浅析能耗监测系统柳州华美达酒店SPA中心的应用

1、浅析Acrel-5000能耗监测系统柳州华美达酒店SPA中心的应用王伟安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801摘要本文以Acrel-5000能耗监测系统在柳州华美达酒店项目SPA中心的应用为案例，介绍Acrel-5000能耗监测系统可以实现对现场设备的系统集成，数据的采集、传输以及存储，从而实现对建筑的分类、分项能耗计量，验证了该系统的功能及实用性。关键词 能耗监测 Acrel-5000 系统集成 柳州华美达 酒店1引言 随着中国城市化进程的推进、经济的发展，我国建筑能耗总量呈持续增长的态势，并且增长速度有越来越快的趋势。目前，我国已经是世界上的第二大能源生产国和消费国，统计显示，我国建

2、筑能耗约占全国总能耗的28%，在我国每年新建的20亿平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，仅有4%采取了节能措施。如果任由建筑能耗照此速度增长，必然给中国能源供应安全带来极大的压力，因此建筑节能势在必行。本文通过对柳州华美达酒店SPA中心能耗监测系统案例的分析，简单介绍下Acrel-5000能耗监测系统在酒店项目中的应用。2设计依据DGJ08-2068-2012 上海市公共建筑用能监测系统工程技术规范GB-T 15587-2008 工业企业能源管理导则评价企业合理用电技术导则GB企业节能规划编制通则企业能源审计技术通则-GBGBT23331-2009能源管理体系要求GB-500

3、52-2009 供配电系统设计规范能耗计量装置国家及行业标准DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约DL/T 645-2007 多功能电能表通信规约CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范3项目概况柳州华美达酒店位于广西柳州市柳东新区，项目总用地面积28000平方米，总建筑面积58000平方米，地面建筑层数16层，地下室2层，建筑高度为63米，为五星级酒店，属于一类高层建筑，SPA中心位于酒店三层。 本项目针对酒店SPA中心的用电及空调热量消耗进行监控。监控点的具体分布情况为： SPA中心的配电回路

4、安装一块ACR220E的多功能电表，SPA中心中央空调的进水处安装一台电磁流量计，并在空调进出口处设置两个温度探头，配合热量积算仪计算出空调热能消耗。 安科瑞电气股份有限公司于2014年承接了柳州华美达酒店SPA中心能耗监测系统的设计与实施。系统采用Acrel-5000型能耗监测系统，主要实现对SPA中心用电量和空调热量消耗的在线监测，方便了对该建筑的能耗管理。4能耗在线监测系统软件功能设计 1） 能耗在线监测数据处理数据有效性验证 计量装置采集数据一般性验证方法：根据计量装置量程的最大值和最小值进行验证，凡小于最小值或者大于最大值的采集读数属于无效数据。 电表有功电能验证方法：除了需要进行一

5、般性验证外还要进行二次验证，其方法是：两次连续数据采读数据增量和时间差计算出功率，判断功率不能大于本支路耗能设备的最大功率的2倍。分项能耗数据计算 各分项能耗增量应根据各计量装置的原始数据增量进行数学计算，同时计算得出分项能耗日结数据，分项能耗日结数据是某一分项能耗在一天内的增量和当天采集间隔时间内的最大值、最小值、平均值；根据分项能耗的日结数据，进而计算出逐月、逐年分项能耗数据及其最大值、最小值与平均值。 当电表有功电能的出现满刻度跳转时，必须在采集数上增加电表的最大输出数，保证计算处理结果的正确性。 2） 能耗在线监测管理软件架构 能耗在线监测系统采用C/S（客户机/服务器）架构的分布式网

6、络结构，系统采用标准化、网络化、功能分布的体系结构，且有高度的可靠性和维护方便性。系统具备软、硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点资源和均衡网络负担，并便于系统的分阶段实施。 3） 能耗在线监测管理软件系统组成 整个管理系统由4部分组成：OPC数据采集终端、数据拆分存储终端、数据监控终端、数据分析与展示终端，各部分的功能如下：数据拆分存储终端 采集终端采集到的数据首先存储在数据库的原始数值表中，为了方便之后的数据分析以及加快分析的速度，需将该表的数据进行拆分，表数据拆分的结果分别存储到能耗逐时汇总表（按小时汇总）、能耗逐日汇总表（按天

7、汇总）中。系统通过在数据库中建立逻辑严密的数据拆分存储过程，保证了拆分结果的准确。数据监控终端 通过从数据采集终端读取数据，集中显示所有智能表具的当前即时状态信息，显示整个系统的运行状态，并根据客户配置，主动显示报警信息，并将异常数据存储以便今后分析。数据分析与展示 将数据库中的能耗数据进行多维分析和钻取，利用目前主流的数据图形化展示组件，以图表形式直观反映和对比各项能耗数据，并统计能耗数据的数值、趋势和分布情况。图表展示方式包括：饼图、柱状图、堆积图、线图、面积图、仪表盘等。4.1 能耗数据的原始采集 能耗数据的原始采集是整个能耗在线监测系统的基础，是整个能耗在线监测系统的基本构成元素，指依

8、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的划分，建筑能耗应包括耗电量，耗水量，耗气量，集中供热耗热量，集中供冷耗冷量和其他能源消耗量， 分项能耗数据是指分类能耗数据中的一类或多类再细分为若干项。如电能又可以分为4类分项，插座照明用电，空调用电，特殊用电和动力用电，且每一个分项又可再分为若干子项。插座照明用电包括了建筑内部主要工作区域照明，普通设备用电等。可细分为插座照明用电，应急照明及走廊用电，室外照明用电三个子项。空调用电主要是指为建筑内部提供制冷和制热所消耗的电能，其也包括两个子项，冷热站电能使用和空调末端电能使用。动力用电是为建筑内提供动力服务使用的电能，包括电梯用电、水泵用电

9、、通风机用电三个子项。这些分类分项数据要在采集器内部进行计算和存储，并定时与数据中心建立连接发送原始数据。本建筑中，涉及到的能耗信息主要包括耗电量，按照分类、分项计量系统的设计要求，本建筑中用电计量采用多功能电度表，在各楼层照明配电箱、空调配电箱、动力配电箱以及其他特殊用电配电箱安装多功能电表，实现电能的分项采集。 多功能电表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus-RTU通信协议，所有多功能电表有功电度计量精度达到0.5级，4.2 数据传输 数据传输是指原始分类分项数据经由数据采集器通过I

10、nternet或GPRS等远程通讯方式将能耗原始数据从有离散分布的建筑群上传到数据中心，并将数据进行处理，完成原始数据存储的过程。在该过程中，数据采集器将定时采集到的数据进行累加，形成可扩展标示语言（XML）格式的数据包，数据包中不仅包含需要上传的数据还包括对应的建筑信息和采集器信息等。采集器还要对要传输的数据包进行加密处理，一般采用128位aes加密处理以保证数据的安全并进行上传工作。整个系统的数据传输网络包括现场计量采集装置与采集器之间的485网络以及采集器与数据中心之间以太网，现场计量采集装置与采集器之间通过RS-485的总线方式，实现计量采集装的手拉手式的连接，最终接入采集器，每路48

11、5总线连接计量采集装置的数量在20只左右；采集器与数据中心之间通过建筑内部智能化网络实现数据的远传传输5系统架构 安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系统以工作站主机、通讯设备、测控单元为基本工具，为华美达酒店的实时数据采集提供了基础平台，它可以构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图所示：6系统软件模块a. 综合能耗主界面 反映建筑物当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，界面下方显示用电和空调用水的当日逐时用能曲线。a. 分类能耗主界面 反映某分类能耗（例如电）当日及昨日同期、当月及上月同期、当年及上年同期的用能及对比，增长百分比及增加值； 反

12、映某分类能耗过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势； 反映某分项能耗的当月用能饼图； 反映某分类能耗当年各月用能同比分析图；a. 分类能耗支路用能统计报表 可灵活选择支路，并统计某段时间内支路用能的日、月、周、季、年用能； 通过透视表功能强大，用户可进行多种数据统计，并对数据进行组合排序； 统计数据可通过柱状图、点线图、堆积图、饼图等多种图表展示； 统计数据可导出至Excel；a. 分类能耗支路非工作日用能 统计对各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通过系统灵活设置； 统计数据可导出至Excel；a. 分类能耗支路同比分析 统计各支路当年每月用能及去年同期用能；a. 分类

13、能耗支路用能集抄 查询各支路任意两个时间的表计读数，并计算出差值，时间精度到分钟；a. 分类能耗支路用能集抄 可查询任一支路某段时间内的用能参数（例如电压、电流、功率、功率因素、谐波等），具体可查询的参数与安装的仪表和系统配置有关，查询时不可跨月； 数据以图表或表格的形式显示，图表可通过鼠标操作放大、缩小、移动；可对数据进行排序（最大值、最小值）； 统计数据均可导出至Excel； 配置选项 依照相关技术规范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将用能单位面积能耗分析； 配置项目中使用的仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型仪表所能提供

14、的监测参数信息，此处配置情况影响能耗统计、分时段用能统计、参数查询功能； 配置项目中使用到的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、代码、监测回路的名称等信息； 配置分项能耗统计时涉及到的计量表计、所占比例、运算方式等信息，可根据项目情况灵活配置，此处配置信息将影响各分类能耗分项用能分析小模块中的功能； 配置各部门用能对应的计量仪表、运算方式、所占比例以及部门用能计划，完成此项配置后将启用部门能耗分析功能模块； 配置建筑物中某用能区域对应的计量仪表、运算方式、所占比例，完成此项配置后将启用区域能耗分析功能模块。7硬件选型 站控管理层采用一台工控机、一台A4打印机、一台在线式UPS

15、电源。通讯层设备采用一个8口串口服务器。 现场设备层: 是数据采集终端，主要由智能仪表组成，电力仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，经通讯服务器和交换机到达监控主机，现场仪表通过双绞线以手拉手方式进行通讯连接，每根总线的仪表数量在25只以内。 本项目的监控点位于华美达酒店三层的SPA中心，在SPA中心的强电井内的配电箱上安装一块ACR220E的多功能仪表，在SPA中心中央空调的进水处安装一台电磁流量计，并在空调进出口处设置两个温度探头，配合威尔泰的WTX-6610R热量积算仪计算出空调热能消耗。两种类型的仪表通过两根总线分别接入到数据采集装置上。

16、8软件设计思路 能耗监测系统软件设计所要遵循的原则是：系统的安全性、系统的实用性、系统的实时性、系统的稳定性、系统的可扩展性、系统的易维护性。9前景展望 根据柳州华美达酒店SPA中心能耗运行效果分析，建立典型能耗分析模型，统一分析。 a 建立建筑能耗计量体系，把脉建筑能耗，发现能耗黑幕，节能改造更有针对性，同时通过计量收费、绩效考核等管理措施巩固节能改造成果。 b 选择节能设备（变频器、热量回收装置）。 c 再好的节能设备，管不住浪费也无法发挥节能效果，通过增加自动化节能设备，制定设备运行策略，减少人为干预，集中管控，使节能设备正在实现节能。 通过能耗监测系统提供的同环比分析数据量化节能改造成果，最大程度的展现节能效果。10结束语 随着能源的日益紧张，节能降耗成为大型建筑智能化建设的必然选择，本文介绍的Acrel-5000能耗监测系统，能