楼宇智能化综合能效管理系统

一、概述

智能化楼宇是以建筑大厦为平台，兼备通信、办公、建筑设备自动化，集系统结构、服务、管理及其最优化组合，向人们提供一个高效、舒适、便利环境的建筑。达到帮助建筑物业主、物业管理人员和租用人实现在费用、舒适、便利和安全等方面的目标。

具体来说，楼宇智能化综合能效管理系统是指综合运用现代通信技术、自动控制技术、计算机技术等现代技术，将建筑物建设或改造成为智能建筑的全部工程，包括楼宇智能化方案咨询、规划设计、定制开发、设备提供、施工管理、系统集成及增值服务。

二、楼宇建筑用能现状

一组来自国家有关部门的调查数字显示: 我国大型建筑年电力消耗总量占全国总消耗量的10%，能源费用超过800亿元，主要包括政府机关、企事业单位、商业写字楼等大型建筑，大部分大型建筑的全年用电量在100KWH以上，其中空调用电在45-50%；用户室内用电35-40%；公用电费支出10-15%。目前，我国大型楼宇建筑用能主要存在以下几个方面的不足：

1、供电系统效率低

变压器效率低：大型建筑变压器使用效率不高，特别是晚上变压器几乎空载运行，造成变压器自身损耗大，电压变化率高；

供电线路损耗大：因大型建筑用电设备多，供电线路分支多、长，视在功率大，存在较大的集肤效应损耗及热阻线损，导致末端电压降大，电能使用效率明显下降，并存在一定的安全隐患。

2、用电设备能耗利用率不高

空调设备用电（柜式或中央空调）：首先，大型建筑空调系统在设计选型时，大多预计留了20%左右的余量，但正常运行时很少完全运行在满负荷状态；其次，空调水循环系统实际运行时处于最大设计固定流量下工作，不随负荷变化而变化，无法达到主机、辅机和末端舒适温度三者达到合理的动态自动调节，导致电能利用率低，电能浪费严重。

 照明及其它设备用电：大型建筑照明用电和其它用电设备大多是感性负载，功率因数多在0.5-0.8之间，存在大量的无功损耗，且用电设备多为单相220V供电，线路中都存在着严重的三相不平衡，造成零序电流过大，造成电耗的损失增加，也大大降低了系统的电能使用效率。

3、用电设备复杂，电力品质差

大型建筑内的用电设备数量与种类众多，主要用电设备有：照明（节能灯、日光灯等），空调（柜式和中央空调）、办公设备、电脑、三相电机（风机和水泵）、电加热负载和其它混合负载等。其中大量电力电子装置（如电脑、办公设备、通信设备）等非线性负载的使用，导致负荷严重非线形，产生电压陷波、电压突变、浪涌、瞬变、谐波（其中以3次谐波为主）等。同时消耗大量的无功功率，导致功率因数较低，使供电电压波形发生畸变，电力污染严重，用电品质差，大大降低了电能的使用效率，也影响用电设备的使用寿命和使用安全。

建筑分项能耗若没有计量，带有人为主观因素的能耗拆分数据不可靠，无法有效的发现用能问题，造成决策偏差。供电局提供数据或人工抄表数据缺乏实时性，且时间间隔不准确，无法用于能耗技术分析，缺乏基础数据平台，各种节能措施的实际效果无法得到客观的反映和评价，缺乏评估手段，分项计量是考核各个管理者在节能管理中业绩的重要依据，依靠管理实现节能是大型公建投资最快地实现节能最有效的措施 

三、综合能效管理系统

1、能耗分类

电量分项能耗应当包括：

照明插座用电——为建筑物主要功能区域的照明、插座等室内设备用电。主要包括照明和插座用电、走廊和应急照明用电、室外景观照明用电。

空调用电：主要包括冷热站用电、空调末端用电。

动力用电：主要包括电梯用电、水泵用电、通风机用电。

特殊用电：主要包括信息中心、洗衣房、厨房餐厅、游泳池、健身房或者其他特殊用电。

2、系统架构

系统分项采集楼宇内照明用电总量、办公用电总量、公共用电总量、电梯总用电量、空调用电总量等，通过数据采集站，数据中转站，往国家级、省市级数据中心提供能耗数据。系统主要包括2大子系统6个层面，即能耗数据采集系统（包括“数据来源层”、“数据采集层”、“数据传输层”）、能耗计量监测管理应用系统（包括“数据中心/中转站”、“省级数据中心”、“国家级数据中心”）。

数据来源层是指现有的或改造成具有数传功能的各种（水量、电能、气量、热能）计量仪表。

数据采集层是通过能耗数据采集器获取来源层产生的原始能耗数据，并将数据上报到数据采集软件，通过数据采集软件实现各类原始数据的规范处理、保存和上传。

数据传输层将采集层数据通过各种网络（RF、ADSL、LAN、GPRS、CDMA、3G…）平台，传输到数据中心或者数据中转站。

省级数据中心接收和存储所有市级数据中心/中转站的数据。并实现数据的实时监控、查询与统计分析，同时为国家级数据中心提供能耗监测数据。

3、系统特点

1、技术先进，具有趋势预测控制功能

充分利用了当代最新科技成果，采用具有趋势预测控制功能，使系统具有优化控制功能，可以根据各自耗电系统运行环境及负荷的变化预测并择优选择最佳的运行参量和控制方案。

2、模块化设计

各个系统功能软件之间相互独立，通过数据库将各个软件系统紧密结合在一起，单个软件系统出现故障也不影响其它系统的正常运行。

3、安全性能可靠

系统设置了操作权限管理功能，可有效防止非授权人员的无意或蓄意访问系统，确保系统数据的采集、传递、储存、使用的安全性。

4、汇总和统计方式多样化

遵循“以人为本”的人性化设计理念，系统的软、硬件设计都从用户操作使用的方便出发，提供了可视化矢量图形软件界面界面，可以以及非常直观的图形和图表，满足不同管理人员和操作人员的使用习惯。还提供WEB远程访问，可以让使用者在任意地点都可以方便的远程访问系统。

5、能源按需提供

系统能根据各耗能设备终端所需负荷自动调节输出，在保证楼宇舒适便捷，安全可靠的前提下，达到节能降耗的目的，为楼宇用户提供全方位的能源智能化管理和双向互动服务。

6、能源逐级管理思想

系统为决策层、管理层和操作层分别提供了不同的功能（如下图），做到能源的逐级管理，使不同职位职责明晰，分工明确，可以有效监测节能目标。