时间：2023-08-12 08:24:08
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关键词：公共建筑；能耗监测系统；分项计量；电气设计；智能建筑设计 文献标识码：A
中图分类号：TU111 文章编号：1009-2374（2016）34-0116-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.057
1 概述
随着公共建筑数量的迅速增加，公共建筑使用过程中运行和管理不当，造成了巨大的能源浪费。为实现可持续发展，住房和城乡建设部早在2007年便颁布了近10项有关建立国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系的指导性文件。通过对建筑能耗数据的采集，掌握用能情况，分析用能特征，不仅能够有针对性地对既有建筑进行节能改造，更有利于国家从宏观层面上制定能源政策与节能措施。为指导和规范西安市公共建筑能耗监测系统建设、运行及管理工作，为西安市各类公共建筑能耗统计、能源审计、建筑节能管理和节能改造提供科学可靠的技术支持，西安市于2015年了陕西省工程建设标准《西安市公共建筑能耗监测系统技术规范》。该技术规范用于西安市各类新建、改建、扩建和既有公共建筑能耗监测系统的设计、施工、验收、运行和维护。本文以西安市某高校实训大楼为例，地下1层，地上12层。总建筑面积26517m2，建筑物高度48.8m。本工程属于二类高层办公楼。结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。本工程是新建建筑物，能耗监测系统的设计由建筑设计院随电气施工图同步考虑。对建筑的机电系统安装分类、分项的能耗计量仪表，由此得到建筑物总能源消耗与不同能源种类、不同功能系统的分项能耗，实现建筑能耗的分类计量和电能耗的分项计量。
2 本工程能耗分项计量与数据设置
2.1 本工程能耗分类与分项计量
分类能耗是根据公共建筑消耗的主要能源种类划分的能耗数据，如电、燃气、水、集中供热、集中供冷、其他能源（集中热水供应量、煤、油、可再生能源）等。分项能耗是根据公共建筑消耗的电力的主要用途划分的能耗数据。分类能耗中，电量应分为4项分项，包括照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电。电量的4项分项是必分项，各分项可根据建筑用能系统的实际情况灵活细分为一级子项和二级子项，是选分项。其他分类能耗不应分项。本项目建筑能耗分类、分项计量如图1所示：
2.2 能耗数据采集点的确定
由于水、燃气、热的能耗计量相对简单，电气专业只需做好相应的通信线路设计，故本文重点探讨用电分项能耗监测的施工图设计方法。在设计电气系统干线图和照明/动力配电系统图的基础上，确定各用电回路的名称及供电范围、负荷性质等，才能确定能耗数据采集点。
本项目共确定能耗数据采集点68个，其中用电分项计量采集点56个，其他分类能耗计量采集点12个。电能耗分项计量采集点分别为：10kV高压柜4个；变压器低压出线柜6个；低压柜电力线载波1个；实训楼第一层～第十二层照明插座配电箱12个；第一层～第十二层公共及应急照明配电箱12个；屋顶动力配电箱8个；地下一层（车库和设备房）照明插座配电箱2个，应急照明配电箱2个，动力配电箱2个，热幕配电箱1个；南/北厂房照明插座配电箱2个，动力配电箱2个，热幕配电箱2个。其他分类能耗计量采集点分别为：实验楼远传冷水表/远传热水表/远传总燃气表/远传总暖表各1个；南/北厂房远传冷水表/远传热水表/远传总燃气表/远传总暖表各1个。
2.3 能耗数据采集点编号与数据编码
能耗数据编码规则为细则层次代码结构，主要按7类细则进行编码，包括行政区划代码编码、建筑类别编码、建筑识别编码、分类能耗指编码、分项能耗编码、分项能耗一级子项编码、分项能耗二级子项编码。编码后能耗数据由15位符号组成。若某一项目无须使用某编码时，则用相应位数的“0”代替。根据技术规范，制定能耗数据编码和能耗数据采集点识别编码，如表1所示：
3 能耗监测系统设计
3.1 能耗监测系统结构设计
本项目能耗监测系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，完成能耗数据的采集、传输、管理等功能，见图2。现场设置的电能表采用屏蔽双纹线连接至各分区数据采集器，各分区数据采集器将数据分类处理后，上传到网络交换机，再通过网线上传至能耗监测系统主机实现能耗监测管理功能。
3.2 10kV高压配电系统能耗监测
三相多功能电能仪表DSSD25用于10kV开关柜能耗的计量和监测。用于分时计量正、反向有功/无功电能，计量有功/无功总电能，分相有功/无功电能，分时计量正、反向有功，正、反向无功的最大需量及发生时间等。
3.3 变压器0.4/0.23kV系统能耗监测
3.3.1 三项电能监测。三相多功能电能仪表DD521用于0.4kV/10kV开关柜能耗的计量和监测。用于测量单回路的三相电压、三相电流、功率因数、频率及视在功率，记录分相/总有功功率/无功功率/有功电量/无功电量。
根据配电柜的出线数量可选用三相多回路电能监测仪表DD504（4回路），DD505（5回路），DD507（7回路），DD509（9回路）用于0.4kV配电柜能耗的计量和监测。能够测量每回路的三相电压、三相电流、功率因数、频率及视在功率，记录分相/总有功功率/无功功率/有功电量/无功电量。
3.3.2 电力能耗终端采集器。三相载波智能采集终端DDJ03对建筑能耗监测末端有载波型计量和监测仪表进行采集。安装在低压0.4kV进线柜。终端通过电力载波接口可以实现对电能表的召测、抄收及暂存电能表数据，并用以太网通讯的方式将储存的数据按主台的命令发向主台。
电力能耗采集器DDJ01是对建筑能耗监测末端的监测仪表计进行采集，安装在每个低压0.4kV出线柜，主要用于采集各种类型的能耗仪表的数据。实现对电能表的召测、抄收及暂存电能表数据，并将储存的数据向上一级的采集器。
3.4 能耗数据采集
电力能耗采集器DDJ02对电力能耗终端采集器的数据进行采集，安装于开关柜。通过RS485接口对电力能耗采集器的数据进行采集或直接采集电能仪表的数据，抄收并暂存电能表数据，并将储存的数据向监控主机发送。
水、气型智能采集器DDJ04用于对供暖、冷水、热水、燃气等能耗终端的数据进行采集，对数据进行预处理，并将数据发送到监控主机。通过RS485接口可以实现对各类能耗监测表的召测、抄收及暂存能耗监测表数据，并将储存的数据向上一级的采集器。能耗数据采集系统图（部分）如图3所示：
4 结语
本文以西安市某高校实训大楼为工程实例，根据国家和地方相关技术导则和技术规范，确定该建筑能耗分类和分项计量的设置范围。能耗监测系统的设计随电气施工图同步考虑，完成了能耗监测系统的电气设计。
参考文献
[1] 住房和城乡建设部.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号）[S].
[2] 陕西省住房和城乡建设厅.西安市公共建筑能耗监测系统技术规范（DBJ61/T97-2015）[S].2015.
关键词：大型公共建筑;分项计量;能耗监测系统
Abstract: Based on the Chongqing city large scale public building energy metering situation investigation, combined with the current situation of Chongqing city energy monitoring, energy consumption monitoring system in existing public buildings in the application are discussed, through the analysis of actual cases of energy consumption monitoring system for energy management function.
Key words: Large scale public building; sub-metering; energy consumption monitoring
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
根据《2009年中国统计年鉴》08年我国的能源消费总能耗为29.1亿吨标准煤，其中建筑能耗约占27%。大型公共建筑约占总建筑面积的4%，但能耗量却占到了建筑能耗的22%。因此开展建筑节能工作的首要任务是加强对大型公共建筑的能耗监管。根据对重庆市各类大型公共建筑的不完全统计，电能消耗在建筑能耗中的比例超过了80%， 燃气、燃油以及水资源的占比较少且结构单一，只需要对总表进行计量即可，而电气系统则结构复杂，支路众多，因此电力系统的分项计量是能耗监测系统的重点和难点。
1 重庆市能耗计量现状
重庆市属于夏热冬冷地区，年平均气温19℃，夏季超过30℃的时间超过3个月，空调负荷在整个电力消耗中占较大的比重，然而我市的公共建筑大都只对总量进行计量和统计，没有对能耗的用途即照明插座用电、空调用电、动力用电以及特殊区域用电进行分项计量，所以无从了解建筑用能的实际构成。并且主要依靠人工抄录进行统计，电力参数的测试主要是机械式电流、电压表，这种统计方式有较大缺陷：一是表计精度对测量结果影响大； 二是能耗数据计量的频率不足，一般情况是按月度进行，无法详细、深入分析用能状况；三是对能耗状况的分析和节能建议依赖管理人员的专业素质和工作态度，大多数的建筑业主尚不具备这样的条件。
2.能耗监测系统
能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。
分项计量是指根据国家机关办公建筑和大型公共建筑消耗的各类能源的主要用途划分如：空调用电、动力用电、照明用电、特殊用电等，进行能耗数据的采集和整理。
由以上国家相关导则对能耗监测系统及分项计量的定义可以知道：
(1)能耗监测系统需要对分类和分项能耗进行分别统计，分类能耗主要指能源的种类如：电力、燃油、燃气和水资源，分项能耗以能源的主要用途来划分，涵盖四个大项，也可根据业主的要求建设更深入、细致的分户计量采集端，从而实现对科室对基层组织用能的有效监管。
（2）能耗监测系统应当具备远程传输和及时采集能耗数据的能力，通过远程传输可以组成更大的网络，形成系统内甚至市级、部级、国家级的能耗监测平台，可以对能耗数据进行传输、存储、分析、监管；及时采集数据的能力保证了数据的真实、可靠和完整性。
根据对重庆地区8000栋建筑的调研情况，实施了能耗监测分项计量工程的建筑有210栋，仅占2.63%，能耗监测系统尚未在重庆得到普及。
3 能耗监测系统在既有公共建筑节能改造中的应用
既有公共建筑的节能改造指对已建成的公共建筑采取一项或多项节能措施如：墙面、屋顶的保温改造；窗结构或材质的改造；电力系统改造；水泵变频调速；空调系统能效改造；高效照明灯具的替换等。
下面通过能耗监测系统典型案例探讨如何建筑管理者利用能耗监测系统找出能源使用的某些利用效率不高的环节，对症下药开展节能改造工作。
3.1帮助管理层进行决策分析
建筑能耗主要是电力、燃气，极少量建筑采用煤炭、燃油作为锅炉及食堂炊事用能。不同类型的建筑电力和燃气的所占比例不同，根据对重庆地区20栋机关办公建筑的调研，电力约占建筑能耗的80%，燃气约占20%；学校建筑中电力约占48%，燃气约占52%；医院建筑电力69%，燃气约占31%。因此管理层在做出节能改造之前，首先要弄清楚在整个建筑能耗当中那类的能源消耗最大，然后判断此类能源中哪项能耗最多，节能空间最大，从而采取针对性节能技术和节能措施。
3.2 实时监测，及时发现能耗问题
能耗监测系统有实时在线、远程同步浏览的特点，由于建筑能耗受用能设备的装机功率、工作时间、工作效率影响，也呈现规律性变化。如安装有空调的建筑，夏季和冬季的制冷和采暖负荷将导致空调用能在总能耗中的占比大大提高；如工作时间能耗量比下班时间大等。
由于能耗监测系统可以记录每天每个小时的能耗量，所以能够明确各个时间段的用电情况，作为节能分析的必要依据。
表1 办公楼某日全天分项能耗统计
时间 照明能耗 空调能耗 动力能耗 特殊能耗 总能耗
0:00 53.70 2.80 0.90 2.70 60.10
1:00 24.38 0.30 0.30 0.90 25.88
2:00 19.23 0.59 0.30 0.90 21.02
3:00 12.38 1.91 0.60 0.90 15.79
4:00 24.16 0.60 0.30 1.20 26.26
5:00 18.53 1.89 0.30 0.60 21.32
6:00 18.30 0.30 0.30 5.10 24.00
7:00 25.73 0.60 0.60 10.20 37.13
8:00 34.14 1.91 1.50 9.90 47.45
9:00 57.92 0.59 2.40 12.60 73.51
10:00 40.63 1.91 1.80 14.70 59.04
11:00 72.25 208.30 2.10 9.90 292.55
12:00 40.88 144.60 2.10 10.80 198.38
13:00 37.16 147.50 0.90 9.30 194.86
关键词：建筑节能；能耗统计；数据库
中图分类号：TU111.195
1 引言
1.1 研究背景
随着经济的快速发展和社会的进步，能源需求与供给之间的矛盾日益严峻，节能成为我国面临的重要工作。调查显示，消耗在建筑运行过程中的电能约为4000～4500亿度/年，占我国总发电量的23%左右。并且伴随城市化进程的不断推进和人民生活水平的提高，建筑能耗在全国能源消耗总量中所占的比例将最终达到33%[2]。建筑业现已和工业及交通业并为我国节能的三大领域。
1.2 建筑能耗数据库国内外发展现状
数据库是最新型有效的数据管理技术，在各行各业都得到了广泛应用。建立针对某一地区或具备某些功能的能耗数据库，是建筑节能工作进一步开展的基础。
美国在这方面已经取得了丰硕成果。美国能源部开发的CBECS和加利福尼亚州的CEUS是目前使用广泛的数据库[3]，在其大量数据的基础上开发的Energy Star等软件，已是建筑能耗基准评价的重要工具。
清华大学建筑节能研究中心在多年建筑节能诊断测试的基础上，构建了公共建筑能耗数据库[4]。直至2006年，该数据库已收录了484栋公共建筑的能耗档案。建立这一建筑能耗统计平台的目标是收集我国各类建筑物能耗的具体数据，以描述各类建筑的用能特点。
从长远的角度考虑，研究开发一个面向福建省，并基于Internet的网络化数据管理平台，并通过该平台收集和管理大量建筑的基本信息和能耗数据是十分必要的工作。
2 数据库功能分析
2.1 需求分析
在对建筑业主、建筑能耗信息管理部门和统计人员进行走访后，总结该数据库的需求信息：
（1）数据库的对象涵盖居住建筑和公共建筑。按住建部要求，居住建筑分为低层、多层、中高层和高层建筑；公共建筑按面积是否超过2000m2分中小型公共建筑和大型公共建筑，按功能分为办公建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑等。
（2）要收集的数据有2个方面：建筑基本信息和建筑能耗数据。建筑基本信息包括建筑名称、建筑面积、使用人数等；能耗类型包括水、电、柴油、天然气和可再生能源等。
（3）数据库系统具备分析处理功能，如计算单栋建筑的能耗指标，某一地区不同类型建筑总能耗的分类累加等。这些分析结果以图表的形式进行展示，并以Excel等软件的格式导出。
（4）数据库面向建筑业主及管理人员，设置多种不同权限的用户。管理员可设置其他用户的操作权限，升级系统等；建筑业主可查看自己的能耗数据，打印相关数据图表；各级主管部门可查看地区内所有建筑基本信息和能耗情况，在得到系统管理员授权情况下更改某些数据。
2.2 功能设计
总结需求，设计数据库系统具有如下功能模块：
（1）用户管理：根据职责分为省、市、县3级管理型用户，每一级管理型用户又分为管理员和审核员。加上建筑业主，系统一共七类用户。用户的功能分为业务功能和管理功能：业务功能包括录入建筑信息和能耗数据、审核建筑信息和能耗数据、数据上报、生成本级报表等；管理功能包括查看公告、编辑业主用户账号信息等。
（2）区域管理：对各行政区域进行管理，行政区域的信息包括区域名称、上级区域等。
（3）建筑基本信息管理。
（4）能耗数据管理：统计上报的建筑能耗逐月数据。建筑能耗数据上传过程中需要各级审核员逐级审核，减少数据库内的错误数据。
（5）统计报表图表管理：在完成的建筑基本信息和建筑能耗数据基础上，生成相关的统计报表图表，如：单栋建筑的年度逐月能耗图、年度总能耗图；建筑基本信息分类汇总表；年度能耗统计汇总表；建筑能耗统计分类综合表等。
3 数据库管理工具的选择
用于建立数据库的工具众多，应用较为广泛的有桌面数据库Access、FoxPro，和应用于大型数据库的Oracle、SQL Server等。其中，SQL server等大型数据库管理系统，把面向对象技术与关系数据库系统相结合，从而建立对象关系数据库（ORDBMS）。ORDBMS数据库都基于客户机/服务器模式，具有较高的灵活性、通用性和兼容性，用户界面方便灵活、功能强大；具有网络连和分布式处理功能及良好的开放性；拥有跨平台的开发接口及开发软件的支持。SQL Server 2005是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能（BI）工具提供数据管理，是市场上的主流数据库管理系统之一。福建省建筑能耗数据库的建成目标是基于网络的大型数据库管理系统，选用SQL Server 2005作为后台数据库较合适。
4 数据库的结构设计和建立
4.1 数据库概念结构设计
概念结构设计就是将用户需求抽象为信息结构（概念模型）的构建。该数据库模型采用比较实用的“实体-联系方法”（Entity-Relationship-Approach）构建概念模型，简称E-R方法。以本数据库的建筑基本信息和建筑能耗信息为例，其局部E-R图如图1和图2所示。
4.2 数据库逻辑结构设计
逻辑结构设计是把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用数据库管理系统（DBMS）产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。本数据库采用的是关系模型，将概念模型转化为关系结构模型，即设计一系列二维表。该数据库的基本表包括：用户信息表、用户角色表、行政区域划分代码表、建筑基本信息表、分类分项能耗字典表、分类分项能耗拆分结果逐年汇总表、分类分项能耗逐地区汇总索引表及分类分项能耗逐地区汇总值表。以建筑基本信息表为例，如表1所示。
图1 建筑基本信息实体E-R图 图2 建筑能耗信息实体E-R图
4.3 数据库的建立
该数据库采用IBM 3850X5作为网络服务器。创建数据库前，先创建一个SQL Server注册以便连接到要管理的数据库服务器上。然后在创建好的服务器上创建数据库。创建好数据库之后，使用表设计器建立了数据表，并定义相应主键。在表的基础上可建立相应的视图，该数据库中，以视图的形式存放不同建筑的基本信息、能耗数据和统计图表。
5 福建省建筑能耗信息管理系统简介
在上述数据库建立的基础上，进一步研究开发了福建省建筑能耗信息管理系统。该系统于2009年7月初部署完成，并投入使用。系统登录后的主界面见图3，系统基本信息录入界面见图4，建筑逐月能耗展示见图5，区域分类能耗展示见图6。
图3 系统登录后主界面
图4 系统建筑信息管理界面
图5 建筑年度逐月能耗图
图6 区域年度总能耗对比图
6 小结
阐述了福建省建筑能耗数据库的设计过程，介绍了数据库需求分析、管理工具选择和结构设计，并介绍了在其基础上开发的福建省建筑能耗信息管理系统。该数据库系统是在建筑节能监管体系的背景下开发，利用该系统可以采集分析福建省各类建筑的基本信息及能耗数据，有利于掌握本区域建筑的用能情况，分析福建省各类建筑的用能特点。
参考文献：
[1]李运华.大型公共建筑运行能耗测试、评价与数据库管理系统开发[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006.
[2]唐桂忠，张广明.公共建筑能耗监测与管理系统关键技术研究[J].建筑科学，2009，25（10）：27-30，73.
[3]郑晓卫，潘毅群，黄治钟.国内外建筑能耗基准评测工具的研究与应用[J].上海节能，2008（6）：31-35.
关键词：大型公共建筑；用电分项计量；能耗监测
0 引言
随着大型公共建筑节能事业的发展，分类能耗数据的计量作为建筑节能的一项重要工作在各地开展起来。目前，据国家有关部门统计，国家机关办公建筑和大型公共建筑每平方米建筑面积年平均耗电量为85.4度，约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米耗电量是普通居民的10～20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。耗电密度高是这类建筑的特点之一，也是节能重点。
实践中发现，我国大型公共建筑中普遍仅安装1～3块收费电表，从这些电表获取的信息无法为节能工作提供完整基础数据，目前面临的主要问题有：1）电耗分拆数据不可靠；2）供电局提供数据缺乏实时性；3）无法客观反映实际节能效果。为了推动大型公共建筑分项能耗系统建设的发展，结合我国大型公共建筑用电分项计量设计的安装要求，本文在总结国内已有成果和经验基础上，对建筑用电数据分类模型、建筑用电分项计量系统及其关键技术展开研究。
1 建筑用电数据分类模型
图1.1 用电分项计量模型
建筑能耗分类模型最重要的原则是统一性，即所有建筑采用同样的标准。为了实现统一性，必须在各个建筑之间建立统一的用能分类方法。本文将建筑的用电分为：暖通空调、一般照明插座设备、一般动力设备、特殊功能设备4大类。其中，从实用性出发，对暖通空调系统节点进行了较为细致的划分。通过调研和试验，结合国家导则要求，建立了我国大型公共建筑能耗数据模型，如图1.1所示。
2 建筑用电分项计量回路设计方法
为了获得用电原始数据，需要安装用电计量表。在充分利用现有配电设施和低压配电监测系统，结合现场实际情况，合理设置计量表计、计量表箱和数据采集器的数量和位置。需要设置分项计量表计回路包括：变压器低压侧出线回路、单独计量的外供电回路、特殊区供电回路、制冷机组主供电回路、单独供电冷热源系统泵回路、集中供电的分体空调回路、照明插座主回路、电梯回路、其他应单独计量的用电回路。
以上配电回路是一般常见的配电方式，所供电设备为单一功能。而有些回路配电是将不同类别的用电设备混合一起，这样就给分项计量带来困难，这时需要根据楼宇配电情况灵活配置，使配置的分项计量系统尽可能正确真实的反应各分项能耗，又将其配置成本控制在预算的合理范围内。方法如下：
（1）根据建筑物所配变压器数量考虑设置多功能电能表数量，设置多功能电能表的变压器应是负载率最大且长时间投入运行，负载率低于20%的变压器原则上不设置多功能电能表，考虑到分项计量系统的成本，若变压器数量为2台，则均设置多功能电能表，若变压器数量大于2台，则选择负载率最高的以照明为主的变压器和以空调为主的变压器各1台，安装2块多功能电能表，其余变压器安装普通三相电能表。
（2）三相平衡设备应设置单相普通电能表，照明插座供电回路宜设置三相普通电能表。一般风机、水泵等380V供电的用电设备都是三相平衡设备，这种设备运行时每相电流大小基本一样，变化很小，其消耗的总电能可以用单相电能表数据乘以3而得到。而照明插座主回路不是三相平衡回路，需要设置三相电能表。
（3）总额定功率小于10kW的非空调类用电支路不宜设置电能表。此规定主要目的是限制表计设置的数量，尽量减少分项计量成本。但若小于10KW的回路是具有代表性的典型回路，对分项计量数据有非常重要意义，则根据需要设置。
（4）当无法直接安装电能表时，应采用加法或减法原则，间接获取电耗数据，其他无法直接获取电耗数据的回路均应采用间接获取的方法。
分项用电计量表设置的加减法原则：A1～m、B1～n、C1～k分别代表a、b、c三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。
3 建筑用电分项计量系统数据处理流程
建筑用电分项计量系统软件由数据采集传输子系统、数据处理与存储子系统、数据展示分析子系统以及数据上报子系统等各子系统构成。
（1）数据采集传输子系统
能耗数据采集传输系统包括硬件防火墙、路由器、交换机、通信前置机、Internet网络及数据采集器等组成。建筑能耗数据采集传输系统从该系统区域内的数据采集器中取得数据，同时可以接收来自区域内数据中转站转发的能耗数据。建筑能耗数据采集传输系统使用国家标准数据协议，接收通过Internet网络传输来的建筑能耗数据，并存储其数据库内。
（2）数据处理与存储子系统
数据处理与存储子系统是建筑能耗监测系统软件的核心部分，对数据采集子系统接收到的有效数据包进行校验、解析和处理，对采集时间进行统一规范，根据各配电支路安装的计量仪表情况建模，并根据构造的用能模型对原始数据进行拆分计算，从而得到分项能耗数据，将原始的能耗数据和通过计算得来的分项能耗数据存储到数据库中。
（3）数据展示分析子系统
数据展示分析子系统主要由WEB服务器和工作站组成。其中，WEB服务器主要是为客户端的浏览服务；工作站供监测中心工作人员配置建筑信息以及查询各个监测中建筑的能耗消耗情况以及能耗对比情况。
（4）数据上报子系统
数据上报子系统主要通过定时任务调度自动从数据中心数据库中提取能耗分类分项数据，合并整理打包后发送到上一级的数据中心。数据交换格式为压缩的XML数据包。数据上报子系统主要包括数据提取、数据打包、数据上传、接收反馈结果等功能。
4 建筑用电分项计量应用实例
下面就某大学为例，详细说明用电分析计量监测系统的技术选择、具体实施以及在实际建筑中是怎样实现其各种功能的。
（1）计量装置的安装
根据现场需求配置相应表计；对重要和有节能潜力的回路要配置多功能电力监控终端（测量电压、电流、电度、功率等参数，有遥控、遥信、遥测及定时控制功能）。在变电所低压配电柜及楼层配电箱上嵌入式安装多功能电力监控终端；在宿舍集中安装单相多功能电力监控终端。
（2）软件显示界面
所有综合楼分项计量显示界面和宿舍楼每个宿舍的实时功率和本月电度。
（3）电能质量监测
以实时监测的有功功率、电量、功率因数等实时数据为依据，进行变压器负荷率分析、配电网各级负荷和线损分析，有效防止偷电、漏电等情况的发生，并且有针对性的对配电系统进行优化。图4.1显示的是管理楼变电所1#低压总进线的电能质量监测界面：
5 总结
本文分析了我国用电分项系统建设在发展中存在的问题，提出了建筑用电数据分类模型、分项计量回路设计方法以及分项用电计量表设置的加减法原则。研究了建筑用电分项计量系统结构框架，分析了数据采集、输送、分析、储存系统的组成及原理。本文研究成果可应用于全国的大型公共建筑节能领域，对建筑节能具有重要的意义。
参考文献：
[1]颜浩.节能建筑的经营与合同能源管理[J].建筑节能，2007，35（6）：1-4.
[2]周中，温伯银，杜运东.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气，2010，6.
关键词：电气 ， 系统，大型公建，节能
【 abstract 】 this article through to the energy consumption in the large public monitoring application, analysis of the system in the electrical function and influence.
Keywords: electric, system, large-scale public, energy saving
中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
在当今世界能源日益紧缺的前提下，人类社会在更努力地开发新能源，尽可能地节约能源，降低能源的消耗。《公共机构节能条例》中明确指出：公共机构应当实行能源消费计量制度，区分用能种类、用能系统实行能源消费分户、分类、分项计量，并对能源消耗状况实行监测，及时发现、纠正用能浪费现象。
能耗监测系统是通过对建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现建筑能耗的实时监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。
该系统由数据采集系统、数据传输系统、数据中心三部分组成。监测数据主要包含两个方面的内容：分类能耗和分项能耗。其中，分类能耗是指根据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。分项能耗是指根据建筑消耗的各类能源的主要用途划分进行采集和整理的能耗数据。
分类能耗
1. 用电量
2. 用水量
3. 燃气量
4. 集中供热耗热量
5. 集中供冷耗冷量
6. 其他能源
其中分析用电量可以得到以下分项能耗：
1. 照明插座用电
2. 空调用电
3. 动力用电
4. 特殊用电
实例应用：
某商场基本信息
建筑面积（m2）：22000
建筑层数：地下1层；地上4层
变压器：3台 1000KVA
功率因数: 0.93/0.94/1.00
以下是供电局采集的数据:
2009年：用电量7699210（kWh），单位建筑面积用电量350（kWh/（m2•a））
2010年：用电量7452783（kWh），单位建筑面积用电量339（kWh/（m2•a））
2009~2010年逐月用电量
根据分项能耗的要求，我们对3台低压柜的28条低压出线回路进行了监测。
共设了内置多功能表3台（可计量无功，谐波），三相电能表28台。
冷量表1台（本工程不涉及热量表），数据通讯网关1台。
将电能表箱直接设于变配电房内，方便监测及走线。当采集后的用能数据通过RJ-485双绞线传输到数据通讯网关，数据通讯网关再通过网络端口将能耗数据传输到远程能耗监测数据中心的服务器，由服务器实现能耗数据的分类存储，并能将能耗数据到互联网，用能单位及上级单位可以通过远程WEB访问实时了解建筑用能情况。
照明插座用电：
1） 该建筑插座用电设备主要包括台式电脑、复印机、打印机、传真机、饮水机及其他临时插座用电设备，上班时间由使用人员自行开启。
2） 商场区域照明主要采用T5荧光灯和双U型节能筒灯两种灯具形式，T5荧光灯单管功率为14W，节能筒灯单盏功率为13W。超市区域照明采用T5荧光灯，单管功率为28W。商场内办公室照明采用T8荧光灯，单管功率为40W。
3） 室外照明采用射灯，室外照明总安装功率为19.2kW。
4） 照明控制方式：商场及超市区域照明为手动控制，一般早上上班由工作人员自主开启，晚上下班手动关闭；办公室照明及插座用电设备一般早上上班时由员工自主开启，下午下班时手动关闭。室外景观照明为定时控制，不同季节根据天气情况设定开启时间。
空调用电：
1） 空调冷源系统设置在地下一层，共3台螺杆式4机头冷水机组，单台机组总制冷量为1305 kW，总装机容量为3915 kW，每台输入功率为4×90kW；冷冻水泵共4台，单台功率45kW；冷却水泵共4台，单台功率45kW；冷却塔置于屋顶，共六组，风机电机功率为7.5kW/台。
2） 空调冷冻水系统为一次泵系统，冷冻水供回水温度为7/12℃，冷冻水供应商场以及超市两个区域。系统采用两管制，水平管路同程。冷水机组和水泵分别并列后通过管道相连。
3） 空调风系统为一次回风全空气系统，每层均设置四台空气处理机组。其中三台额定制冷量为458.7kW，电机输入功率为11kW；另外一台额定制冷量为394.8kW，电机输入功率为11kW。四层设有新风机，新风由新风机引入，送至各楼层空调机房与回风混合，经空气处理机组热湿处理后送至空调区域。全年没有根据季节调节新风比和新风量。
动力用电：
1） 该商场配有货梯2台，扶梯6台，平板梯1台。货梯功率为11kW/台；扶梯功率为11kW/台；平板梯功率为11W/台。所有电梯均未设变频控制装置。
2）该商场设有一台生活水泵供应商场日常用水，水泵功率为5.5kW。
从监测结果以及供电局提供的资料分析，
该建筑为商场类建筑，建筑内空调系统主要3~11月运行（其他时段根据需要开启）而照明和电梯设备全年运行。从2009~2010年逐月用电量统计结果，可以看出，6~10月份用电量较高，因为这段期间空调系统运行时间较长，且负荷率较高。此外，1月份用电量也很高，这主要是源于节假日（圣诞、元旦、春节）商场客流量的增加带来的用电量的增加。2~4月和11月用电量较低，因这段期间属于非空调季，室内外气温比较舒适，且节假日较少，空调系统开启时间较短。
将2009~2010年逐月用电量同期相比，可以看出，该建筑用电量有增有减，这与客流量和室外气温有直接关系。整体来看，月用电量呈下降的趋势，说明该建筑在节电方面实施效果较好。但2010年6~8月用电量呈增加的趋势，这与空调系统用能关系较大，因此空调系统能耗仍为今后节能的重点。
根据以上种种分析，发展能耗监测的意义在于通过对各种能源的数据统计，分析建筑物在能源使用上的优势与不足，从而去完成能源的充分利用。但现如今能耗监测，仅仅还处于起步阶段，鉴于各方面的客观制约，大规模去普及化，还有很长的一段路。伴随着应用的同时，建立一套有效的管理体制，也是当前勿需质疑的任务之一。总之，在当今世界倡导绿色节能的主流下，能耗监测可以为绿色建筑提供一种有效的评价标准，有利于推动可持续发展。
【参考文献】
1. 工业与民用配电设计手册
关键词：机关办公建筑 公共建筑 能耗监测
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0109-01
1 概述
目前全国在广泛推进节能减排工作，随着社会的发展全社会对能耗需求越来越高，节能的意识也从国家贯彻到各级政府及每个公民。社会生产生活需要有能耗，如何在全面保障社会生产生活的前提下降低能耗，让能耗更加合理，这就是当下要做的事情。
天津市的所有公共建筑需要进行能耗的监控与监测。如果要做好能耗的管理与控制，就需要对这些建筑的耗能情况进行采集与分析。随着公共建筑的不断出现，能耗的监控与检测越来越重要，未来的发展趋势将是对所有公共建筑及设施进行能耗的监控与管理。
2 建设目标
运用计算机控制、通讯网络、数据库、智能计量和采集等计算机技术，以服务于天津机关办公建筑和大型公共建筑能耗采集和分析为主要目的，通过对各类能耗数据的采集，建立一个分布于天津市行政区域内所有机关办公建筑和大型公共建筑的能耗采集网络，为公建能耗的分析和节能趋势分析提供服务的，具有先进水平的建筑能耗监控分析系统。
系统主要实现以下目标：（1）设计、建立能耗监控数据库；（2）建设各类数掘传输系统；完成信息中心与各监控点的网络连接；（3）搭建建筑能耗采集的基础设施建设、运行状况监控系统；（4）搭建建筑能耗采集设备的预警及报警系统及应用平台；（5）输出工作所需的文字报告和数据报告；（6）实现对建筑所属单位开放的能耗查询系统；（7）对现有系统历史数据进行保留，并转化到新系统中；（8）最大限度的保证原有投资。
3 设计、开发原则
（1）实用性与先进性的统一；（2）紧密围绕能耗监测管理的业务；（3）注重系统易操作与标准化的特点；（4）保证系统具有开放性、可扩充性和较长的使用期；（5）遵循安全性、保密性和共享性的原则；（6）继承性原则：系统在设计过程中要充分考虑继承不卧利用己有的硬件设备和开发完；（7）成的软件系统，在原有基础上进行整合，在整合的基础上提高；（8）系统设计需要遵循可持续、可操作的原则，系统采用分级结构逐级上传数据，并由各中心及区县二级平台汇总后上传到数据中心。
4 编制依据
（1）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》；（2）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》；（3）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》；（4）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》；（5）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》；（6）《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书》。
5 业务需求
（1）监控系统软件提供建筑能耗信息、查询实时监控情况、历史监测数据、监测点信息。（2）采用基于B/S架构的设计和开发，客户端使用浏览器完成全部操作。（3）支持预警和报警，报警方式包括短信报警、邮件报警，报警范围和对象可自由设定。（4）具备独立的能耗数据采集平台，数据采集的内容及格式符合国家要求及天津市关于建筑能耗的有关规定。（5）以动态图形方式实现公共建筑能耗状况。（6）支持与GIS系统的接口，将建筑能耗信息传输到GIS系统中。
6 系统体系构架
（1）硬件及网络系统技术架构。虽然从能耗监测系统总体结构上看，全系统分为现场数据采集系统、区县级数据中心、市级数据中心，但考虑到区县级数据中心与市级数据中心之间数据传输网络以及相关的数据传输技术简单，因此硬件及网络系统技术主要考虑的目标集中于现场数据采集系统、区县级数据中心层面。（2）软件体系构架。能耗监测应用软件系统采用成熟、标准的J2EE企业平台架构搭建，具有高扩展性、可用性、安全性、可伸缩性、可靠性及跨平台运行等优点。为了适应应用环境复杂、业务规则变化、系统扩展的需要，采用多层次松耦合结构、组件复用技术、一体化的安全模型以及统一的数据引擎，使得系统具备良好的适应性及弹性。应用软件系统自底向上可分为数据层、服务层、业务层、表现层四个层次，各个层次间通过标准化的程序接口、服务接口实现，达到系统松耦合及模块复用的目的。系统总体技术架构参见“图1能耗监测系统总体技术架构图”。
文献标识码：A文章编号：16749944（2016）12021702
1引言
建筑能耗与工业能耗、交通能耗为我国社会能源消费的三大领域，各类建筑能耗总量已接近社会总能耗的30 %[1～3]。在建筑围护结构中，门窗系统虽然所占面积最小，但其保温隔热性能最差，通过门窗损失的热量最大[4，5]。因此门窗是影响建筑能耗的主要因素之一，是建筑节能课题中重要的研究方向。
2物理模型及参数设置
模型：平面为5 m×5 m，3层的层高都为3 m；窗户规格为1 m×1 m；门1.58 m×2 m，木质门，厚25 mm ；混凝土墙体，厚200 mm。具体模型如图1所示。
参数设置：气象参数：铜仁地区；运行时间： 1/1～12/31；计算负荷设计日：1/21（冬季），7/21（夏季）；外墙为200 mm重型混凝土；外窗和天窗的材料为3 mm厚玻璃；室内热源：人员3人；灯，15 W/m2；设备负荷10 W/m2；换气次数：1次/h；设定房间空调温度：20 ℃（冬季）25 ℃（夏季）；添加空调系统：理想的空调（COP=1）；计算夏季空调负荷和冬季采暖负荷：20 ℃（冬季）25 ℃（夏季）。
3结果分析
3.1年能耗比较
图2为窗户安装不同玻璃条件下整栋建筑全年能耗对比情况。由图可知，安装单层玻璃时，建筑的全年能耗为367.5kW?h/年；双层中空玻璃时整栋建筑的全年能耗为334.7kW?h/年，相比较下，双层玻璃的全年能耗降低38.2 kW?h/年，降低比例为3.7 %。
3.2空调装机容量比较
图3为单双层玻璃时夏季空调的装机容量比较情况。从图中可以看出，单层玻璃时，空调的装机容量为8037.8W；双层中空玻璃时装机容量为7534.6W。比较可知，双层玻璃时，空调的装机容量降低503.2W，降低幅度达6.3 %。
4结论
由上述研究可得出以下结论。
关键词：大型公共建筑；建筑能耗统计； 建筑用能特征
Abstract: This paper based on Zaozhuang City public buildings survey data, by analyzing the objective description of large public buildings such as office buildings, shopping malls and hotels, energy levels and energy consumption characteristics, from a macro understanding of the local large-scale public building energy consumption of the status quo.Key words: large-scale public buildings; building energy consumption statistics; building energy use characteristics
中图分类号：TU111.19+5 文献标识码：A文章标号：
1.引言
建筑耗能与工业耗能、交通耗能被称为我国能源消耗的三大“耗能大户”，我国当前的房屋建设规模堪称世界第一，房屋建筑规模已超过所有发达国家。据统计，建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到30％，且仍将继续增长。我国目前城镇民用建筑运行耗电占总发电量的25％左右，北方地区城镇供暖消耗的燃煤占我国非发电用煤量的15％～20％，这些数值仅为建筑运行所消耗的能源。因此，建筑节能对于促进能源、资源节约和合理利用，缓解能源、资源供应与经济社会发展的矛盾具有举足轻重的作用。
在建筑能耗中，公共建筑能耗所占的比重不断增长，已达60%以上，是建筑能耗快速增长的最主要原因。当前，大量新建公建中，大型公建比例不断提高，档次越来越高，导致能耗大幅度升高，是公共建筑的能耗大户。大型公共建筑能源消耗量大，管理集中，可能的节能潜力大，应作为建筑节能的重点。
2.大型公共建筑能耗统计概况
本次统计是对枣庄市所辖区域内既有国家机关办公建筑和大型公共建筑。机关办公建筑是指各级党委、政府、人大、政协、法院、检察院等国家机关使用的、财政全额拨款的办公建筑；大型公共建筑是指单体建筑面积2万平方米以上的写字楼建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑、交通运输用房及其他公共建筑。统计内容：主要包括建筑详细信息、电耗量、煤耗量、燃气耗量、集中供热及供冷量、太阳能热水系统集热器面积、太阳能光伏发电量等内容。
截至当前，共收集了3000平方米以上国家机关办公建筑、20000平方米以上的大型公共建筑共计100栋，总面积136.14万平方米，其中3000平方米以上国家机关办公建筑90栋，面积90.3万平方米，20000平方米以上大型公共建筑10栋，面积45.84万平方米。国家机关办公和大型公共建筑年代和分类统计情况见下表：
国家机关办公建筑和大型公共建筑年代统计情况
根据以上两表， 从年代上看2001年至今的机关办公建筑和大型公共建筑所占比例较大，分别占各项总量的60%和57.78%，从类型上看，机关办公建筑在数量上占比例较大，占所有建筑总量的90% ，面积占总面积的66.32%；大型公共建筑中商场建筑、宾馆建筑所占比例较大，写字楼比例较小。
3.大型公共建筑能耗现状分析
根据统计结果得到，枣庄市3000平方米以上国家机关办公建筑（90栋）的总能耗折合15653.6.64吨标准煤 ，其中电力折合13572.37吨标准煤，煤炭538.61吨，天然气706.49吨标准煤，液化石油气9.95吨标准煤，集中供热耗热量折合826.19吨标准煤，全年单位建筑面积总能耗17.3千克标准煤/平方米，其中电力15.0千克标准煤/平方米。大型公共建筑（10栋）的总能耗折合16622.57吨标准煤 ，其中电力折合7459.87吨标准煤，天然气856.41吨标准煤，集中供热耗热量折合8306.29吨标准煤，全年单位建筑面积总能耗36.3千克标准煤/平方米，其中电力16.3千克标准煤/平方米。具体耗能统计情况见以下表:
国家机关办公建筑能耗信息统计表
根据上表数据可以看到，电力是全年耗能最大的，国家机关办公建筑电力耗能占其全部能耗的约86.7%，大型公共建筑电力耗能占其全部能耗的44.88%，能源消耗方面电力消耗是大户，煤炭、天然气消耗较少，另外大型公共建筑的煤炭消耗为零，这说明我市大型公共建筑已基本不再使用燃煤作为建筑使用能源，多用电力作为主要能源。
本次统计7兆瓦以上燃煤锅炉房5个，热电厂2家，供热面积293.14万平方米，燃料消耗量7.65万吨标准煤，总耗电量2387.21万千瓦时，总供热量895.84万吉焦，其中购热量224万吉焦，总耗水量960.85万吨。单位建筑面积集中供热耗能量28.8千克标准煤/平方米。
4、总结
本研究通过对枣庄地区公共建筑能耗统计数据进行整理和统计分析，描述性分析了当地大型办公类、商场类及宾馆酒店类建筑的用能水平及特点，提高了对当前枣庄地区大型公共建筑的能耗现状的宏观系统认识。对于大型公共建筑而言，能源消耗情况非常复杂。建筑物的空调、照明、办公设备耗电三者性质不同。例如空调系统用电决定于运行方式和物业管理水平，而照明和办公设备用电则在很大程度上和建筑使用者的节能意识有关。对上述三者应采用不同的政策和管理手段。由于建筑物实际能耗和使用条件、入住率、设备效率衰减等诸多因素相关，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，确定差异如何形成，明确进一步的节能潜力。
参考文献：
[1]枣庄市公共建筑节能改造“十二五”专项规划
[2]薛志峰.公共建筑节能.北京：中国建筑工业出版社，2007
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