摘 要： 介紹了樓宇節(jié)能的相關(guān)國(guó)內(nèi)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以及研華BEMS樓宇能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)和功能，并給出相關(guān)應(yīng)用說(shuō)明。研華BEMS樓宇能源管理系統(tǒng)一方面可以應(yīng)用于大型樓宇或工廠企業(yè)的日常能源管理中;另一方面，BEMS通訊接口可以將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至國(guó)家省市級(jí)能耗數(shù)據(jù)中心，參與國(guó)家建筑能耗統(tǒng)計(jì)平臺(tái)建設(shè)，未來(lái)市場(chǎng)空間不可估量。

關(guān)鍵字：BEMS，樓宇節(jié)能，能耗統(tǒng)計(jì)，能耗監(jiān)測(cè)，分項(xiàng)能耗，需量控制

1 引言

建筑能耗在總能耗中的比例，反映了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生活質(zhì)量。目前主要發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗均已占社會(huì)總能耗的1/3左右。我國(guó)建筑能耗比例雖然不及發(fā)達(dá)國(guó)家，但由于建筑市場(chǎng)的飛速發(fā)展，建筑能耗占總能耗比例逐年上升。資料顯示，未來(lái)幾年內(nèi)寫字樓、公寓、飯店、會(huì)展中心等大型公共建筑會(huì)大幅度增加，在2020年前我國(guó)將新增約10億m2大型公共建筑。而我國(guó)約90%以上的大型公共建筑是典型的耗（電）能大戶，在能源需求日趨緊張的情況下，采用多種手段實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能是必然的選擇。如何進(jìn)行建筑能耗量化管理以及效果評(píng)估，降低建筑運(yùn)行過(guò)程中所消耗的能量，包括空調(diào)、照明、采暖、電梯以及辦公設(shè)備等的能耗，從而降低運(yùn)行成本，成為大樓業(yè)主最為關(guān)注的問(wèn)題。

要想降低能源消耗就必須采取有效的方式管理能源。對(duì)于一棟現(xiàn)代化的大樓而言，在沒(méi)有安裝BEMS的時(shí)候，由于很難了解大樓內(nèi)空調(diào)、照明等耗能設(shè)備的運(yùn)行情況，統(tǒng)計(jì)顯示有35%～50%的能源因此而浪費(fèi)。另一方面，工業(yè)和商業(yè)用電付費(fèi)時(shí)有一個(gè)參數(shù)是要加以考慮的：契約用電容量。耗能設(shè)備全部運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的用電需求，一個(gè)月中哪怕只有15～20分鐘的用電負(fù)荷超出契約容量，全月的基本電費(fèi)仍基于最高負(fù)荷收費(fèi)。統(tǒng)計(jì)顯示這些額外的費(fèi)用通常占企業(yè)用電帳單的25%[2]。

BEMS就是將建筑物或者建筑群內(nèi)的變配電、照明、電梯、空調(diào)、供熱、給排水等能源使用狀況，實(shí)行集中監(jiān)視、管理和分散控制的管理與控制系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)建筑能耗在線監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。它由各計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器和能耗數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)組成。BEMS通過(guò)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)控和分析管理實(shí)現(xiàn)以下效果：

1）對(duì)設(shè)備能耗情況進(jìn)行監(jiān)視，提高整體管理水平;

2）找出低效率運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備;

3）找出能源消耗異常;

4）降低峰值用電水平。

BEMS的最終目的是降低能源消耗，節(jié)省費(fèi)用。

2 標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行BEMS產(chǎn)品設(shè)計(jì)和節(jié)能項(xiàng)目技術(shù)方案設(shè)計(jì)時(shí)，參考了目前國(guó)際上和國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的一些能源管理系統(tǒng)方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，尤其在BEMS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳接口中符合了國(guó)家現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定。

2.1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

1）IEEE Std 739-1995, 《IEEE Recommended Practice for Energy Management in Industrial and Commercial Facilities》

由美國(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì)頒布，給出了工業(yè)和商業(yè)企業(yè)系統(tǒng)中各系統(tǒng)和設(shè)備能量消耗監(jiān)控和管理的指導(dǎo)性建議。如何做能源審計(jì)，以考察各設(shè)備有無(wú)能源浪費(fèi)現(xiàn)象。對(duì)于照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電機(jī)、空壓機(jī)等系統(tǒng)分別給出了能效判斷和提高能效的方法。

2）《IPMVP國(guó)際節(jié)能效果測(cè)量和認(rèn)證規(guī)程》

由國(guó)際節(jié)能效果測(cè)量和認(rèn)證規(guī)程委員會(huì)頒布，MVP為確認(rèn)能效、節(jié)水和可再生能源項(xiàng)目實(shí)施效果提供了現(xiàn)有最佳技術(shù)的總體情況。

2.2國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

為能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、能效公示、用能定額和超定額加價(jià)等制度的建立準(zhǔn)備條件，促使辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運(yùn)行管理水平，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2008年6月正式頒布了一套國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑及大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則，共包括5個(gè)導(dǎo)則（以下統(tǒng)稱《導(dǎo)則》）：《分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》;《分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》;《樓宇分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)安裝技術(shù)導(dǎo)則》;《數(shù)據(jù)中心建設(shè)與維護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》;《系統(tǒng)建設(shè)、驗(yàn)收與運(yùn)行管理規(guī)范》。

在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，主要參考了《分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》、《分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》和《樓宇分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)安裝技術(shù)導(dǎo)則》?！斗猪?xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定了統(tǒng)一的能耗數(shù)據(jù)分類、分項(xiàng)方法及編碼規(guī)則，為實(shí)現(xiàn)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、準(zhǔn)確傳輸、科學(xué)處理、有效儲(chǔ)存提供支持。《分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定了能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中能耗計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器和各級(jí)數(shù)據(jù)中心之間的能耗數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程和格式。《樓宇分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)安裝技術(shù)導(dǎo)則》統(tǒng)一了樓宇分項(xiàng)計(jì)量和冷熱量計(jì)量的方法。

根據(jù)建筑的使用功能和用能特點(diǎn)，《導(dǎo)則》將國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑分為8類：1）辦公建筑;2）商場(chǎng)建筑;3）賓館飯店建筑;4）文化教育建筑;5）醫(yī)療衛(wèi)生建筑;6）體育建筑;7）綜合建筑;8）其它建筑（指除上述7種建筑類型外的建筑）。

對(duì)于每一類建筑，需要采集的數(shù)據(jù)指標(biāo)分為建筑基本情況數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)采集指標(biāo)大兩類。建筑基本情況數(shù)據(jù)包括建筑名稱、建筑地址、建設(shè)年代、建筑層數(shù)、建筑功能、建筑總面積、空調(diào)面積、采暖面積、建筑空調(diào)系統(tǒng)形式等表征建筑規(guī)模、建筑功能、建筑用能特點(diǎn)的參數(shù)。能耗數(shù)據(jù)采集指標(biāo)包括各分類能耗和分項(xiàng)能耗的逐時(shí)、逐日、逐月和逐年數(shù)據(jù)，以及各類相關(guān)能耗指標(biāo)。各分類能耗、分項(xiàng)能耗以及相關(guān)能耗指標(biāo)的具體內(nèi)容見(jiàn)下表。

《導(dǎo)則》中規(guī)定了能耗數(shù)據(jù)圖表展示方式應(yīng)直觀反映和對(duì)比各項(xiàng)采集數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢(shì)和分布情況，并給出了多種數(shù)據(jù)圖表展示方式的建議，比如餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖、分布圖、混合圖、甘特圖、儀表盤或動(dòng)畫等。

為保證能耗數(shù)據(jù)可進(jìn)行計(jì)算機(jī)或人工識(shí)別和處理，保證數(shù)據(jù)得到有效的管理和支持高效率的查詢服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)及交換的一致性，《導(dǎo)則》制定了能耗數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的編碼規(guī)則，并詳細(xì)制定了代碼結(jié)構(gòu)。

3 研華樓宇能源管理系統(tǒng)

研華樓宇能源管理系統(tǒng)BEMS的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于第二節(jié)中所闡述的國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)借鑒了目前市場(chǎng)上主要廠家的產(chǎn)品。

研華BEMS由硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)組成。硬件設(shè)備中計(jì)量表和采集器的選型可參照《導(dǎo)則》中的規(guī)定，用于對(duì)用電設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)分析。軟件系統(tǒng)基于WebAccess組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)，繼承了WebAccess可組態(tài)、可遠(yuǎn)程維護(hù)等一系列的優(yōu)點(diǎn)。包括兩個(gè)子系統(tǒng)：能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)和需量控制子系統(tǒng)。能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)采集、監(jiān)視、管理和控制樓宇中的各種分類和分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)，提供豐富的數(shù)據(jù)圖表和報(bào)表展示方式以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能，幫助用戶隨時(shí)隨地的掌握能源消耗情況，并找出能源使用異常、建立能源削減計(jì)劃。能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)嵌在WebAccess的工程節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，能耗數(shù)據(jù)由WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)采集，工程節(jié)點(diǎn)可配置能源管理工程，存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析能耗數(shù)據(jù)，并提供Web服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)圖表展示。需量控制子系統(tǒng)運(yùn)行在WebAccess的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與計(jì)算，采用先進(jìn)的控制算法限制峰值用電需求，降低用電成本。需要特別指出的是，由于BEMS可組態(tài)的優(yōu)點(diǎn)使得BEMS的應(yīng)用范圍不僅僅局限于樓宇行業(yè)。對(duì)于工業(yè)企業(yè)用電，比如鋼鐵、石油化工等企業(yè)，通過(guò)用戶的靈活組態(tài)，同樣可以實(shí)現(xiàn)這些企業(yè)的能源管理。

研華BEMS能源管理系統(tǒng)幫助用戶實(shí)現(xiàn)以下需求：

1）建立實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括各計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)采集軟件。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存到能源管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)庫(kù)中，各級(jí)管理人員在自己的辦公室里就可以利用瀏覽器訪問(wèn)能源管理系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)限瀏覽全部或部分相關(guān)能源計(jì)量信息。

2）建立能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析功能提供各分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的逐時(shí)、逐日、逐月、逐年的統(tǒng)計(jì)圖表和文本報(bào)表，以及各類相關(guān)能耗指標(biāo)的圖表，各級(jí)管理人員可以對(duì)能源的班用量、日用量、月用量進(jìn)行比對(duì)，分析能源使用過(guò)程中的漏洞和不合理情況，調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過(guò)程中的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能降耗之目的。

3）建立能源使用計(jì)劃

根據(jù)目前的能源使用情況，做出能源使用計(jì)劃。根據(jù)能源使用需求，制訂能源采購(gòu)、生產(chǎn)、供應(yīng)計(jì)劃，做到生產(chǎn)有目的，使用有計(jì)劃，在能源方面保障生產(chǎn)平穩(wěn)且能源使用合理、節(jié)儉，避免浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生。

4）建立能源折標(biāo)系統(tǒng)

對(duì)于不同種類能源的使用情況，必須折合成標(biāo)準(zhǔn)單位才能進(jìn)行比較和綜合，建立能源折標(biāo)系統(tǒng)，以便能對(duì)不同的能源進(jìn)行合并比較。

5）建立需量控制系統(tǒng)

用戶通過(guò)組態(tài)的方式確定負(fù)荷組、負(fù)荷和契約容量信息。需量控制系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻需量，根據(jù)負(fù)荷卸載優(yōu)先級(jí)別卸載或恢復(fù)負(fù)荷，確保系統(tǒng)需量不超過(guò)峰值契約容量，免受罰款或停電。

3.1能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)

能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)由各計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器、管理系統(tǒng)（Web服務(wù)器）組成，它幫助用戶建立實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)、能源使用計(jì)劃和能源折標(biāo)系統(tǒng)。

3.1.1系統(tǒng)架構(gòu)

下圖給出了能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。系統(tǒng)采用三層的分布式結(jié)構(gòu)。

各種計(jì)量裝置用來(lái)度量各種分類分項(xiàng)能耗，包括電能表（含單相電能表、三相電能表、多功能電能表）、水表、燃?xì)獗?、熱（冷）量表等。?jì)量裝置具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與數(shù)據(jù)采集器連接，可以采用多種通訊協(xié)議（如MODBUS標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放協(xié)議）將數(shù)據(jù)輸出。WebAccess的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)為能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器。管理系統(tǒng)設(shè)在WebAccess的工程節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集器通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳至管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶在WebAccess的工程節(jié)點(diǎn)可以對(duì)能源管理工程進(jìn)行組態(tài)和瀏覽能耗數(shù)據(jù)。管理系統(tǒng)的通訊接口可以將能耗數(shù)據(jù)按照《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑及大型公共建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》遠(yuǎn)傳至上層的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或省部級(jí)數(shù)據(jù)中心。

3.1.2數(shù)據(jù)的組織方式

能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)提供靈活的組態(tài)功能，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要配置能源管理工程。能源管理工程下可包含多個(gè)能源管理組，能源管理組包含多個(gè)能源管理成員，也可包含能源管理組。以某大樓為例，配置好的能源管理組表示了該大樓的各分類和分項(xiàng)能耗。

3.1.3系統(tǒng)功能

1）能耗報(bào)告（Energy Profile）

各能源管理組逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗值報(bào)告，幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值。單位面積能耗（EUI）等多種相關(guān)能耗指標(biāo)報(bào)告為能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。溫度、濕度參考功能幫助分析能耗數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)的相關(guān)性。

2）能耗排名（Energy Ranking）

不同時(shí)間范圍下能源管理組的能耗值排序，幫助找出能效最低和最高的設(shè)備單位。

3）能耗比較（Energy Comparison）

不同時(shí)間范圍內(nèi)能源管理組能耗值的比較。

4）日平均報(bào)告（Average Daily Profile）

任何一天每15分鐘平均能耗需求的報(bào)告。幫助用戶了解自己的能耗模式并找出超出預(yù)期的峰值需求，為與電力公司簽訂合同時(shí)提供參考。

5）偏差分析（Deviation Report）

任何一天不同時(shí)段能耗值與管理設(shè)定值的偏差表示。紅色偏差值表示實(shí)際能耗值超出了能耗使用計(jì)劃值，指出能源消耗的增加傾向。

6）最大值/最小值分析（Max/Min Value Analysis）

不同時(shí)間范圍內(nèi)能耗值的最大值/最小值分析。可以分析各系統(tǒng)和設(shè)備能源消耗與時(shí)間的相關(guān)關(guān)系。

7）一次能源折算（Primary Energy Profile）

將企業(yè)能耗值折算為熱量（MJ）、標(biāo)準(zhǔn)煤以及原油、原煤等一次能源消耗量和相對(duì)的CO2釋放量。

8）成本報(bào)告（Cost Profile）

各能源管理組逐日、逐月、逐年能耗費(fèi)用報(bào)告。根據(jù)能量表的數(shù)據(jù)和費(fèi)率結(jié)構(gòu)計(jì)算能耗費(fèi)用，幫助管理能源成本。用戶可以設(shè)定能耗成本基準(zhǔn)，根據(jù)與實(shí)際成本偏差去設(shè)定預(yù)算，有助于減少能源采購(gòu)中的風(fēng)險(xiǎn)。

9）成本排名（Cost Ranking）

不同時(shí)間范圍下能源管理組的成本值排序。幫助找出能源消費(fèi)最低和最高的設(shè)備單位。

10）統(tǒng)計(jì)報(bào)表（Statistical Report）

分類和分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的年/月/日統(tǒng)計(jì)報(bào)表。讓用戶對(duì)企業(yè)能源消耗情況一目了然，并能幫助用戶合理分配能源使用結(jié)構(gòu)。
 

3.2 需量控制子系統(tǒng)

需量控制子系統(tǒng)（Demand Limiting，以下簡(jiǎn)稱DL）通過(guò)調(diào)整負(fù)載的使用降低高峰時(shí)的用電需量，來(lái)減少額外的付費(fèi)，從而減少企業(yè)長(zhǎng)期的能源花費(fèi)。在用電負(fù)荷功率曲線圖中，若當(dāng)前用電需量趨近峰值契約容量時(shí)，就應(yīng)該采取措施來(lái)降低用電需量，這個(gè)過(guò)程如下圖所示。

DL將負(fù)荷分組。一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)負(fù)荷組，但每個(gè)負(fù)荷組必須對(duì)應(yīng)一個(gè)或一組契約。每個(gè)負(fù)荷組的控制運(yùn)算獨(dú)立進(jìn)行，DL將負(fù)荷按照6個(gè)卸載級(jí)別分類。DL每分鐘處理以下過(guò)程：

1）DL讀取計(jì)量表輸入;

2）DL預(yù)測(cè)需量周期內(nèi)的功率需求。當(dāng)功率需求超過(guò)峰值契約容量設(shè)定，DL計(jì)算需要調(diào)整的功率值，這個(gè)功率值就是DL需要卸載的量。

3）當(dāng)預(yù)測(cè)功率需求超過(guò)峰值契約容量設(shè)定，DL首先選擇卸載級(jí)別為6的負(fù)荷進(jìn)行卸載，直到達(dá)到卸載目標(biāo)。DL循環(huán)卸載可卸載的設(shè)備。

以下條件下的負(fù)荷不能卸載：

a） 負(fù)荷被鎖;

b） 負(fù)荷不在線，或處于報(bào)警狀態(tài)

c） 負(fù)荷已經(jīng)處于卸載狀態(tài)或低于卸載級(jí)別

d） 負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間小于最小運(yùn)行時(shí)間

e） 負(fù)荷剛剛被DL卸載并恢復(fù)，但恢復(fù)時(shí)間小于最小恢復(fù)時(shí)間。

4）如果卸載級(jí)別為6的負(fù)荷全部被卸載，DL開(kāi)始卸載級(jí)別為4的負(fù)荷，直到滿足要求。

5）如果卸載級(jí)別為4的負(fù)荷全部被卸載，DL開(kāi)始卸載級(jí)別為3的負(fù)荷，直到滿足要求。直到卸載級(jí)別為1的負(fù)荷。

6）如果卸載全部可卸載的負(fù)荷仍不能滿足要求，DL產(chǎn)生報(bào)警通知。

7）每個(gè)負(fù)荷屬性中有最短卸載時(shí)間，DL比較每一個(gè)負(fù)荷被卸載的時(shí)間，滿足要求時(shí)，DL可以恢復(fù)負(fù)荷，恢復(fù)負(fù)荷的順序與卸載相反。

DL在運(yùn)行態(tài)下負(fù)荷組圖和負(fù)荷明細(xì)圖如下所示。點(diǎn)擊負(fù)荷組可以查看該負(fù)荷組的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示和需量周期內(nèi)的功率曲線。負(fù)荷明細(xì)圖中可以查看各負(fù)荷狀態(tài)，也可對(duì)負(fù)荷進(jìn)行控制。

4 BEMS在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

樓宇中安裝BEMS系統(tǒng)后，就如同有了“眼睛”、“神經(jīng)系統(tǒng)”、“大腦”和“四肢”，通過(guò)“眼睛”可以了解能源消耗狀況，現(xiàn)場(chǎng)總線、通訊網(wǎng)絡(luò)組成“神經(jīng)系統(tǒng)”收集數(shù)據(jù)，通過(guò)“大腦”判斷能耗浪費(fèi)和異常，通過(guò)“四肢”來(lái)執(zhí)行“大腦”發(fā)出的指示。不過(guò)能源管理系統(tǒng)只是節(jié)能工作中的一個(gè)重要手段，在日常的能源管理事務(wù)中，能源管理師更多地扮演了“大腦”的角色，他使用BEMS這個(gè)工具獲得數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并做出決策，最終達(dá)到節(jié)省能源，節(jié)省成本的目的。節(jié)能不是一簇而就的，它是一個(gè)不斷循環(huán)、不斷反饋、不斷優(yōu)化的過(guò)程。

如前所述，不同類型的樓宇有不同的能耗特點(diǎn)，本節(jié)分別選取辦公建筑和商場(chǎng)建筑為例來(lái)簡(jiǎn)要說(shuō)明BEMS在建筑節(jié)能中的應(yīng)用。

4.1 辦公建筑

1）了解建筑概況

某辦公大樓共13層，工作時(shí)間為周一至周五的8：00-18：00（午間休息 1小時(shí)），周末及節(jié)假日休息。1樓為店面，2-13樓全部為辦公用標(biāo)準(zhǔn)層?？偨ㄖ娣e8625 m2 ，空調(diào)建筑面積7300 m2 。采用新風(fēng)機(jī)組加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。冷源為2臺(tái)桿式冷水機(jī)組，熱源為中央熱水機(jī)組。每臺(tái)冷水機(jī)組分別配2臺(tái)冷凍水泵和2臺(tái)冷卻水泵。記錄大樓內(nèi)主要耗能設(shè)備的額定功率值。

2）建筑能耗結(jié)構(gòu)分析

下圖是由BEMS得到的統(tǒng)計(jì)圖表，顯示了某年度該辦公樓空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、辦公及其它設(shè)備的耗電比例。從圖中可以看出空調(diào)系統(tǒng)所占能耗比例很大，因而進(jìn)一步分析空調(diào)能耗。

下圖給出了空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)各部分能耗比例。從圖中可發(fā)現(xiàn)，冷熱水機(jī)組所占的比例最大，達(dá)到54%。除此之外，末端設(shè)備全年耗電比例達(dá)25%。水輸送系統(tǒng)（冷卻水泵、冷凍水泵）的能耗比例也相當(dāng)大，達(dá)18%。

3）建筑能耗逐時(shí)/日/月/年分析

逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗圖幫助了解分析建筑能耗模式，并能找出能耗異常。下圖中顯示了該辦公樓夏季一典型日內(nèi)各設(shè)備的逐時(shí)耗電量。各部分的耗電量從上午7時(shí)開(kāi)始上升，下午18時(shí)開(kāi)始下降，其間中午出現(xiàn)小幅回落。上午7時(shí)到9時(shí)期間出現(xiàn)電梯使用的高峰，同時(shí)空調(diào)能耗也開(kāi)始增加。中午休息使得空調(diào)、照明、辦公設(shè)備的能耗出現(xiàn)回落，但幅度不大。晚上20時(shí)到22時(shí)照明、通風(fēng)等仍有部分能耗。

4）節(jié)能潛力分析

由于辦公建筑的使用功能決定了建筑內(nèi)照明系統(tǒng)和辦公設(shè)備能耗基本是穩(wěn)定的，對(duì)全年建筑能耗的變化影響不大。照明系統(tǒng)節(jié)能體現(xiàn)在日常的管理中，比如人走關(guān)燈，更換節(jié)能燈等。

對(duì)于耗能主體——空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)其運(yùn)行記錄，找出主要節(jié)能措施如下：

a）主機(jī)配備容量偏大。大部分時(shí)間只開(kāi)1臺(tái)主機(jī)，配1臺(tái)冷凍水泵、1臺(tái)冷卻水泵就能滿足需求。

b）空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行存在大流量、小溫差的問(wèn)題。應(yīng)增大送回水溫差，減小水流量，同時(shí)采用變流量技術(shù)。

c）室內(nèi)溫度設(shè)定偏低，增加了能耗。應(yīng)將室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度設(shè)定分別提高。

4.2 商場(chǎng)建筑

1）了解建筑概況

某大型商場(chǎng)建筑面積約51萬(wàn)m2，空調(diào)建筑面積約38萬(wàn)m2，冬季燃?xì)忮仩t供暖，夏季以離心式制冷機(jī)為冷源，采用定風(fēng)量全空氣系統(tǒng)，共有不同型號(hào)的空調(diào)箱530臺(tái)。

2）建筑能耗結(jié)構(gòu)分析

下圖顯示了某年度該商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)的耗電比例。從圖中可以看出空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)所占能耗比例很大。

商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)能耗大主要由其負(fù)荷狀況決定。比如，一些商場(chǎng)建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)采用玻璃幕墻等熱量易穿透材料構(gòu)建，圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷十分巨大。由于商品展示等需求，室內(nèi)照明負(fù)荷大。此外，商場(chǎng)人員密集，來(lái)自人體的熱負(fù)荷成為商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的一個(gè)很重要部分。因此商場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)能耗比重較大。

空調(diào)系統(tǒng)各設(shè)備能耗比例如下圖所示。其中，制冷機(jī)耗電占23%，冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔等水系統(tǒng)合計(jì)占11.6%。由于該商場(chǎng)采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)箱風(fēng)機(jī)全年運(yùn)行，因此空調(diào)箱風(fēng)機(jī)耗電比例65.4%，浪費(fèi)最嚴(yán)重，節(jié)能潛力最大。

3）建筑能耗逐時(shí)/日/月/年分析

整個(gè)商場(chǎng)某年全年用電情況如下圖。

4）節(jié)能潛力分析

對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，可參考得主要節(jié)能策略有：

a）空調(diào)箱風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)節(jié)

b）充分利用新風(fēng)自然冷源

c）通過(guò)風(fēng)壓控制避免冷熱不均

5 總結(jié)

2008年4月1日起我國(guó)開(kāi)始施行《節(jié)約能源法》，使節(jié)約能源成為了一項(xiàng)基本國(guó)策?！妒晃寰V要》中提出了“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”的號(hào)召。在建筑節(jié)能方面，國(guó)家推出了一系列政策，2020年我國(guó)用于節(jié)能建筑項(xiàng)目的投資至少是1.5萬(wàn)億，BEMS的市場(chǎng)前景是很廣闊的。

研華自動(dòng)化樓宇事業(yè)部

研華科技自1983年創(chuàng)立以來(lái)，致力于為客戶提供高品質(zhì)、高性能的產(chǎn)品和服務(wù)。研華自動(dòng)化作為研華科技第一個(gè)業(yè)務(wù)集團(tuán)，重點(diǎn)關(guān)注四大垂直行業(yè)：樓宇節(jié)能、機(jī)械制造、電力能源及智能交通。研華自動(dòng)化為樓宇節(jié)能客戶提供先進(jìn)的系統(tǒng)產(chǎn)品和專業(yè)及時(shí)的技術(shù)服務(wù)，針對(duì)樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)自主研發(fā)基于Web的iBAS樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)和BEMS建筑能源管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)以Web技術(shù)為核心，通過(guò)BEMS豐富的圖形報(bào)告和數(shù)據(jù)解析的功能，幫助用戶掌握和分析能源消耗情況，并做出決策，通過(guò)iBAS系統(tǒng)對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行有序加載或者減載動(dòng)作，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

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