前言
针对建科[2008]114号文，结合本公司多年电力仪表制造经验，讨论一种符合建科[2008]114号文中电能分项计量要求的能耗监控系统选型方案，供读者参考。
1.背景
2008年01月03日北京市建委和市发改委公布了2007年北京实施能源审计的部分北京市国家机关办公建筑和大型公共建筑平均电耗、水耗。其中进行审计的20个单位的国家机关办公建筑，每平方米建筑面积" title="建筑面积">建筑面积年平均耗电量为85.4度，人均年耗电量为3072.5度。大型公建耗电是普通建筑的3~5倍国家机关办公建筑和大型公共建筑年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍。是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。北京的大型公共建筑每单位平方米年耗电量在50度到300度之间，这个数字较普通建筑要高出3到5倍。目前我国有5亿m2左右的大型公共建筑。耗电量为70～300kwh/m2*年，为住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度领域。调查结果表明，这类建筑能源浪费现象仍较严重，有很大的节能潜力。（来源：中国网）
2.政府指导性文件温家宝总理签署的中华人民共和国国务院令第531号《公共机构节能条例》自2008年10月1日起施行。《条例》第十四条明确指出：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。地方政府也出台了相关规定，如：《上海市建设和交通委员会关于进一步加强本市民用建筑设备专业节能设计技术管理的通知》—沪建交〔2008〕828号；《江苏省公共建筑用能计量设计规定》—苏建科[2007]217号；苏建科〔2007〕217号规定自2007年9月1日起，新建、改建和扩建单体2万m2以上的公共建筑项目，在设计、施工图审查时均应执行国家、省有关标准。在电气部分明确规定：变电所各出线回路均应配置电能计量装置" title="计量装置">计量装置，计量装置应采用数字式电能表计，并根据建筑的类别和档次，尽量配置通讯接口，以便于构成网络，并设管理后台。沪建交〔2008〕828号规定从2009年1月1日起，单体建筑面积大于2万平方米的大型公共建筑、市（区）两级国家机关办公建筑、申请国家和本市的建筑节能示范项目，按照《技术导则》要求设置能耗监测系统。二OO八年六月二十四日，住房和城乡建设部建科《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》，即建科[2008]114号文件印发，通知要求各省、自治区建设厅，直辖市、计划单列市建委（建设局）遵照执行。[2008]114号文件含以下附件：附件1：分项能耗数据采集技术导则附件2：分项能耗数据传输技术导则附件3：楼宇分项计量设计安装技术导则附件4：数据中心建设与维护技术导则附件5：建设、验收与运行管理规范
3.解读技术导则
3.1建筑对象114号文件根据建筑的使用功能和用能特点，将国家机关办公建筑和大型公共建筑分为8类。有办公建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑、文化教育建筑、医疗卫生建筑、体育建筑、综合建筑、其它建筑。其它建筑指除上述7种建筑类型外的国家机关办公建筑和大型公共建筑。
3.2能耗数据采集指标
3.2.1分类能耗根据建筑用能类别，分类能耗数据采集指标为6项，包括：电量、水耗量、燃气量(天然气量或煤气量)、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量、其它能源应用量，如集中热水供应量、煤、油、可再生能源等。
3.2.2电量分项能耗分类能耗中，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。照明插座用电有：照明和插座用电、走廊和应急照明用电、室外景观照明用电；空调用电有：冷热站用电、空调末端用电；动力用电有：电梯用电、水泵用电、通风机用电；特殊用电有：信息中心、洗衣房、厨房餐厅、游泳池、健身房、其他特殊用电。
4.计量装置
4.1计量装置—进线回路电能计量应当合理设置分项计量回路。其分项计量系统应当采用电子式、精度等级为1.0级及以上（0.2、0.5、1.0级）的有功电能表。采用的普通电能表，应当由测量单元和数据处理单元等组成，并能显示、储存和输出数据，具有标准通讯接口。在变压器低压侧（AC230／400V）总进线处，应当设置多功能电能表，至少具有监测和计量三相电流" title="三相电流">三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量和2-21次各次谐波分量的功能。选用ACR320ELH电力仪表。该表功能有：全电量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；THDu、THDi、2—31次谐波分量；最大需量（I,P），四象限电能计量、复费率电能累计；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压电流不平衡度；电网电压电流正、负、零序分量测量；4DI+3DO、RS485接口、Modbus-RTU等功能。图1ACR320ELH电表
4.2计量装置—其他回路楼宇分项计量设计安装技术导则“4设计规定”中4.2“应合理设置分项计量回路，以下回路应设置分项计量表" title="量表">量表计”：（1）变压器低压侧出线回路；（2）单独计量的外供电回路；（3）特殊区供电回路；（4）制冷机组主供电回路；（5）单独供电的冷热源系统附泵回路；（6）集中供电的分体空调回路；（7）照明插座主回路；（8）电梯回路；（9）其他应单独计量的用电回路。图2ACR220EL电表选用ACR120EL或ACR220EL电力仪表，该表功能有三相电流、电压、功率、功率因数、电能测量，带Rs485接口，Modbus协议等。
4.3计量装置—终端电能累计
4.3.1针对宿舍、商铺、病房等应计量到经济核算单元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352电表；采用DDS1352单相电表，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数" title="模数">模数（即宽为18mm），一次最大接入单相电流30A，精度1.0级。优点是尺寸小，价格低，但不能组网。采用DDSF1352单相电表，DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次最大接入单相电流为80A，精度1.0级，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约，可组网。
4.3.2针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。采用DTSF1352三相四线电表，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次最大接入三相电流80A，80A上可经电流互感器采集，精度0.5级，带Modbus协议或DL/T645规约，可组网。图3DDS1352电表
5.数据传输
5.1数据采集器数据采集器是在一个区域内进行电能或其它能耗信息采集的设备。它通过信道对其管辖的各类表计的信息进行采集、处理和存储，并通过远程信道与数据中心交换数据。
5.2数据中转站为了减轻数据中心的服务器负载，优化网络传输效率，设立数据中转站。数据中转站采集并缓存其管理区域内监测建筑的能耗数据，完整转发给上一级数据中心。数据中转站并不负责数据的加工和处理，也可不永久性存储数据。
5.3数据中心数据中心采集并存储其管理区域内监测建筑的能耗数据，并对本区域内的能耗数据进行处理、分析、展示和发布。数据中心一般设在部级、省（自治区、直辖市）级和监测建筑较多的城市，除部级外的数据中心应将各种分类汇总数据逐级上传到部级数据中心。图4
6.Acrel-5000系统结构
电能管理系统以计算机、通讯设备、计量单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集、远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，分站控管理层、网络通讯层和现场设备层。（如图）图57.Acrel-5000数据上传模式图68.Acrel-5000数据编码规则图7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。例：北京第二外国语大学图书馆空调用电110100D10101B20110100:行政区划代码编码，110100北京市市辖区D:建筑类别编码，D文化教育建筑101：建筑识别码，由建筑所在地的县市建设行政主管部门统一规定，101图书馆北二外图书馆01：分类能耗编码，01电B：分项能耗编码，A照明插座用电，B空调用电，C动力用电，D特殊用电2：一级子项，2空调末端0：二级子项，0表示没有该项9.Acrel-5000能耗数据处理建筑总能耗为建筑各分类能耗（除水耗量外）所折算的标准煤量之和；总用电量＝∑各变压器总表直接计量值；分类能耗量＝∑各分类能耗计量表的直接计量值；分项用电量＝∑各分项用电计量表的直接计量值；单位建筑面积用电量＝总用电量/总建筑面积；单位空调面积用电量＝总用电量/总空调面积。分类能源与标准煤量转换表序号能源类型标准煤量/各类能源量1电1229千克/万千瓦时2燃气（天然气）12143千克/万立方米3燃气（焦炉煤气）5714~6143千克/万立方米4燃气（其它煤气）3570千克/万立方米5集中供热量1229千克/百万千焦6煤0.7143千克/千克7液化石油气1.7143千克/千克8汽油1.4714千克/千克9煤油1.4714千克/千克10柴油1.4571千克/千克10.Acrel-5000能耗数据展示数据中心接收并存储其管理区域内监测建筑和数据中转站上传的数据，并对其管理区域内的能耗数据进行处理、分析、展示和发布。数据中心分为部级数据中心、省（自治区、直辖市）级数据中心和市级数据中心。市级和省（自治区、直辖市）级数据中心应将各种分类能耗汇总数据逐级上传。部级数据中心对各省（自治区、直辖市）级数据中心上报的能耗数据进行分类汇总后形成国家级的分类能耗汇总数据，并发布全国和各省（自治区、直辖市）的能耗数据统计报表以及各种分类能耗汇总表。监测建筑数据展示应包括：（1）建筑的基本信息，能耗监测情况，能耗分类分项情况；（2）各监测支路的逐时原始读数列表；（3）各监测支路的逐时、逐日、逐月、逐年能耗值（列表和图）；（4）各类相关能耗指标图、表；（5）单个建筑相关能耗指标与同类参考建筑（如标杆值、平均值等）的比较（列表和图）。图811.新技术的应用--基于zigbee无线抄表技术ZigBee是一种新兴的短距离(100m--2000m)、低功耗、低数据速率(20k--250kbps)、低成本(相对于GPRS网络的收费)、低复杂度的无线网络技术。ZigBee技术在低功耗、低成本和组网能力方面具有无可比拟的应用优势。图9MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能。Zigbee技术的电表远程抄表系统图10基于zigbee技术的远程抄表省去了现场布置通讯线的麻烦，在节约成本的同时又减少了工程量，为有效实现电能集中管理大大提供了方便；采用mesh网状网络结构充分保证了数据传输的可靠性。Zigbee技术的抄表演示系统说明图1112.典型项目Acrel-5000能耗监测和电能分项计量系统已在北京市人民政府办公大楼、泰州市行政中心、大连期货交易大厦、中国海洋大学体育馆、上海世博会场馆、浦东图书馆、上海浦东机场、大庆机场、广州新电视台、上海华为基地、华山医院等重点工程中广泛应用。