用电状况,其接线示意图如下图所示。
计量系统组网形式: 采用《安科瑞高校电能管理系统》,它是安科瑞公司较新研制的与预付费系列电能表配套的售电管理系统,以电能管理软件和集中抄表软件为主,包括计算机、通讯管理机、打印机等设备在内的集成系统,通过校园网传输至学校能源计量监管平台进行数据分析。该系统主要分为三层,其中底层为ADF300系列多用户计量箱,中间层为通讯管理机,上层为客户端PC、服务器及相关外设(如打印机、短信猫等),系统拓扑图如下图所示。
4 结束语
目前我国的大中城市中存在大量高耗能的既有建筑,它们的功能、年代、形式各有不同,节能改造方式也应根据使用需要、现场情况不同做出有针对性的技术方案并择优使用。本文简述的计量改造项目就是先选取较优的计量方案,再运用**的技术产品,从而做出有针对性的实施方案,这种方式既满足了业主需要,又降低了改造成本。
参考文献
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[2]*人民共和国建设部,财政部. 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)[Z]. 2007.
江苏安科瑞电器制造有限公司是安科瑞电气股份有限公司(代码:300286 SZ.)的全资子公司,是安科瑞电量采集、电力监控、电能管理、电气安全、低压保护、智能光伏等系列产品的生产基地。公司位于江苏省江阴市,目前现代化生产厂房面积达3万平方米,可年生产电力仪表/测控装置100万台、电流互感器80万只、非标电气柜5000台套。公司电子组装生产线均采用无铅生产工艺,生产检测设备自动化程度高,;建立了集ERP、MES、SRM、PDM的信息管理系统,是江苏省两化融合试点企业。 通过在产品、技术、生产工艺上的积累和持续创新,公司成实现了科技转型,由普通数显仪表和电量传感器的单一生产发展成为多样化产品的研发、生产、销售,产品涵盖了智能网络电力仪表、智能马达保护装置、智能光伏汇流装置、电能质量监控装置、电气火灾监控装置、消防电源监控设备、隔离电源柜、有源滤波装置、光伏汇流箱、光伏并网逆变器等。2009年,公司被认定为江苏省**企业。公司拥有获得实验室认证认可(CNAS)的测试中心,配置了试验仪器设备和专业的测试团队,可开展电磁兼容试验、HALT-HASS高加速寿命试验、高低温及交变湿热等环境试验、电气安全试验等多种检测试验项目,对公司新产品进行测试验证,同时也对量产的产品进行定期抽样试验,确保产品质量满足规定要求,为安科瑞产品质量保驾**。 公司与上海电科所、东南大学、矿业大学等科研院所、高校组成产学研联合体,围绕智能电网用户端的电力监控、电能管理和电气安全开展产品研发,目前累计获得**共77项,其中发明**5项,并与东南大学共同建立了“江苏省建筑光伏发电输出系统工程技术研发中心”。 公司以用户端智能网络电力仪表及系统集成为主导产业,坚持“为客户创造**”的经营理念,走专业化、市场化、规模化道路,努力实现“立足、放眼世界,争做智能配电供应商”的战略目标,为