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關鍵詞：公共建筑；能耗監測系統；分項計量；電氣設計；智能建筑設計 文獻標識碼：A
中圖分類號：TU111 文章編號：1009-2374（2016）34-0116-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.057
1 概述
隨著公共建筑數量的迅速增加，公共建筑使用過程中運行和管理不當，造成了巨大的能源浪費。為實現可持續發展，住房和城鄉建設部早在2007年便頒布了近10項有關建立國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能監管體系的指導性文件。通過對建筑能耗數據的采集，掌握用能情況，分析用能特征，不僅能夠有針對性地對既有建筑進行節能改造，更有利于國家從宏觀層面上制定能源政策與節能措施。為指導和規范西安市公共建筑能耗監測系統建設、運行及管理工作，為西安市各類公共建筑能耗統計、能源審計、建筑節能管理和節能改造提供科學可靠的技術支持，西安市于2015年了陜西省工程建設標準《西安市公共建筑能耗監測系統技術規范》。該技術規范用于西安市各類新建、改建、擴建和既有公共建筑能耗監測系統的設計、施工、驗收、運行和維護。本文以西安市某高校實訓大樓為例，地下1層，地上12層。總建筑面積26517m2，建筑物高度48.8m。本工程屬于二類高層辦公樓。結構形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結構。本工程是新建建筑物，能耗監測系統的設計由建筑設計院隨電氣施工圖同步考慮。對建筑的機電系統安裝分類、分項的能耗計量儀表，由此得到建筑物總能源消耗與不同能源種類、不同功能系統的分項能耗，實現建筑能耗的分類計量和電能耗的分項計量。
2 本工程能耗分項計量與數據設置
2.1 本工程能耗分類與分項計量
分類能耗是根據公共建筑消耗的主要能源種類劃分的能耗數據，如電、燃氣、水、集中供熱、集中供冷、其他能源（集中熱水供應量、煤、油、可再生能源）等。分項能耗是根據公共建筑消耗的電力的主要用途劃分的能耗數據。分類能耗中，電量應分為4項分項，包括照明插座用電、空調用電、動力用電和特殊用電。電量的4項分項是必分項，各分項可根據建筑用能系統的實際情況靈活細分為一級子項和二級子項，是選分項。其他分類能耗不應分項。本項目建筑能耗分類、分項計量如圖1所示：
2.2 能耗數據采集點的確定
由于水、燃氣、熱的能耗計量相對簡單，電氣專業只需做好相應的通信線路設計，故本文重點探討用電分項能耗監測的施工圖設計方法。在設計電氣系統干線圖和照明/動力配電系統圖的基礎上，確定各用電回路的名稱及供電范圍、負荷性質等，才能確定能耗數據采集點。
本項目共確定能耗數據采集點68個，其中用電分項計量采集點56個，其他分類能耗計量采集點12個。電能耗分項計量采集點分別為：10kV高壓柜4個；變壓器低壓出線柜6個；低壓柜電力線載波1個；實訓樓第一層～第十二層照明插座配電箱12個；第一層～第十二層公共及應急照明配電箱12個；屋頂動力配電箱8個；地下一層（車庫和設備房）照明插座配電箱2個，應急照明配電箱2個，動力配電箱2個，熱幕配電箱1個；南/北廠房照明插座配電箱2個，動力配電箱2個，熱幕配電箱2個。其他分類能耗計量采集點分別為：實驗樓遠傳冷水表/遠傳熱水表/遠傳總燃氣表/遠傳總暖表各1個；南/北廠房遠傳冷水表/遠傳熱水表/遠傳總燃氣表/遠傳總暖表各1個。
2.3 能耗數據采集點編號與數據編碼
能耗數據編碼規則為細則層次代碼結構，主要按7類細則進行編碼，包括行政區劃代碼編碼、建筑類別編碼、建筑識別編碼、分類能耗指編碼、分項能耗編碼、分項能耗一級子項編碼、分項能耗二級子項編碼。編碼后能耗數據由15位符號組成。若某一項目無須使用某編碼時，則用相應位數的“0”代替。根據技術規范，制定能耗數據編碼和能耗數據采集點識別編碼，如表1所示：
3 能耗監測系統設計
3.1 能耗監測系統結構設計
本項目能耗監測系統由用戶管理層、網絡通信層、現場設備層三部分組成，完成能耗數據的采集、傳輸、管理等功能，見圖2。現場設置的電能表采用屏蔽雙紋線連接至各分區數據采集器，各分區數據采集器將數據分類處理后，上傳到網絡交換機，再通過網線上傳至能耗監測系統主機實現能耗監測管理功能。
3.2 10kV高壓配電系統能耗監測
三相多功能電能儀表DSSD25用于10kV開關柜能耗的計量和監測。用于分時計量正、反向有功/無功電能，計量有功/無功總電能，分相有功/無功電能，分時計量正、反向有功，正、反向無功的最大需量及發生時間等。
3.3 變壓器0.4/0.23kV系統能耗監測
3.3.1 三項電能監測。三相多功能電能儀表DD521用于0.4kV/10kV開關柜能耗的計量和監測。用于測量單回路的三相電壓、三相電流、功率因數、頻率及視在功率，記錄分相/總有功功率/無功功率/有功電量/無功電量。
根據配電柜的出線數量可選用三相多回路電能監測儀表DD504（4回路），DD505（5回路），DD507（7回路），DD509（9回路）用于0.4kV配電柜能耗的計量和監測。能夠測量每回路的三相電壓、三相電流、功率因數、頻率及視在功率，記錄分相/總有功功率/無功功率/有功電量/無功電量。
3.3.2 電力能耗終端采集器。三相載波智能采集終端DDJ03對建筑能耗監測末端有載波型計量和監測儀表進行采集。安裝在低壓0.4kV進線柜。終端通過電力載波接口可以實現對電能表的召測、抄收及暫存電能表數據，并用以太網通訊的方式將儲存的數據按主臺的命令發向主臺。
電力能耗采集器DDJ01是對建筑能耗監測末端的監測儀表計進行采集，安裝在每個低壓0.4kV出線柜，主要用于采集各種類型的能耗儀表的數據。實現對電能表的召測、抄收及暫存電能表數據，并將儲存的數據向上一級的采集器。
3.4 能耗數據采集
電力能耗采集器DDJ02對電力能耗終端采集器的數據進行采集，安裝于開關柜。通過RS485接口對電力能耗采集器的數據進行采集或直接采集電能儀表的數據，抄收并暫存電能表數據，并將儲存的數據向監控主機發送。
水、氣型智能采集器DDJ04用于對供暖、冷水、熱水、燃氣等能耗終端的數據進行采集，對數據進行預處理，并將數據發送到監控主機。通過RS485接口可以實現對各類能耗監測表的召測、抄收及暫存能耗監測表數據，并將儲存的數據向上一級的采集器。能耗數據采集系統圖（部分）如圖3所示：
4 結語
本文以西安市某高校實訓大樓為工程實例，根據國家和地方相關技術導則和技術規范，確定該建筑能耗分類和分項計量的設置范圍。能耗監測系統的設計隨電氣施工圖同步考慮，完成了能耗監測系統的電氣設計。
參考文獻
[1] 住房和城鄉建設部.關于加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能管理工作的實施意見（建科[2007]245號）[S].
[2] 陜西省住房和城鄉建設廳.西安市公共建筑能耗監測系統技術規范（DBJ61/T97-2015）[S].2015.
關鍵詞：大型公共建筑;分項計量;能耗監測系統
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
中圖分類號：G267 文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言
根據《2009年中國統計年鑒》08年我國的能源消費總能耗為29.1億噸標準煤，其中建筑能耗約占27%。大型公共建筑約占總建筑面積的4%，但能耗量卻占到了建筑能耗的22%。因此開展建筑節能工作的首要任務是加強對大型公共建筑的能耗監管。根據對重慶市各類大型公共建筑的不完全統計，電能消耗在建筑能耗中的比例超過了80%， 燃氣、燃油以及水資源的占比較少且結構單一，只需要對總表進行計量即可，而電氣系統則結構復雜，支路眾多，因此電力系統的分項計量是能耗監測系統的重點和難點。
1 重慶市能耗計量現狀
重慶市屬于夏熱冬冷地區，年平均氣溫19℃，夏季超過30℃的時間超過3個月，空調負荷在整個電力消耗中占較大的比重，然而我市的公共建筑大都只對總量進行計量和統計，沒有對能耗的用途即照明插座用電、空調用電、動力用電以及特殊區域用電進行分項計量，所以無從了解建筑用能的實際構成。并且主要依靠人工抄錄進行統計，電力參數的測試主要是機械式電流、電壓表，這種統計方式有較大缺陷：一是表計精度對測量結果影響大； 二是能耗數據計量的頻率不足，一般情況是按月度進行，無法詳細、深入分析用能狀況；三是對能耗狀況的分析和節能建議依賴管理人員的專業素質和工作態度，大多數的建筑業主尚不具備這樣的條件。
2.能耗監測系統
能耗監測系統是指通過對國家機關辦公建筑和大型公共建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸等手段及時采集能耗數據，實現重點建筑能耗的在線監測和動態分析功能的硬件系統和軟件系統的統稱。
分項計量是指根據國家機關辦公建筑和大型公共建筑消耗的各類能源的主要用途劃分如：空調用電、動力用電、照明用電、特殊用電等，進行能耗數據的采集和整理。
由以上國家相關導則對能耗監測系統及分項計量的定義可以知道：
(1)能耗監測系統需要對分類和分項能耗進行分別統計，分類能耗主要指能源的種類如：電力、燃油、燃氣和水資源，分項能耗以能源的主要用途來劃分，涵蓋四個大項，也可根據業主的要求建設更深入、細致的分戶計量采集端，從而實現對科室對基層組織用能的有效監管。
（2）能耗監測系統應當具備遠程傳輸和及時采集能耗數據的能力，通過遠程傳輸可以組成更大的網絡，形成系統內甚至市級、部級、國家級的能耗監測平臺，可以對能耗數據進行傳輸、存儲、分析、監管；及時采集數據的能力保證了數據的真實、可靠和完整性。
根據對重慶地區8000棟建筑的調研情況，實施了能耗監測分項計量工程的建筑有210棟，僅占2.63%，能耗監測系統尚未在重慶得到普及。
3 能耗監測系統在既有公共建筑節能改造中的應用
既有公共建筑的節能改造指對已建成的公共建筑采取一項或多項節能措施如：墻面、屋頂的保溫改造；窗結構或材質的改造；電力系統改造；水泵變頻調速；空調系統能效改造；高效照明燈具的替換等。
下面通過能耗監測系統典型案例探討如何建筑管理者利用能耗監測系統找出能源使用的某些利用效率不高的環節，對癥下藥開展節能改造工作。
3.1幫助管理層進行決策分析
建筑能耗主要是電力、燃氣，極少量建筑采用煤炭、燃油作為鍋爐及食堂炊事用能。不同類型的建筑電力和燃氣的所占比例不同，根據對重慶地區20棟機關辦公建筑的調研，電力約占建筑能耗的80%，燃氣約占20%；學校建筑中電力約占48%，燃氣約占52%；醫院建筑電力69%，燃氣約占31%。因此管理層在做出節能改造之前，首先要弄清楚在整個建筑能耗當中那類的能源消耗最大，然后判斷此類能源中哪項能耗最多，節能空間最大，從而采取針對性節能技術和節能措施。
3.2 實時監測，及時發現能耗問題
能耗監測系統有實時在線、遠程同步瀏覽的特點，由于建筑能耗受用能設備的裝機功率、工作時間、工作效率影響，也呈現規律性變化。如安裝有空調的建筑，夏季和冬季的制冷和采暖負荷將導致空調用能在總能耗中的占比大大提高；如工作時間能耗量比下班時間大等。
由于能耗監測系統可以記錄每天每個小時的能耗量，所以能夠明確各個時間段的用電情況，作為節能分析的必要依據。
表1 辦公樓某日全天分項能耗統計
時間 照明能耗 空調能耗 動力能耗 特殊能耗 總能耗
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
關鍵詞：建筑節能；能耗統計；數據庫
中圖分類號：TU111.195
1 引言
1.1 研究背景
隨著經濟的快速發展和社會的進步，能源需求與供給之間的矛盾日益嚴峻，節能成為我國面臨的重要工作。調查顯示，消耗在建筑運行過程中的電能約為4000～4500億度/年，占我國總發電量的23%左右。并且伴隨城市化進程的不斷推進和人民生活水平的提高，建筑能耗在全國能源消耗總量中所占的比例將最終達到33%[2]。建筑業現已和工業及交通業并為我國節能的三大領域。
1.2 建筑能耗數據庫國內外發展現狀
數據庫是最新型有效的數據管理技術，在各行各業都得到了廣泛應用。建立針對某一地區或具備某些功能的能耗數據庫，是建筑節能工作進一步開展的基礎。
美國在這方面已經取得了豐碩成果。美國能源部開發的CBECS和加利福尼亞州的CEUS是目前使用廣泛的數據庫[3]，在其大量數據的基礎上開發的Energy Star等軟件，已是建筑能耗基準評價的重要工具。
清華大學建筑節能研究中心在多年建筑節能診斷測試的基礎上，構建了公共建筑能耗數據庫[4]。直至2006年，該數據庫已收錄了484棟公共建筑的能耗檔案。建立這一建筑能耗統計平臺的目標是收集我國各類建筑物能耗的具體數據，以描述各類建筑的用能特點。
從長遠的角度考慮，研究開發一個面向福建省，并基于Internet的網絡化數據管理平臺，并通過該平臺收集和管理大量建筑的基本信息和能耗數據是十分必要的工作。
2 數據庫功能分析
2.1 需求分析
在對建筑業主、建筑能耗信息管理部門和統計人員進行走訪后，總結該數據庫的需求信息：
（1）數據庫的對象涵蓋居住建筑和公共建筑。按住建部要求，居住建筑分為低層、多層、中高層和高層建筑；公共建筑按面積是否超過2000m2分中小型公共建筑和大型公共建筑，按功能分為辦公建筑、商場建筑、賓館飯店建筑等。
（2）要收集的數據有2個方面：建筑基本信息和建筑能耗數據。建筑基本信息包括建筑名稱、建筑面積、使用人數等；能耗類型包括水、電、柴油、天然氣和可再生能源等。
（3）數據庫系統具備分析處理功能，如計算單棟建筑的能耗指標，某一地區不同類型建筑總能耗的分類累加等。這些分析結果以圖表的形式進行展示，并以Excel等軟件的格式導出。
（4）數據庫面向建筑業主及管理人員，設置多種不同權限的用戶。管理員可設置其他用戶的操作權限，升級系統等；建筑業主可查看自己的能耗數據，打印相關數據圖表；各級主管部門可查看地區內所有建筑基本信息和能耗情況，在得到系統管理員授權情況下更改某些數據。
2.2 功能設計
總結需求，設計數據庫系統具有如下功能模塊：
（1）用戶管理：根據職責分為省、市、縣3級管理型用戶，每一級管理型用戶又分為管理員和審核員。加上建筑業主，系統一共七類用戶。用戶的功能分為業務功能和管理功能：業務功能包括錄入建筑信息和能耗數據、審核建筑信息和能耗數據、數據上報、生成本級報表等；管理功能包括查看公告、編輯業主用戶賬號信息等。
（2）區域管理：對各行政區域進行管理，行政區域的信息包括區域名稱、上級區域等。
（3）建筑基本信息管理。
（4）能耗數據管理：統計上報的建筑能耗逐月數據。建筑能耗數據上傳過程中需要各級審核員逐級審核，減少數據庫內的錯誤數據。
（5）統計報表圖表管理：在完成的建筑基本信息和建筑能耗數據基礎上，生成相關的統計報表圖表，如：單棟建筑的年度逐月能耗圖、年度總能耗圖；建筑基本信息分類匯總表；年度能耗統計匯總表；建筑能耗統計分類綜合表等。
3 數據庫管理工具的選擇
用于建立數據庫的工具眾多，應用較為廣泛的有桌面數據庫Access、FoxPro，和應用于大型數據庫的Oracle、SQL Server等。其中，SQL server等大型數據庫管理系統，把面向對象技術與關系數據庫系統相結合，從而建立對象關系數據庫（ORDBMS）。ORDBMS數據庫都基于客戶機/服務器模式，具有較高的靈活性、通用性和兼容性，用戶界面方便靈活、功能強大；具有網絡連和分布式處理功能及良好的開放性；擁有跨平臺的開發接口及開發軟件的支持。SQL Server 2005是一個全面的數據庫平臺，使用集成的商業智能（BI）工具提供數據管理，是市場上的主流數據庫管理系統之一。福建省建筑能耗數據庫的建成目標是基于網絡的大型數據庫管理系統，選用SQL Server 2005作為后臺數據庫較合適。
4 數據庫的結構設計和建立
4.1 數據庫概念結構設計
概念結構設計就是將用戶需求抽象為信息結構（概念模型）的構建。該數據庫模型采用比較實用的“實體-聯系方法”（Entity-Relationship-Approach）構建概念模型，簡稱E-R方法。以本數據庫的建筑基本信息和建筑能耗信息為例，其局部E-R圖如圖1和圖2所示。
4.2 數據庫邏輯結構設計
邏輯結構設計是把概念結構設計階段設計好的基本E-R圖轉換為與選用數據庫管理系統（DBMS）產品所支持的數據模型相符合的邏輯結構。本數據庫采用的是關系模型，將概念模型轉化為關系結構模型，即設計一系列二維表。該數據庫的基本表包括：用戶信息表、用戶角色表、行政區域劃分代碼表、建筑基本信息表、分類分項能耗字典表、分類分項能耗拆分結果逐年匯總表、分類分項能耗逐地區匯總索引表及分類分項能耗逐地區匯總值表。以建筑基本信息表為例，如表1所示。
圖1 建筑基本信息實體E-R圖 圖2 建筑能耗信息實體E-R圖
4.3 數據庫的建立
該數據庫采用IBM 3850X5作為網絡服務器。創建數據庫前，先創建一個SQL Server注冊以便連接到要管理的數據庫服務器上。然后在創建好的服務器上創建數據庫。創建好數據庫之后，使用表設計器建立了數據表，并定義相應主鍵。在表的基礎上可建立相應的視圖，該數據庫中，以視圖的形式存放不同建筑的基本信息、能耗數據和統計圖表。
5 福建省建筑能耗信息管理系統簡介
在上述數據庫建立的基礎上，進一步研究開發了福建省建筑能耗信息管理系統。該系統于2009年7月初部署完成，并投入使用。系統登錄后的主界面見圖3，系統基本信息錄入界面見圖4，建筑逐月能耗展示見圖5，區域分類能耗展示見圖6。
圖3 系統登錄后主界面
圖4 系統建筑信息管理界面
圖5 建筑年度逐月能耗圖
圖6 區域年度總能耗對比圖
6 小結
闡述了福建省建筑能耗數據庫的設計過程，介紹了數據庫需求分析、管理工具選擇和結構設計，并介紹了在其基礎上開發的福建省建筑能耗信息管理系統。該數據庫系統是在建筑節能監管體系的背景下開發，利用該系統可以采集分析福建省各類建筑的基本信息及能耗數據，有利于掌握本區域建筑的用能情況，分析福建省各類建筑的用能特點。
參考文獻：
[1]李運華.大型公共建筑運行能耗測試、評價與數據庫管理系統開發[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2006.
[2]唐桂忠，張廣明.公共建筑能耗監測與管理系統關鍵技術研究[J].建筑科學，2009，25（10）：27-30，73.
[3]鄭曉衛，潘毅群，黃治鐘.國內外建筑能耗基準評測工具的研究與應用[J].上海節能，2008（6）：31-35.
關鍵詞：大型公共建筑；用電分項計量；能耗監測
0 引言
隨著大型公共建筑節能事業的發展，分類能耗數據的計量作為建筑節能的一項重要工作在各地開展起來。目前，據國家有關部門統計，國家機關辦公建筑和大型公共建筑每平方米建筑面積年平均耗電量為85.4度，約占全國城鎮總耗電量的22%，每平方米耗電量是普通居民的10～20倍，是歐洲、日本等發達國家同類建筑的1.5～2倍。耗電密度高是這類建筑的特點之一，也是節能重點。
實踐中發現，我國大型公共建筑中普遍僅安裝1～3塊收費電表，從這些電表獲取的信息無法為節能工作提供完整基礎數據，目前面臨的主要問題有：1）電耗分拆數據不可靠；2）供電局提供數據缺乏實時性；3）無法客觀反映實際節能效果。為了推動大型公共建筑分項能耗系統建設的發展，結合我國大型公共建筑用電分項計量設計的安裝要求，本文在總結國內已有成果和經驗基礎上，對建筑用電數據分類模型、建筑用電分項計量系統及其關鍵技術展開研究。
1 建筑用電數據分類模型
圖1.1 用電分項計量模型
建筑能耗分類模型最重要的原則是統一性，即所有建筑采用同樣的標準。為了實現統一性，必須在各個建筑之間建立統一的用能分類方法。本文將建筑的用電分為：暖通空調、一般照明插座設備、一般動力設備、特殊功能設備4大類。其中，從實用性出發，對暖通空調系統節點進行了較為細致的劃分。通過調研和試驗，結合國家導則要求，建立了我國大型公共建筑能耗數據模型，如圖1.1所示。
2 建筑用電分項計量回路設計方法
為了獲得用電原始數據，需要安裝用電計量表。在充分利用現有配電設施和低壓配電監測系統，結合現場實際情況，合理設置計量表計、計量表箱和數據采集器的數量和位置。需要設置分項計量表計回路包括：變壓器低壓側出線回路、單獨計量的外供電回路、特殊區供電回路、制冷機組主供電回路、單獨供電冷熱源系統泵回路、集中供電的分體空調回路、照明插座主回路、電梯回路、其他應單獨計量的用電回路。
以上配電回路是一般常見的配電方式，所供電設備為單一功能。而有些回路配電是將不同類別的用電設備混合一起，這樣就給分項計量帶來困難，這時需要根據樓宇配電情況靈活配置，使配置的分項計量系統盡可能正確真實的反應各分項能耗，又將其配置成本控制在預算的合理范圍內。方法如下：
（1）根據建筑物所配變壓器數量考慮設置多功能電能表數量，設置多功能電能表的變壓器應是負載率最大且長時間投入運行，負載率低于20%的變壓器原則上不設置多功能電能表，考慮到分項計量系統的成本，若變壓器數量為2臺，則均設置多功能電能表，若變壓器數量大于2臺，則選擇負載率最高的以照明為主的變壓器和以空調為主的變壓器各1臺，安裝2塊多功能電能表，其余變壓器安裝普通三相電能表。
（2）三相平衡設備應設置單相普通電能表，照明插座供電回路宜設置三相普通電能表。一般風機、水泵等380V供電的用電設備都是三相平衡設備，這種設備運行時每相電流大小基本一樣，變化很小，其消耗的總電能可以用單相電能表數據乘以3而得到。而照明插座主回路不是三相平衡回路，需要設置三相電能表。
（3）總額定功率小于10kW的非空調類用電支路不宜設置電能表。此規定主要目的是限制表計設置的數量，盡量減少分項計量成本。但若小于10KW的回路是具有代表性的典型回路，對分項計量數據有非常重要意義，則根據需要設置。
（4）當無法直接安裝電能表時，應采用加法或減法原則，間接獲取電耗數據，其他無法直接獲取電耗數據的回路均應采用間接獲取的方法。
分項用電計量表設置的加減法原則：A1～m、B1～n、C1～k分別代表a、b、c三種類型用電量相關的所有配電支路，支路數量分別為m，n，k。如果目的是獲得a類型用電量：一種方法是在A1、A2、…Am各支路上安裝電能表，并求和獲得，這就是加法原則；另一種方法是在總用電支路、B1、B2、…Bn及C1、C2、…Ck各支路上安裝電能表，在總用電中減去b類及c類用電量，即可獲得a類能耗量，這就是減法原則。若只為獲得a類用電量，則按加法原則和減法原則設計方案的優劣可以通過裝表總數多少來評價。
3 建筑用電分項計量系統數據處理流程
建筑用電分項計量系統軟件由數據采集傳輸子系統、數據處理與存儲子系統、數據展示分析子系統以及數據上報子系統等各子系統構成。
（1）數據采集傳輸子系統
能耗數據采集傳輸系統包括硬件防火墻、路由器、交換機、通信前置機、Internet網絡及數據采集器等組成。建筑能耗數據采集傳輸系統從該系統區域內的數據采集器中取得數據，同時可以接收來自區域內數據中轉站轉發的能耗數據。建筑能耗數據采集傳輸系統使用國家標準數據協議，接收通過Internet網絡傳輸來的建筑能耗數據，并存儲其數據庫內。
（2）數據處理與存儲子系統
數據處理與存儲子系統是建筑能耗監測系統軟件的核心部分，對數據采集子系統接收到的有效數據包進行校驗、解析和處理，對采集時間進行統一規范，根據各配電支路安裝的計量儀表情況建模，并根據構造的用能模型對原始數據進行拆分計算，從而得到分項能耗數據，將原始的能耗數據和通過計算得來的分項能耗數據存儲到數據庫中。
（3）數據展示分析子系統
數據展示分析子系統主要由WEB服務器和工作站組成。其中，WEB服務器主要是為客戶端的瀏覽服務；工作站供監測中心工作人員配置建筑信息以及查詢各個監測中建筑的能耗消耗情況以及能耗對比情況。
（4）數據上報子系統
數據上報子系統主要通過定時任務調度自動從數據中心數據庫中提取能耗分類分項數據，合并整理打包后發送到上一級的數據中心。數據交換格式為壓縮的XML數據包。數據上報子系統主要包括數據提取、數據打包、數據上傳、接收反饋結果等功能。
4 建筑用電分項計量應用實例
下面就某大學為例，詳細說明用電分析計量監測系統的技術選擇、具體實施以及在實際建筑中是怎樣實現其各種功能的。
（1）計量裝置的安裝
根據現場需求配置相應表計；對重要和有節能潛力的回路要配置多功能電力監控終端（測量電壓、電流、電度、功率等參數，有遙控、遙信、遙測及定時控制功能）。在變電所低壓配電柜及樓層配電箱上嵌入式安裝多功能電力監控終端；在宿舍集中安裝單相多功能電力監控終端。
（2）軟件顯示界面
所有綜合樓分項計量顯示界面和宿舍樓每個宿舍的實時功率和本月電度。
（3）電能質量監測
以實時監測的有功功率、電量、功率因數等實時數據為依據，進行變壓器負荷率分析、配電網各級負荷和線損分析，有效防止偷電、漏電等情況的發生，并且有針對性的對配電系統進行優化。圖4.1顯示的是管理樓變電所1#低壓總進線的電能質量監測界面：
5 總結
本文分析了我國用電分項系統建設在發展中存在的問題，提出了建筑用電數據分類模型、分項計量回路設計方法以及分項用電計量表設置的加減法原則。研究了建筑用電分項計量系統結構框架，分析了數據采集、輸送、分析、儲存系統的組成及原理。本文研究成果可應用于全國的大型公共建筑節能領域，對建筑節能具有重要的意義。
參考文獻：
[1]顏浩.節能建筑的經營與合同能源管理[J].建筑節能，2007，35（6）：1-4.
[2]周中，溫伯銀，杜運東.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣，2010，6.
關鍵詞：電氣 ， 系統，大型公建，節能
【 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
中圖分類號：TE08文獻標識碼：A 文章編號：
在當今世界能源日益緊缺的前提下，人類社會在更努力地開發新能源，盡可能地節約能源，降低能源的消耗。《公共機構節能條例》中明確指出：公共機構應當實行能源消費計量制度，區分用能種類、用能系統實行能源消費分戶、分類、分項計量，并對能源消耗狀況實行監測，及時發現、糾正用能浪費現象。
能耗監測系統是通過對建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸等手段及時采集能耗數據，實現建筑能耗的實時監測和動態分析功能的硬件系統和軟件系統的統稱。
該系統由數據采集系統、數據傳輸系統、數據中心三部分組成。監測數據主要包含兩個方面的內容：分類能耗和分項能耗。其中，分類能耗是指根據建筑消耗的主要能源種類劃分進行采集和整理的能耗數據。分項能耗是指根據建筑消耗的各類能源的主要用途劃分進行采集和整理的能耗數據。
分類能耗
1. 用電量
2. 用水量
3. 燃氣量
4. 集中供熱耗熱量
5. 集中供冷耗冷量
6. 其他能源
其中分析用電量可以得到以下分項能耗：
1. 照明插座用電
2. 空調用電
3. 動力用電
4. 特殊用電
實例應用：
某商場基本信息
建筑面積（m2）：22000
建筑層數：地下1層；地上4層
變壓器：3臺 1000KVA
功率因數: 0.93/0.94/1.00
以下是供電局采集的數據:
2009年：用電量7699210（kWh），單位建筑面積用電量350（kWh/（m2•a））
2010年：用電量7452783（kWh），單位建筑面積用電量339（kWh/（m2•a））
2009~2010年逐月用電量
根據分項能耗的要求，我們對3臺低壓柜的28條低壓出線回路進行了監測。
共設了內置多功能表3臺（可計量無功，諧波），三相電能表28臺。
冷量表1臺（本工程不涉及熱量表），數據通訊網關1臺。
將電能表箱直接設于變配電房內，方便監測及走線。當采集后的用能數據通過RJ-485雙絞線傳輸到數據通訊網關，數據通訊網關再通過網絡端口將能耗數據傳輸到遠程能耗監測數據中心的服務器，由服務器實現能耗數據的分類存儲，并能將能耗數據到互聯網，用能單位及上級單位可以通過遠程WEB訪問實時了解建筑用能情況。
照明插座用電：
1） 該建筑插座用電設備主要包括臺式電腦、復印機、打印機、傳真機、飲水機及其他臨時插座用電設備，上班時間由使用人員自行開啟。
2） 商場區域照明主要采用T5熒光燈和雙U型節能筒燈兩種燈具形式，T5熒光燈單管功率為14W，節能筒燈單盞功率為13W。超市區域照明采用T5熒光燈，單管功率為28W。商場內辦公室照明采用T8熒光燈，單管功率為40W。
3） 室外照明采用射燈，室外照明總安裝功率為19.2kW。
4） 照明控制方式：商場及超市區域照明為手動控制，一般早上上班由工作人員自主開啟，晚上下班手動關閉；辦公室照明及插座用電設備一般早上上班時由員工自主開啟，下午下班時手動關閉。室外景觀照明為定時控制，不同季節根據天氣情況設定開啟時間。
空調用電：
1） 空調冷源系統設置在地下一層，共3臺螺桿式4機頭冷水機組，單臺機組總制冷量為1305 kW，總裝機容量為3915 kW，每臺輸入功率為4×90kW；冷凍水泵共4臺，單臺功率45kW；冷卻水泵共4臺，單臺功率45kW；冷卻塔置于屋頂，共六組，風機電機功率為7.5kW/臺。
2） 空調冷凍水系統為一次泵系統，冷凍水供回水溫度為7/12℃，冷凍水供應商場以及超市兩個區域。系統采用兩管制，水平管路同程。冷水機組和水泵分別并列后通過管道相連。
3） 空調風系統為一次回風全空氣系統，每層均設置四臺空氣處理機組。其中三臺額定制冷量為458.7kW，電機輸入功率為11kW；另外一臺額定制冷量為394.8kW，電機輸入功率為11kW。四層設有新風機，新風由新風機引入，送至各樓層空調機房與回風混合，經空氣處理機組熱濕處理后送至空調區域。全年沒有根據季節調節新風比和新風量。
動力用電：
1） 該商場配有貨梯2臺，扶梯6臺，平板梯1臺。貨梯功率為11kW/臺；扶梯功率為11kW/臺；平板梯功率為11W/臺。所有電梯均未設變頻控制裝置。
2）該商場設有一臺生活水泵供應商場日常用水，水泵功率為5.5kW。
從監測結果以及供電局提供的資料分析，
該建筑為商場類建筑，建筑內空調系統主要3~11月運行（其他時段根據需要開啟）而照明和電梯設備全年運行。從2009~2010年逐月用電量統計結果，可以看出，6~10月份用電量較高，因為這段期間空調系統運行時間較長，且負荷率較高。此外，1月份用電量也很高，這主要是源于節假日（圣誕、元旦、春節）商場客流量的增加帶來的用電量的增加。2~4月和11月用電量較低，因這段期間屬于非空調季，室內外氣溫比較舒適，且節假日較少，空調系統開啟時間較短。
將2009~2010年逐月用電量同期相比，可以看出，該建筑用電量有增有減，這與客流量和室外氣溫有直接關系。整體來看，月用電量呈下降的趨勢，說明該建筑在節電方面實施效果較好。但2010年6~8月用電量呈增加的趨勢，這與空調系統用能關系較大，因此空調系統能耗仍為今后節能的重點。
根據以上種種分析，發展能耗監測的意義在于通過對各種能源的數據統計，分析建筑物在能源使用上的優勢與不足，從而去完成能源的充分利用。但現如今能耗監測，僅僅還處于起步階段，鑒于各方面的客觀制約，大規模去普及化，還有很長的一段路。伴隨著應用的同時，建立一套有效的管理體制，也是當前勿需質疑的任務之一。總之，在當今世界倡導綠色節能的主流下，能耗監測可以為綠色建筑提供一種有效的評價標準，有利于推動可持續發展。
【參考文獻】
1. 工業與民用配電設計手冊
關鍵詞：機關辦公建筑 公共建筑 能耗監測
中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0109-01
1 概述
目前全國在廣泛推進節能減排工作，隨著社會的發展全社會對能耗需求越來越高，節能的意識也從國家貫徹到各級政府及每個公民。社會生產生活需要有能耗，如何在全面保障社會生產生活的前提下降低能耗，讓能耗更加合理，這就是當下要做的事情。
天津市的所有公共建筑需要進行能耗的監控與監測。如果要做好能耗的管理與控制，就需要對這些建筑的耗能情況進行采集與分析。隨著公共建筑的不斷出現，能耗的監控與檢測越來越重要，未來的發展趨勢將是對所有公共建筑及設施進行能耗的監控與管理。
2 建設目標
運用計算機控制、通訊網絡、數據庫、智能計量和采集等計算機技術，以服務于天津機關辦公建筑和大型公共建筑能耗采集和分析為主要目的，通過對各類能耗數據的采集，建立一個分布于天津市行政區域內所有機關辦公建筑和大型公共建筑的能耗采集網絡，為公建能耗的分析和節能趨勢分析提供服務的，具有先進水平的建筑能耗監控分析系統。
系統主要實現以下目標：（1）設計、建立能耗監控數據庫；（2）建設各類數掘傳輸系統；完成信息中心與各監控點的網絡連接；（3）搭建建筑能耗采集的基礎設施建設、運行狀況監控系統；（4）搭建建筑能耗采集設備的預警及報警系統及應用平臺；（5）輸出工作所需的文字報告和數據報告；（6）實現對建筑所屬單位開放的能耗查詢系統；（7）對現有系統歷史數據進行保留，并轉化到新系統中；（8）最大限度的保證原有投資。
3 設計、開發原則
（1）實用性與先進性的統一；（2）緊密圍繞能耗監測管理的業務；（3）注重系統易操作與標準化的特點；（4）保證系統具有開放性、可擴充性和較長的使用期；（5）遵循安全性、保密性和共享性的原則；（6）繼承性原則：系統在設計過程中要充分考慮繼承不臥利用己有的硬件設備和開發完；（7）成的軟件系統，在原有基礎上進行整合，在整合的基礎上提高；（8）系統設計需要遵循可持續、可操作的原則，系統采用分級結構逐級上傳數據，并由各中心及區縣二級平臺匯總后上傳到數據中心。
4 編制依據
（1）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》；（2）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則》；（3）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》；（4）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統數據中心建設與維護技術導則》；（5）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設、驗收與運行管理規范》；（6）《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統軟件開發指導說明書》。
5 業務需求
（1）監控系統軟件提供建筑能耗信息、查詢實時監控情況、歷史監測數據、監測點信息。（2）采用基于B/S架構的設計和開發，客戶端使用瀏覽器完成全部操作。（3）支持預警和報警，報警方式包括短信報警、郵件報警，報警范圍和對象可自由設定。（4）具備獨立的能耗數據采集平臺，數據采集的內容及格式符合國家要求及天津市關于建筑能耗的有關規定。（5）以動態圖形方式實現公共建筑能耗狀況。（6）支持與GIS系統的接口，將建筑能耗信息傳輸到GIS系統中。
6 系統體系構架
（1）硬件及網絡系統技術架構。雖然從能耗監測系統總體結構上看，全系統分為現場數據采集系統、區縣級數據中心、市級數據中心，但考慮到區縣級數據中心與市級數據中心之間數據傳輸網絡以及相關的數據傳輸技術簡單，因此硬件及網絡系統技術主要考慮的目標集中于現場數據采集系統、區縣級數據中心層面。（2）軟件體系構架。能耗監測應用軟件系統采用成熟、標準的J2EE企業平臺架構搭建，具有高擴展性、可用性、安全性、可伸縮性、可靠性及跨平臺運行等優點。為了適應應用環境復雜、業務規則變化、系統擴展的需要，采用多層次松耦合結構、組件復用技術、一體化的安全模型以及統一的數據引擎，使得系統具備良好的適應性及彈性。應用軟件系統自底向上可分為數據層、服務層、業務層、表現層四個層次，各個層次間通過標準化的程序接口、服務接口實現，達到系統松耦合及模塊復用的目的。系統總體技術架構參見“圖1能耗監測系統總體技術架構圖”。
文獻標識碼：A文章編號：16749944（2016）12021702
1引言
建筑能耗與工業能耗、交通能耗為我國社會能源消費的三大領域，各類建筑能耗總量已接近社會總能耗的30 %[1～3]。在建筑圍護結構中，門窗系統雖然所占面積最小，但其保溫隔熱性能最差，通過門窗損失的熱量最大[4，5]。因此門窗是影響建筑能耗的主要因素之一，是建筑節能課題中重要的研究方向。
2物理模型及參數設置
模型：平面為5 m×5 m，3層的層高都為3 m；窗戶規格為1 m×1 m；門1.58 m×2 m，木質門，厚25 mm ；混凝土墻體，厚200 mm。具體模型如圖1所示。
參數設置：氣象參數：銅仁地區；運行時間： 1/1～12/31；計算負荷設計日：1/21（冬季），7/21（夏季）；外墻為200 mm重型混凝土；外窗和天窗的材料為3 mm厚玻璃；室內熱源：人員3人；燈，15 W/m2；設備負荷10 W/m2；換氣次數：1次/h；設定房間空調溫度：20 ℃（冬季）25 ℃（夏季）；添加空調系統：理想的空調（COP=1）；計算夏季空調負荷和冬季采暖負荷：20 ℃（冬季）25 ℃（夏季）。
3結果分析
3.1年能耗比較
圖2為窗戶安裝不同玻璃條件下整棟建筑全年能耗對比情況。由圖可知，安裝單層玻璃時，建筑的全年能耗為367.5kW?h/年；雙層中空玻璃時整棟建筑的全年能耗為334.7kW?h/年，相比較下，雙層玻璃的全年能耗降低38.2 kW?h/年，降低比例為3.7 %。
3.2空調裝機容量比較
圖3為單雙層玻璃時夏季空調的裝機容量比較情況。從圖中可以看出，單層玻璃時，空調的裝機容量為8037.8W；雙層中空玻璃時裝機容量為7534.6W。比較可知，雙層玻璃時，空調的裝機容量降低503.2W，降低幅度達6.3 %。
4結論
由上述研究可得出以下結論。
關鍵詞：大型公共建筑；建筑能耗統計； 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
中圖分類號：TU111.19+5 文獻標識碼：A文章標號：
1.引言
建筑耗能與工業耗能、交通耗能被稱為我國能源消耗的三大“耗能大戶”，我國當前的房屋建設規模堪稱世界第一，房屋建筑規模已超過所有發達國家。據統計，建筑能耗在我國能源總消費中所占的比例已經達到30％，且仍將繼續增長。我國目前城鎮民用建筑運行耗電占總發電量的25％左右，北方地區城鎮供暖消耗的燃煤占我國非發電用煤量的15％～20％，這些數值僅為建筑運行所消耗的能源。因此，建筑節能對于促進能源、資源節約和合理利用，緩解能源、資源供應與經濟社會發展的矛盾具有舉足輕重的作用。
在建筑能耗中，公共建筑能耗所占的比重不斷增長，已達60%以上，是建筑能耗快速增長的最主要原因。當前，大量新建公建中，大型公建比例不斷提高，檔次越來越高，導致能耗大幅度升高，是公共建筑的能耗大戶。大型公共建筑能源消耗量大，管理集中，可能的節能潛力大，應作為建筑節能的重點。
2.大型公共建筑能耗統計概況
本次統計是對棗莊市所轄區域內既有國家機關辦公建筑和大型公共建筑。機關辦公建筑是指各級黨委、政府、人大、政協、法院、檢察院等國家機關使用的、財政全額撥款的辦公建筑；大型公共建筑是指單體建筑面積2萬平方米以上的寫字樓建筑、商業建筑、旅游建筑、科教文衛建筑、通信建筑、交通運輸用房及其他公共建筑。統計內容：主要包括建筑詳細信息、電耗量、煤耗量、燃氣耗量、集中供熱及供冷量、太陽能熱水系統集熱器面積、太陽能光伏發電量等內容。
截至當前，共收集了3000平方米以上國家機關辦公建筑、20000平方米以上的大型公共建筑共計100棟，總面積136.14萬平方米，其中3000平方米以上國家機關辦公建筑90棟，面積90.3萬平方米，20000平方米以上大型公共建筑10棟，面積45.84萬平方米。國家機關辦公和大型公共建筑年代和分類統計情況見下表：
國家機關辦公建筑和大型公共建筑年代統計情況
根據以上兩表， 從年代上看2001年至今的機關辦公建筑和大型公共建筑所占比例較大，分別占各項總量的60%和57.78%，從類型上看，機關辦公建筑在數量上占比例較大，占所有建筑總量的90% ，面積占總面積的66.32%；大型公共建筑中商場建筑、賓館建筑所占比例較大，寫字樓比例較小。
3.大型公共建筑能耗現狀分析
根據統計結果得到，棗莊市3000平方米以上國家機關辦公建筑（90棟）的總能耗折合15653.6.64噸標準煤 ，其中電力折合13572.37噸標準煤，煤炭538.61噸，天然氣706.49噸標準煤，液化石油氣9.95噸標準煤，集中供熱耗熱量折合826.19噸標準煤，全年單位建筑面積總能耗17.3千克標準煤/平方米，其中電力15.0千克標準煤/平方米。大型公共建筑（10棟）的總能耗折合16622.57噸標準煤 ，其中電力折合7459.87噸標準煤，天然氣856.41噸標準煤，集中供熱耗熱量折合8306.29噸標準煤，全年單位建筑面積總能耗36.3千克標準煤/平方米，其中電力16.3千克標準煤/平方米。具體耗能統計情況見以下表:
國家機關辦公建筑能耗信息統計表
根據上表數據可以看到，電力是全年耗能最大的，國家機關辦公建筑電力耗能占其全部能耗的約86.7%，大型公共建筑電力耗能占其全部能耗的44.88%，能源消耗方面電力消耗是大戶，煤炭、天然氣消耗較少，另外大型公共建筑的煤炭消耗為零，這說明我市大型公共建筑已基本不再使用燃煤作為建筑使用能源，多用電力作為主要能源。
本次統計7兆瓦以上燃煤鍋爐房5個，熱電廠2家，供熱面積293.14萬平方米，燃料消耗量7.65萬噸標準煤，總耗電量2387.21萬千瓦時，總供熱量895.84萬吉焦，其中購熱量224萬吉焦，總耗水量960.85萬噸。單位建筑面積集中供熱耗能量28.8千克標準煤/平方米。
4、總結
本研究通過對棗莊地區公共建筑能耗統計數據進行整理和統計分析，描述性分析了當地大型辦公類、商場類及賓館酒店類建筑的用能水平及特點，提高了對當前棗莊地區大型公共建筑的能耗現狀的宏觀系統認識。對于大型公共建筑而言，能源消耗情況非常復雜。建筑物的空調、照明、辦公設備耗電三者性質不同。例如空調系統用電決定于運行方式和物業管理水平，而照明和辦公設備用電則在很大程度上和建筑使用者的節能意識有關。對上述三者應采用不同的政策和管理手段。由于建筑物實際能耗和使用條件、入住率、設備效率衰減等諸多因素相關，只有實現建筑內各耗能環節分項計量，才可能真正把實際各類系統的能耗狀況和合理的用能配額相比較，確定差異如何形成，明確進一步的節能潛力。
參考文獻：
[1]棗莊市公共建筑節能改造“十二五”專項規劃
[2]薛志峰.公共建筑節能.北京：中國建筑工業出版社，2007
