慈溪大剧院能源管理系统方案.doc

上海摩点智能科技有限公司上海摩点智能科技有限公司 ShanghaiShanghai MopointMopoint IntelligenceIntelligence TechnolgyTechnolgy Co Ltd Co Ltd ShanghaiShanghai MopointMopoint IntelligenceIntelligence TechnolgyTechnolgy Co Ltd Co Ltd ShanghaiShanghai MopointMopoint IntelligenceIntelligence TechnolgyTechnolgy Co Ltd ShanghaiCo Ltd Shanghai MopointMopoint IntelligenceIntelligence TechnolgyTechnolgy Co Ltd Co Ltd ShanghaiShanghai MopointMopoint IntelligenceIntelligence TechnolgyTechnolgy Co Ltd Co Ltd 慈慈溪溪大大剧剧院院能能源源管管理理系系统统技技术术方方案案书书 目目 录录 1 项目背景及概况 1 2 现状及能耗需求分析 3 3 解决方案概述 5 3 1 能耗监测系统 5 3 2 中央空调机房集中管理及节能系统 6 3 3 智能环境控制系统 6 3 4 能源管理专家分析系统 7 4 设计依据及规范 8 4 1 设计依据 8 4 2 电能量管理系统应遵循的相关规范 标准 8 4 2 建筑能耗监测系统应遵循的相关规范 标准 10 5 建筑能源管理系统设计方案 11 5 1 能耗监测系统设计方案 11 5 1 1 变配电室计量装置改造方案 12 5 1 2 楼层配电柜计量装置改造方案 14 5 1 3 监控中心通讯柜配置方案 15 5 1 4 能耗监测系统设计方案 15 5 1 5 系统技术指标 23 5 1 6 客户收益 23 5 2 中央空调机房集中管理及节能方案 23 5 2 1 节能原理 23 5 2 2 与传统的 PID 简单变频的区别 27 5 2 3 系统概述及节能前景分析 27 5 2 4 系统设计方案 30 5 2 5 节能估算及系统预算 32 5 2 6 系统的管理功能 37 5 2 7 系统的施工改造 38 5 2 8 系统的综合优势 38 5 3 智能环境控制系统设计方案 39 5 3 1TS BUS 智能家居控制系统介绍 40 5 3 1 1TS BUS 智能家居控制系统简介 40 5 3 1 2TS BUS 智能家居控制系统 提高您的生活品质 40 5 3 2TS BUS 智能家居控制系统的主要控制功能 41 5 3 2 1 主要控制设备 41 5 3 2 2 主要控制功能 42 5 3 3 总裁办公室设计方案 43 5 3 3 1 办公室门口 43 5 3 3 2 办公室内部 43 5 3 3 3 安防系统控制 44 5 3 3 4 火灾报警 45 5 3 3 5 远程电话控制 45 5 3 3 6 环境监测 45 5 3 4 产品简介 45 5 3 4 1 TS BUS 驱动器 45 5 4 建筑能源管理平台系统集成 46 5 5 建筑智能化典型案例 48 5 5 1 案例介绍 48 5 5 2 集成系统实现的功能 49 5 5 3 项目对比 50 6 计划进度 52 6 1 能耗监测系统计划进度 52 6 2 中央空调机房集中管理和节能系统计划进度 53 6 3 智能家居控制系统计划进度 53 7 质量保证与售后服务 55 7 1 质量保证 55 7 2 售后服务 55 7 3 培训 55 7 4 关于长期提供备品备件和工程文档资料的承诺 56 1 1 项目背景及概况 项目背景及概况 慈溪大剧院总建筑面积 40894 其中地下建筑面积 15894 地上分剧场和影院两个部 分 剧场部分包括 1 个 1158 座的大剧场 其中池座 938 人 楼座 220 人 1 个 500 座的多功 能厅 影院部分包括 1 个 400 座 MAX 影院 6 个中小影院 整个地下室连为一体 作为地下车 库及设备房使用 地上四层 除五台外 建筑总高度不超过 24 米 地下车库高 5 4 米 整个 建筑夏季供冷 冬天供热 本工程总设备安装容量为 7199kW 总计算负荷为 5399kW 其中二级负荷安装容量为 4300kW 消防负荷安装容量为 1656kW 设计变压器安装容量为 5700kVA 平均变压器负荷率为 65 本工程剧场 含多功能厅 部分 办公及舞台机械灯光音像等设备用房冷热源采用多联机 室外及至于屋顶 其余功能用房冷热源采用双能源溴化锂机组 冷源选用 2 台 1163kW 双能源 溴化锂机组 冷冻水供回水温度 7 12 设 2 台冷冻水泵 每台容量 230m h 杨程 随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展 对建筑物的结构 系统 服务及管理的 最优化组合的要求越来越高 要求提供一个合理 高效 节能 舒适的工作环境 节能是一项 基本国策 也是建筑电气设计全面技术经济分析的重要组成部分 建筑能源管理系统正是顺应 了这一潮流 它的建立 对于大型建筑物机电设备的正常运行并达到最佳状态 以及防火与保 安都提供了有力的保证 同时 依靠强大软件支持下的计算机进行信息处理 数据分析 逻辑 判断和图形处理 对整个系统作出集中监测和控制 通过计算机系统及时启停各有关设备 避 免设备不必要的运行 又可以节省系统运行能耗 这样 建筑能源管理的主要目的就是 提高 系统管理水平 节省运行能耗 就空调系统而言 是现代化建筑物的耗能大户 也是节能潜力最大的设备 从统计数据来 看 中央空调系统占整个建筑耗能 40 50 而大楼装有建筑能源管理系统以后 可节省 能耗约 25 节省人力约 50 出现故障 能够及时知道何时何地出现何种故障 使事故消 除在萌芽状态 当前随着建筑物规模增大 标准提高 建筑物机电设备的数量也急剧增加 这 些设备分散在写字楼的各个楼层和角落 若采用分散管理 就地监测和操作将占用大量人力资 源 有时几乎难以实现 如采用建筑能源管理系统 利用现代的计算机技术和网络系统 实现 对所有机电设备的集中管理和自动监测 就能确保建筑物内所有机电设备的安全运行 同时提 高建筑物内人员的舒适感和工作效率 2 2 现状及能耗需求分析现状及能耗需求分析 慈溪大剧院设计有较完整的变 配电系统 照明系统 暖通系统 安防系统 BA 系统 等 但是各个系统运行 操作方式复杂 设备种类繁多 效率不高 各个系统相互独立 值班人员无法知晓各个子系统的具体运行情况 造成系统不必要的能源浪费 对突发的紧 急状况 不能快速做出处理与解决 造成设备损坏 影响正常供电 网络与信息系统在应 对各种威胁下 不具有足够的抗攻击能力 降低系统数据安全性 系统专业化 没有适合 剧院的相关管理功能 系统人机界面不够友好 操作不够人性化 难以提高操作效率 如剧院的管理方缺乏详实可靠的数据支撑 无法实现更多的智能化的管理 因此 建 立一个集供配电监控 能耗监测和环境管理于一体的完整的能源管理解决方案势在必行 充分详实的数据资料是一切决策的基础 对各个环节的能源消耗进行精确的计量和管理是 主动有效的节能增效行动 因此能源管理系统需通过装设计量装置和能耗监测系统的方法完成 对剧院内的能源使用情况的全面监视和跟踪 完整记录电能在各时间点的使用方及去向等 从而洞悉剧院内能源消耗的三维立体全景数据 为剧院能源管理提供切实可靠的数据库平台 能源使用的安全性是剧院一切行为的基础 剧院内照明及变频通风设备 计算机及 UPS 等 设备给剧院电网带来大量的谐波 导致电网电压的波动 闪变等不安全因素 火灾 消防联动 也是剧院管理提出的最基本要求 能源管理平台必须能对这几项能源使用安全防范事项作出必 要的监测 在发生异常时能快速反应并发出警报 以便及时将事故控制在萌芽状态 在满足了正常的运营后 能源管理平台应在剧院的节能增效方面带来看得见的效果 在之 前采集到的全景数据的基础上 平台的专家分析系统应能对现有的电能消耗情况进行准确分析 发现不合理的耗费与能源流失 建立能源使用新模型并进行效果预测 在推行新能源使用模式 后对使用效果进行验证 同时在不断的数据积累过程中 发现更多的节能机会 为剧院后期的 调整与改扩建提供更优化的能源供应 管理方案 3 3 解决方案概述 解决方案概述 依据项目设计要求和客户的需求 我公司为剧院管理方提供了一套针对剧院内所使用的能 耗数据及环境数据进行综合管理 分析和控制 以达到能源消耗可视化 能源使用安全化 节 能增效管理化的整体解决方案 剧院的能源管理系统主要分为能耗监测系统 中央空调机房集中管理及节能系统和智能环 境控制系统和能源管理专家分析系统四大模块 3 13 1 能耗监测系统能耗监测系统 目前能源短缺现象日益突出 节能降耗已经成为全社会关注的热点 同时各行业在提高生 产设备自动化的同时 也在进一步加强管理的高效性和精细化程度 能耗监测系统是上海摩点智能科技有限公司根据国内市场最新需求研制的一款针对建筑物 电 暖等能源消耗情况进行监测与分析的完整解决方案 系统利用有线 无线网络技术 对建 筑物各项能源消耗进行分类分项监测 并实时上传到相应的数据中心 使能耗监管工作变得更 加快速 直观 有效控制建筑能源的浪费 同时 所采集的数据可为建筑能源管理提供更直接 的参考价值 建筑用电模型如下图所示 建筑能源管理系统可支持通过低压智能仪表统计各区域在不同时段的综合单位耗电量 电 能消耗时间分布 功率因素的波动数据等并结合大型能耗设备的使用频率 对实际电能消耗数 据进行分析 通过成本分析寻找降低能源成本的途径和说明成本波动的原因 并能够提供能耗 预测 为建筑管理的计划制定以及供配电系统未来的发展规划提供数据及分析依据 其主要包括 能耗越限管理 对于各回路实时功率进行观察统计 对于越限负荷进行告警并统计越限幅 度及区间 能耗统计汇总相关报表 生成能耗统计报表 日用电量统计报表 月总用电量统计报表 年用电量统计报表 各区域 负荷能耗统计报表等 能耗对比分析相关报表 生成同比分析表 环比分析报表 占比分析报表等 单位能耗分析相关报表 生成单位业务量能耗分析报表 单位面积能耗分析报表等 3 23 2 中央空调机房集中管理及节能系统中央空调机房集中管理及节能系统 由于中央空调系统是能耗很高的大型系统 且本项目是公共建筑 考虑到长期运行的能耗 成本 随着今后能源价格的不断上涨 企业的运行能耗将越来越高 降低中央空调系统的能耗 能为用户创造显著的节能收益 实现运行使用中的节能更是利国利民利己的举措 同时鉴于中央空调系统的复杂性 为中央空调系统提供强大的便捷操作和完善的管理功 能则是每个大型项目所必需的 从而避免系统在人为操作上的不同所导致的巨大能耗差异 3 33 3 智能环境控制系统智能环境控制系统 TS BUS 建筑环境监控系统是基于 KNX EIB 总线标准和 EnOcean 自获能无线传感技术设计 的智能建筑电气控制系统 是由上海摩点智能科技有限公司从节能增效角度出发 对建筑用能 终端实现智能化自动控制的全新解决方案 EIB KNX 总线标准是目前唯一被认证为国际通用 IEC 标准和国家标准的 EIB KNX 总线标准 主要实现对智能建筑的光照 温度 湿度 空气清 新度等环境参数的全面管理和自动控制 系统充分利用自然通风和天然采光 实现建筑与使用 者以及内外气候环境之间的感应与联动 满足人们对建筑环境的安全性 节能性 自动化与舒 适化等方面提出的更高要求 最终使建筑的管理者和使用者获得更大的经济效益 建筑环境监控系统采用强弱电完全分离的控制形式 利用单一多芯的总线实现系统各个设 备的连接 扩容时只需把增加的元件和总线简单地连接起来 无需重新布线 智能化的元件可 通过编程改变功能 具有高度的灵活性 3 43 4 能源管理专家分析系统能源管理专家分析系统 能源管理专家分析系统是由专业产品研发公司深入探讨各行业用能情况以及挖掘客户实际 需求 并结合多年配电自动化系统工程经验 推出了新一代以面向服务架构 SOA 为基础的建筑 能源管理平台 摩点能源管理专家分析系统利用现代最新数据处理与通讯技术 对建筑内部电力 SCADA 系 统 BA 系统 物业管理系统 环境系统 设备管理系统等能源系统模块进行集成与整合 采 用 CDM COMMON DATA MODEL 通用数据模型建立高品质的全景数据库 并以此为据建立客观 能源消耗评价体系 及时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施 协助剧院管 理者制订能源新使用模式和考核办法 实现剧院节能降耗的目的 同时在不断的数据积累过程 中 为客户发现更多的节能机会 为后期的调整与改扩建提供更优化的能源供应 管理方案 摩点能源管理专家分析系统一切从最终用户 二次开发者角度出发 从而满足系统界面 功能模块 接口技术等都更加具备个性化 标准化 快速灵活等需求 4 4 设计依据及规范设计依据及规范 建筑能源管理平台中各子系统模块在设计时应严格遵循以下规范 标准的要求 4 14 1 设计依据设计依据 本项目的现场勘察注册表和历史运行记录 剧院管理方工程技术部人员对项目的描述和建议 中央空调管理专家系统的系统结构和产品特性 4 24 2 电能量管理系统应遵循的相关规范 标准 电能量管理系统应遵循的相关规范 标准 标准号标准号标准名称标准名称 GB 4208 外壳防护等级 IP 代码 GB 50171 电气装置安装工程盘 柜及二次回路结线施工及验收规范 GB 50217 电力工程电缆设计规范 GB T 191 包装储运图示标志 GB T 2423 电工电子产品环境试验 GB T 2887 电子计算机地通用规范 GB T 3047 1 高度进制为 20mm 的面板 架和柜的基本尺寸系列 GB T 6593 电子测量仪器质量检测规则 GB T 7261 继电器及装置基本试验方法 GB T 9813 微型计算机通用规范 GB T 11287 量度继电器和保护装置的振动 冲击 碰撞和地震试验 第 1 篇 振动试 验 正弦 GB T 13729 远动终端设备 GB T 13730 地区电网调度自动化系统 GB T 14285 继电保护和安全自动装置技术规程 GB T 14429 远动设备及系统 第 1 3 部分 总则 术语 GB T 14537 量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验 GB T 14598 3 电气继电器 第 5 部分 量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验 GB T 14598 9 电气继电器 第 22 3 部分 量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 辐射 电磁场骚扰试验 GB T 14598 10 电气继电器 第 22 4 部分 量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 电快 速瞬变 脉冲群抗扰度试验 GB T 14598 13 量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第 1 部分 1MHz 脉冲群干扰试 验 GB T 14598 14 量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第 2 部分 静电放电试验 GB T 14598 17 电气继电器 第 22 6 部分 量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 射频 场感应的传导骚扰的抗扰度 GB T 14598 18 电气继电器 第 22 5 部分 量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 浪涌 抗扰度试验 GB T 14598 19 电气继电器 第 22 7 部分 量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 工频 抗扰度试验 GB T 15153 1 远动设备及系统 第 2 部分 工作条件 第 1 篇 电源和电磁兼容性 GB T 15153 2 远动设备及系统 第 2 部分 工作条件 第 2 篇 环境条件 气候 机械 和其他非电影响因素 GB T 15532 计算机软件单元测试 GB T 16435 1 远动设备及系统 接口 电气特性 GB T 17463 远动设备及系统 第 4 部分 性能要求 GB T 17626 电磁兼容 试验和测量技术 DL 451 循环式远动规约 DL T 478 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 DL T 621 交流电气装置的接地 DL T 630 交流采样远动终端技术条件 DL T 634 5101 远动设备及系统 第 5 部分 传输规约 第 101 篇 基本远动任务配套标准 DL T 634 5104 远动设备及系统 第 5 104 部分 传输规约采用标准传输协议子集的 IEC 60870 5 104 网络访问 DL T 667 远动设备及系统 第 5 部分 传输规约 第 103 篇 继电保护设备信息接口 配套标准 DL T 720 电力系统继电保护柜 屏通用技术条件 DL T 5136 火力发电厂 变电站二次线设计技术规程 DL T 5137 电测量及电能计量装置设计技术规程 Q GDW 140 交流采样测量装置运行检验管理规程 Q GDW 213 变电站计算机监控系统工厂验收管理规程 Q GDW 214 变电站计算机监控系统现场验收管理规程 上述技术标准和规范如有不足之处或未能达到国际国内最新标准时 具体实施过程中系统 的设计及选用的设备和材料符合最新版本的国际和国家标准 规范 并提供所采用的国际和国 家标准 规范以及所采用版本的相关技术资料 4 24 2 建筑能耗监测系统应遵循的相关规范 标准 建筑能耗监测系统应遵循的相关规范 标准 建筑能耗监测系统是在住房和城乡建设部制定的 国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗 监测系统 技术规范的出台后完成设计和开发的 因此 设计依据充分 技术标准正确 并且 为节能减排提供了预留接口 本系统设计依据的技术规范包括 住房和城乡建设部技术要求住房和城乡建设部技术要求 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 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 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 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 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 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 国家及行业标准国家及行业标准 GB T 2260 中华人民共和国行政区划代码 DL T 645 1997 多功能电表通信规约 DL T 645 2007 多功能电表通信规约 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 民用建筑电气设计规范 JGJT16 2008 智能建筑设计标准 GB T50314 2006 公用建筑节能设计标准 GB50189 2005 节能监测技术通则 GB 15316 94 电子信息系统机房设计规范 GB50174 2008 建筑物防雷设计规范 GB50057 1994 10KV 以下变电所设计规范 GB50053 94 低压配电装置及线路设计规范 GBJ54 83 自动化仪表工程施工及验收规范 GB50093 2002 5 5 建筑能源管理系统设计方案 建筑能源管理系统设计方案 建筑能源管理系统是上海摩点智能科技有限公司合作伙伴 为适应商业地产综合自动化系统日新月异的发展 在总结多年综合自动化系统的研发 生 产 工程实施的经验基础上 推出的新一代专业的能源管理平台软件 采用模块化 智能化的 设计理念 拥有强大且性能优越的实时数据库管理系统 完善的主操作界面 完善的系统维护 界面 功能齐全的通讯子系统 使系统适应大 中型的综合监控环境 根据统一规划 分步实施的原则 本项目按照能耗监测系统改造方案 暖通空调节能改造根据统一规划 分步实施的原则 本项目按照能耗监测系统改造方案 暖通空调节能改造 方案 智能环境控制系统改造方案方案 智能环境控制系统改造方案分别进行阐述 5 15 1 能耗监测系统设计方案能耗监测系统设计方案 剧院的能耗监测系统主要是对电能 燃气 蒸汽的监测 其供配电系统可以分为两大块 变电所和配电间 根据分类分项原则 电量应划分为分项 子项进行计量 具体如下 电量分为 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 照明插座用电照明插座用电 照明插座用电是指建筑物主要功能区域的照明 插座等室内设备用电的总称 照明插座用 电包括照明和插座用电 走廊和应急照明用电 共 2 个子项 包括计算机 打印机等办公设备 走廊 卫生间等的公共照明设备 空调用电空调用电 空调用电是为建筑物提供空调 采暖服务的设备用电的统称 空调用电包括空调末端用电 共 1 个子项 空调末端是指可单独测量的所有空调系统末端 包括全空气机组 新风机组 空 调区域的排风机组 风机盘管和分体式空调器等 本工程空调用电主要监测风机盘管工作用电 本工程空调用电主要监测风机盘管工作用电 动力用电动力用电 动力用电是集中提供各种动力服务 包括电梯 非空调区域通风 生活热水 给排水等 的设备 不包括空调采暖系统设备 用电的统称 动力用电包括电梯用电 水泵用电 通风机 用电 共 3 个子项 本工程中动力用电主要监测电梯用电 水泵用电和通风机用电 本工程中动力用电主要监测电梯用电 水泵用电和通风机用电 特殊用电特殊用电 特殊区域用电是指不属于建筑物常规功能的用电设备的耗电量 特殊用电的特点是能耗密 度高 占总电耗比重大的用电区域及设备 特殊用电包括信息中心 洗衣房 厨房餐厅 游泳 池 健身房或其它特殊用电 在各计量仪表现场安装专用数据采集器 通过计算机网络 同时实时向办公楼内数据中心在各计量仪表现场安装专用数据采集器 通过计算机网络 同时实时向办公楼内数据中心 和上级数据中心传输所采集的各项数据 和上级数据中心传输所采集的各项数据 在剧院内设置建筑能耗监测中心 配备相应服务器操作站等设备 用于存贮 分析 处理 所采集的数据 为做好节能减排工作提供依据 5 1 15 1 1 变配电室计量装置实施方案变配电室计量装置实施方案 为了能够获得大量详实可靠的电量数据 我们采用加装多功能网络电力仪表的方式采集各为了能够获得大量详实可靠的电量数据 我们采用加装多功能网络电力仪表的方式采集各 进出线回路的全电量参数 并通过进出线回路的全电量参数 并通过 RS485RS485 通讯接口与数据采集器相连 实现数据远传功能 本通讯接口与数据采集器相连 实现数据远传功能 本 方案设计采用方案设计采用 NTS 242NTS 242 多功能网络仪表实现对低压进线的全电量监测和谐波监测功能 采用多功能网络仪表实现对低压进线的全电量监测和谐波监测功能 采用 NTS 236NTS 236 三相电能表实现对低压馈出线的实时监视功能 每个配电室配置三相电能表实现对低压馈出线的实时监视功能 每个配电室配置 1 1 台台 NTS 152SNTS 152S 数据数据 采集器 负责采集本站内的电量参数并将其上传给监控中心 网络电力仪表通过现场总线的方采集器 负责采集本站内的电量参数并将其上传给监控中心 网络电力仪表通过现场总线的方 式接入数据采集器 数据采集器经以太网接口通过光纤接入能耗监测系统 式接入数据采集器 数据采集器经以太网接口通过光纤接入能耗监测系统 5 1 25 1 2 配电箱计量装置改造方案配电箱计量装置改造方案 本方案设计采用本方案设计采用 NTS 230GSNTS 230GS 三相四线电子式电能表替代现有的无通讯功能的电能表 实现三相四线电子式电能表替代现有的无通讯功能的电能表 实现 对楼层用电的分项计量和远程抄表功能 对楼层用电的分项计量和远程抄表功能 NTS 230GSNTS 230GS 三相四线电子式电能表采用导轨式安装方三相四线电子式电能表采用导轨式安装方 式 无需开孔 安装方便 式 无需开孔 安装方便 NTS 230GSNTS 230GS 三相四线电子式电能表通过三相四线电子式电能表通过 RS 485RS 485 现场总线的方式接现场总线的方式接 入监控中心的数据采集器 入监控中心的数据采集器 本项目的楼层配电主要分为照明用电部分 各本项目的楼层配电主要分为照明用电部分 各 NTS 230GSNTS 230GS 三相四线电子式电能表就地安装三相四线电子式电能表就地安装 与各照明配电箱 电能表通过与各照明配电箱 电能表通过 RS 485RS 485 现场总线的方式接入数据采集器 最后通过光纤上传至现场总线的方式接入数据采集器 最后通过光纤上传至 监控中心 监控中心 5 1 35 1 3 监控中心通讯柜配置方案监控中心通讯柜配置方案 监控中心配置监控中心配置 1 1 套套 NTS GTXWBNTS GTXWB 壁挂式通讯柜实现对所有电表 包含配电室和楼层两部分 壁挂式通讯柜实现对所有电表 包含配电室和楼层两部分 的数据汇总 并将所有数据上传给能源管理系统 的数据汇总 并将所有数据上传给能源管理系统 5 1 45 1 4 能耗监测系统设计方案能耗监测系统设计方案 5 1 4 15 1 4 1 设计原则设计原则 技术实现方案必须遵循以下原则 可靠性 该系统有稳定 可靠的运行系统 设计时充分考虑了后备以及应急恢复系统 使整个系统 在出现故障时能够提供客户服务 并能很快的排除故障正常运行 可扩展性 系统 设计时按最经济的原则 设计了一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统 系统根据该办公楼建筑用电系统的结构特性 充分考虑了建筑物及部门组织结构用电特点 构 建标准化的用电管理机制和系统结构流程 开放性 该系统设计遵循开放性原则 能够兼容多种硬件设备和网络 网络系统 数据库系统和通 信枢纽采用标准数据接口 具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力 支持用户后 期改造 安全性 可维护性 系统对数据的安全性给予高度重视 采取了防范措施防止非法入侵 另外 对外部员工以 及调度客户加强权限控制 避免越权 系统具有自诊断自恢复功能 实时性 并行性 考虑到采集点的数量 系统采用了传输速度快的网络设计 保证信息数据的及时有效 同 时系统避免采用轮询的方式进行点点操作 系统具备自动并行数据上传和对多个远程采集点并 行数据获取的功能 适应性 软件系统具有良好的适应性 以适应用户管理模式改变的需要 经济性 在满足功能需求的前提下提高经济性 充分考虑降低初期建设投资 运行费用和维护费用 5 1 4 25 1 4 2 系统架构系统架构 本项目建筑能耗监测系统主要是对现场的用电 空调等设备加装计量装置 对能耗量进行 实时测量 包括有电力仪表 冷热表等等 经数据采集装置将数据上传给数据中转站 数据中 转站再将实时数据进行统一的处理 最后通过互联网将其上传到数据中心 包括省 市级数据 中心 也可上传到国家级数据中心 对数据进行存储 展示 并将超出国家标准用量的能耗数 据所对应的能耗种类采取相应措施实行节能降耗处理 整个建筑能耗监测系统解决方案主要由三层组成 设备层 网络层 监控层 设备层 设备层仪表负责采集系统需要的数据 并对原始数据进行预处理 然后等待系统查询 上送 将相应数据上送至数据采集器 本项目采用的仪表主要有 电表 冷热表 网络层 由通讯总线和数据采集器组成 数据采集器与监控系统相独立 采用基于嵌入式的平 台 能与现场各种智能仪表通讯 同时也提供远传功能 能够向两个及以上的数据中心收 发数据 通讯总线对智能仪表采用总线 RS 485 以总线方式组成分布式结构 便于扩充和维 护 与监控系统的通讯采用以太网方式 系统支持常规通讯协议 并支持特殊协议的开发 和应用 监控层 监控系统由能耗监测系统服务器等构成 具备以下功能 并能根据客户的要求 增加 特殊的模块 能耗数据采集 数据分类与汇总 数据统计 数据分析 数据展示 实时监测 数据远传 5 1 4 35 1 4 3 系统组成系统组成 建筑能耗监测系统由软 硬件两部分组成 1 硬件 硬件部分主要是由电表 冷热表 数据采集器 网络交换机 能耗数据采集工作站及其他 网络设备构成 2 软件 软件部分主要是由数据采集系统 数据处理系统 数据展示系统 数据上传及接收系统 基础信息维护系统构成 软件系统功能框架图如下 基础信息 维护系统 数据采集系统 数据处理系统 数据展示系统 数据上传 接 收系统 能耗监测系统 5 1 4 3 1 数据采集子系统 对网络上传的数据进行校验 接收从数据采集器发送来的合法数据 解析后存储至数 据库 数据采集子系统不仅需要处理通过自动方式采集的能耗数据 还需要处理人工方式 录入的能耗数据 比如煤耗 油耗等 对人工方式录入的数据应进行数据的有效性检查 避免人为录入错误 5 1 4 3 2 数据处理子系统 数据采集软件子系统的接收的数据包进行校验和解析 规范化采集时间 根据配电支路安 装仪表的情况构造用能模型 并根据用能模型对原始采集数据进行拆分计算得到分项能耗数据 并将原始能耗数据和分项能耗数据保存到数据库中 5 1 4 3 3 数据上报及接收子系统 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 接收上级数据中心发送的系统消息 系统消息一般包括系统公告 数据字典更新消息 等 与能耗数据交换方式类似 上下级数据中心之间也通过压缩的 XML 数据包进行消息数 据交换 5 1 4 3 4 数据分析展示子系统 对经过数据处理后的分类分项能耗数据进行分析汇总和整合 通过静态表格或者动态 图表方式将能耗数据展示出来 为节能运行 节能改造 信息服务和制定政策提供信息服 务 数据报表是反映各监测建筑 各行政区域 不同类型建筑的监测状况和分类分项能耗 状况的统计表格和分析说明文字 分为日报表 周报表 月报表 年报表等 格式相对固 定 数据图表是反映各项采集数据和统计数据的数值 趋势和分布情况的直观图形和对应 表格 可分为数据透视表 饼图 柱状图 线图 仪表盘等 格式灵活 可交互操作 数 据图表的度量值一般包括 能耗 或者总能耗 单位建筑面积能耗 单位空调面积能耗 和其他度量值 比如单位人均能耗 单位产值能耗等 展示维度一般包括 能耗分类 能耗分项 时间轴 可以细分为逐日 逐周 逐月 逐年 任选时间段等 城市 行政 区域 建筑物类型等 5 1 4 3 5 信息维护子系统 信息维护子系统主要是针对能耗监测平台需要的所有数据字典和建筑物概况等基础信 息 建筑用能支路及监测仪表安装等专业配置信息 用户权限信息等进行录入和维护 5 1 4 45 1 4 4 数据监测数据监测 1 系统实时采集水 电 燃气 燃油 流量等各种能耗数据 2 系统实时监测供电回路的电压 电流 功率 频率 功率因数以及用电量等参数 3 系统自动采集各分类分项能耗数据 并自动存储于数据库 4 系统可分别监测 分析 统计照明 插座 动力 空调以及特殊回路的电压 电流 功 率因数 有功功率 无功功率等参数 5 展示各设备能耗的数值 趋势 排名 如下图所示为某建筑能耗一天的实时数据图 5 1 4 55 1 4 5 能耗统计能耗统计 可对某一时期和某一区域的能耗数据进行查询 分析 并将能耗数据进行柱状图 线图 饼图显示 通过比较能耗数据 对超出标准的能耗值进行处理 如下图所示 主要包括有以下 内容 1 各设备耗能实时显示 2 楼宇能耗统计 3 同类公共建筑能耗比较功能 4 能耗分类比较功能 5 分项能耗比较功能 6 对某一支路的能耗量变化趋势进行实时的动态显示 5 1 4 65 1 4 6 报表统计报表统计 数据报表是反映各监测建筑 各行政区域 不同类型建筑的监测状况和分类分项能耗状况 的统计表格和分析说明文字 如下图所示 主要有 能耗统计汇总相关报表 生成能耗分类统计报表 日用耗能统计报表 月用耗能统计报表 年用耗能统计报表 单体建筑总能耗数据报表 各类建筑的平均用能报表 各类标杆建筑的能 耗情况报表等 能耗对比分析相关报表 生成同比分析表 环比分析报表等 5 1 4 75 1 4 7 能耗数据远传能耗数据远传 能耗数据的远传支持自动远传和手动远传 自动远传在配置好上级数据中心服务器 远传 时间后 在指定时间点上传能耗数据 手动远传操作如下 选择需生成的数据中心 数据中转站 选择该中心下的建筑物名称 并指定上传的日期 单击 生成数据 按钮生成数据 生成结束之后 在 查看上传数据文件 信息栏里查看生成的数据包文件 数据生成方式如下图所示 选择需要上传的数据文件 并对远端服务器进行设置 与远端服务器连接成功之后 完成 上传操作 用户指定的上传服务器路径 以及用户名 密码进行保存 数据上传操作如下图所 示 5 1 55 1 5 系统技术指标系统技术指标 电参数测量总误差 1 0 MTBF 平均故障间隔时间 20000h MTTR 平均修复时间 1h 5 1 65 1 6 客户收益客户收益 通过数据分析指出能耗问题所在 为节能改造提供依据 指导能源消耗合理分配 帮助优化资源和规划业务模式 为能耗分析诊断提供数据基础 并实现持续节能 由建筑节能产生直接经济效益 全面监视和跟踪能源使用情况 提供完整的数据共享平台 通过能耗监测系统监视用能情况 指导客户进行行为节能 可达到 10 15 节能率 提高能源管理的精细化水平 实现对能源分项 分类 分区域等多维度统计 分析与管 控 有效提升过程管理的透明度 通过精细化的能源管理 有助于公司形成能源节约的工作作风 有效杜绝能源浪费 为节能决策提供数据支持 提升企业盈利水平 保持市场竞争力 大幅提高能源管理自动化和信息化水平 提高工作效率 5 25 2 中央空调机房集中管理及节能方案中央空调机房集中管理及节能方案 5 2 15 2 1 节能原理节能原理 中央空调管理专家系统是以整个中央空调水系统作为整体控制对象 全面收集中央空调 系统各种运行参量 动态地依据负荷的变化 采用控制技术对中央空调各循环系统进行综合控 制 实现整个中央空调系统的整体优化运行 从而实现中央空调系统的综合节能 1 1 预期控制预期控制 控制是一种非线性的动态控制 基于知识 经验的推理和决策的计算机智能控制 系统应 用控制技术独创了一套先进的预测的算法模型 通过统计的方法计算系统未来时刻的输出负荷 根据负荷变化的趋势 推测未来时刻系统的运行参数 动态调节泵组的运行频率及运行泵组台 数 达到冷冻水回水温度精确控制的目的 实际控制精度通常可达 0 2 由于冷冻水系统采用了预测流量算法控制 使冷负荷的运载效率和效费比大幅度提高 在 保证末端用户的舒适性的同时 最大限度地节省了冷冻水的输送能耗 2 2 系统智能优化系统智能优化 通过自适应优化控制模型 实现了冷却水系统 制冷主机 冷冻水系统的匹配与协调运行 实现了变工况下主机效率的提高 并以提高整个系统的综合效率 即系统 COP 为最终目的 实现综合节能 通常情况下 系统 COP 与负荷 TS 的关系 在负荷一定的情况下 系统 COP 与 TS 的关系 COP f TD TS TD 空调主机蒸发器平均温度 TS 空调主机冷凝器平均温度 通过求解下式 0 S T COP 可得到系统在该负荷状态下 保持最高系统转换效率 COP 所对应的冷凝器温度 TS 从而可调节冷却水流量和冷却塔风量 使冷却水的流量逼近最佳冷却水流量值 同时考虑到系 统排热负荷 环境温度 湿度 冷却塔散热效果的时变性 由此保证中央空调系统随时处于最 佳状态下运行 始终保持最佳的能源利用率 从而最大程度地降低系统的能耗 5 2 2 1 冷冻水系统冷冻水系统 最佳输出能量控制最佳输出能量控制 中央空调专家管理系统对冷冻水系统采用预测算法实现最佳输出能量控制 当气候条件或 空调末端负荷发生变化时 空调冷冻水系统供回水温 度 温差 压差和流量亦 随之变化 流量计 压差 传感器和温度传感器将检 测到的这些参数送至控制 器 控制器依据所采集的 实时数据及系统的经验数 据 根据预测算法模型 系统特性及循环周期 通 过推理 预测出未来时刻 空调负荷所需的制冷量和 系统的运行参数 包括冷冻水供回水温度 温差 压差和流量的最佳值 并以此调节各变频器 输出频率 控制冷冻水泵的转速 改变其流量 使冷冻水系统的供回水温度 温差 压差和流 量运行在控制器给出的最优值 使系统输出能量与末端负荷需求相匹配 由于冷冻水系统采用了输出能量的动态控制 实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求 供应 使空调系统在各种负荷情况下 都能既保证末端用户的舒适性 又最大限度地节省了系 统的能量消耗 在本项目中 针对冷冻水泵采用预期流量的控制算法 在保证末端舒适性的同时消耗最少 的能耗 5 2 2 25 2 2 2 冷却水系统冷却水系统 系统效率最佳控制系统效率最佳控制 当气候条件或空调末端负荷发生变化时 空调主机负荷率将随之变化 主机的效率也随之 变化 中央空调专家管理系统将主机能耗 冷却水泵能耗 冷却塔风机能耗三者统一考虑 在各 种负荷条件下找到一个能保持系统效率 系统 COP 最高所对应的冷却水温度 即找到一个系 统效率最佳点 从而使整个系统能效比最高 冷冻水系统控制流程示意图 冷却水温度与室外环境温度 室外环境湿度 冷却水泵特性 冷却塔排热能力 主机排热 负荷等诸多因素有关 但由于气候条件和排热负荷的时变性 以及冷却塔 冷却水泵和主机冷 凝器等特性的变化 因此 传统的控制方式或简易的变频器控制方式都不可能达到系统运行效 率优化的控制目标 中央空调专家管 理系统对空调冷却水 系统采用自适应优化 算法实现系统效率最 佳控制 当气候条件 或空调末端负荷发生 变化时 控制器在动 态预测系统负荷的前 提下 依据所采集的 实时数据及系统的经 验数据 根据气候条件 系统特性和自适应优化算法模型 通过推理 计算出所需的冷却水温 度最佳值 并以此调节冷却水泵和冷却塔风机变频器的输出频率 控制冷却水泵和冷却塔风机 转速 动态调节冷却水的流量和冷却塔风机的风量 使冷却水温度趋近于控制器给出的最优值 从而保证整个空调系统始终处于最佳效率状态下运行 系统整体能耗最低 5 2 2 35 2 2 3 冷却风系统冷却风系统 最佳运行组合控制最佳运行组合控制 风机智能控制柜经传输导线直接与冷却塔风机连接 当电机起动完毕后 起动完毕信号 送至控制器 由控制器向对应变频器发出指令 冷却塔风机按控制器输出的控制参数值 调节 风机变频器的输出频率 控制风机的转速 使冷却水的进口温度逼近控制器给定的最优值 使 冷却水入口温度保证空调主机处于最佳运行工况 5 2 2 45 2 2 4 动态冷热量平衡系统动态冷热量平衡系统 大多数的中央空调系统管网建成后 在实际运行中 普遍存在冷热量失调问题 即中央空 调提供的冷热量在满足某区域所需冷热量同时 另一区域的供冷热量超过了实际的需要 其 主要原因如下 管径的尺寸由于管材标准的限制往往与计算尺寸存在差别 由于施工条件的限制 管路的实际情况与设计情况也会有很大的不同 管网建成后增加新的负荷面积 使原有的冷热量平衡遭到破坏 管网的冷热量失调 会造成空调系统热力失衡 冷热不均 为了保障局部失衡区域达到制 冷标准 就必需保持较大的冷冻水流量 导致系统能耗增加且节能空间受到限制 中央空调专家管理系统提供了基于能量平衡的动态调节功能 能够实现各支路的能量平衡 冷却水系统控制流程示意图 和制冷或制热效果平衡 同时也为降低冷冻水运载能耗挖掘了更大的空间 另外 基于此能量平衡系统 还可以提供不同功能或不同时间段 不同区域服务的功能 通过预设置服务质量 自动调节此区域的能量供给 可以更好的达到舒适性要求 避免了因满 足特殊区域服务质量要求而导致的整体能耗的大幅上升 5 2 2 5 2 2 与传统的与传统的 PIDPID 简单变频的区别简单变频的区别 中央空调水系统由冷冻水泵 冷却水泵 制冷主机 冷却塔等环节构成 其能耗较大 常见传统的节能方式就是通过对水泵进行简单的变频实现水泵的节能 而在整个系统中 水泵 的能耗通常只占到总能耗的 1 3 1 4 因此仅实现水泵的变频节能 其节能量有限 尤其值尤其值 得注意的是 由于中央空调水系统是一个相互关联 相互影响的整体 如果单独考虑水泵的变得注意的是 由于中央空调水系统是一个相互关联 相互影响的整体 如果单独考虑水泵的变 频会产生由于流量的变化造成主机侧外围温度场的变化 从而可能出现主机运行工作点的漂移频会产生由于流量的变化造成主机侧外围温度场的变化 从而可能出现主机运行工作点的漂移 而导致主机能耗增加的结果 这也是我们通常所说的而导致主机能耗增加的结果 这也是我们通常所说的 水泵节能 主机耗能水泵节能 主机耗能 的情况 因此仅的情况 因此仅 进行水泵侧的节能 其节能量是局部有限的 且会对系统的总体能耗带来不利影响 进行水泵侧的节能 其节能量是局部有限的 且会对系统的总体能耗带来不利影响 系统是以 整个中央空调水系统作为整体控制对象 在充分利用变频技术节能的同时 全面考虑主机的效 率 使冷冻水和冷却水循环流量的变化向着主机效率提高的方向改变 最终达到末端单位负荷 的输出系统所消耗的能耗最小 包括主机的耗电量 各种水泵风机的耗电量 由于冷冻水系统管路一般都比较长 冷冻水循环周期长达几分钟至几十分钟 造成温度 采样的时滞性很大 同时由于水系统的惰性大 反应慢 传统的 PID 控制会造成冷冻水回水温 度的波动很大 且 PID 调节存在偏差 容易发生振荡 运行稳定性较差 采用基于能量输出与 需求相匹配的预测控制 利用经验的预测来最大限度的消除时滞性带来的偏差 达到冷冻水回 水温度的精确控制和运行的稳定性 实现冷冻水的流量随着末端负荷的变化而动态调节 从而 减少能量浪费 实现节能 简单的 PID 变频控制需要现场编程 调试来完成 要求编程 调试的工作人员对所控制的 对象的运行特点和技术规范都要有深刻的了解 然而 深刻理解暖通专业的系统编程人员十分 稀缺 造成实际项目的控制效果差异较大 系统可用性无法保证 可靠性低 而且现场进行软 件二次编程难以实现标准化和规范化 系统之间的一致性差 无论对于工程商还是用户 随着 使用时间的增加 后期维护成本会很高 而系统是一个成套的 功能定型的数字化智能配电产 品 每套产品可实现的控制功能是一致的 5 2 35 2 3 系统概述系统概述及节能前景分析及节能前景分析 5 2 3 15 2 3 1 中央空调系统配置中央空调系统配置 剧院 含多功能厅部分 冷冻站由 2 台 1163KW 双能源溴化锂机组提供制冷 主机对应 2 台冷冻水泵 2 台冷却水泵 2 台冷却塔 影院部分冷冻站由 2 台 498KW 双能源溴化锂机组提 供制冷 主机对应 2 台冷冻水泵 2 台冷却水泵 2 台冷却塔 此中央空调系统的具体配置如 下表 项目名称 制冷量1163KW流量1140kg h台数2 制冷量498KW功率531kg h台数2 机型一功率15KW台数2 机型二功率55KW台数2 机型一功率22KW台数2 机型二功率55KW台数2 机型一功率5 5KW台数2 国家开发银行冷冻站 冷水机组 热水泵 系 统 概 况 冷冻水泵 冷却水泵 5 2 3 25 2 3 2 中央空调系