1 概述
隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平不斷提高，建筑能耗持續(xù)上升。其原因，一是建筑面積增加，二是居民家用設(shè)備快速增長，建筑照明條件也愈益改善，三是人們對建筑熱舒適性要求越來越高，空調(diào)制冷面積不斷擴大，時間也在延長，能源消耗隨之增加。目前普遍認為建筑節(jié)能是節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解能源緊張、解決社會經(jīng)濟發(fā)展與能源供應(yīng)不足這對矛盾的最有效措施之一。因此，采取建筑節(jié)能技術(shù)措施不僅能改善室內(nèi)熱環(huán)境、減少空調(diào)耗能量，還能減少空調(diào)機排放的廢熱廢氣等改善大氣環(huán)境，且對削減用電高峰負荷意義重大。
為了貫徹國家有關(guān)能源規(guī)定和政策，提高設(shè)備和能源利用效率，提高建筑節(jié)能設(shè)計水平，使建筑節(jié)能設(shè)計人員更好地掌握節(jié)能設(shè)計方法、熟悉節(jié)能設(shè)備選用。Acrel(安科瑞)公司研發(fā)的Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)，可以通過ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、導(dǎo)軌式電能表，對商場、賓館、學(xué)校、醫(yī)院、銀行、體育館、政府機關(guān)等大型公建進行電能分項計量和能耗分析管理。希望能對人們的建筑節(jié)能意識起到引導(dǎo)作用，為建筑設(shè)計人員提供參考，使建筑與節(jié)能一體化設(shè)計，達到更好的節(jié)能效果。
在建筑節(jié)能設(shè)備設(shè)計應(yīng)用中應(yīng)大力利用可再生能源，如利用地下水作為空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水和熱源水，用制冷（熱泵）從低品位熱源中提取所需的冷（熱）量為建筑供冷（熱）；又如太陽能是清潔而且用之不盡的可再生能源，不僅可提供生活熱水，還可進行光伏發(fā)電，為建筑的照明系統(tǒng)提供光源。另外將太陽能應(yīng)用于空調(diào)技術(shù)，可以有效降低由于使用常規(guī)機械壓縮制冷設(shè)備帶來的大量電力消耗，從而減輕由于燃燒化石能源發(fā)電所帶來的環(huán)境污染。所以設(shè)計人員在建筑節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)該努力探索可再生能源與建筑的結(jié)合方式，構(gòu)建節(jié)約型社會。
2 基本知識
2.1建筑能耗設(shè)備
建筑設(shè)備包括建筑電氣、供暖、通風(fēng)、空調(diào)、消防、給排水、樓宇自動化等。
建筑內(nèi)的能耗設(shè)備主要包括空調(diào)、照明、熱水供應(yīng)設(shè)備等。南方地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的耗能在大多數(shù)的民用建筑能耗中占主要份額，空調(diào)系統(tǒng)的能耗更達到建筑能耗40%～60%，成為建筑節(jié)能的主要控制對象。
2.2建筑設(shè)備節(jié)能設(shè)計應(yīng)注意的問題
建筑的節(jié)能設(shè)計，必須依據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的氣候條件，首先保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量，同時，還要提高采暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明系統(tǒng)的能源利用效率，以實現(xiàn)國家的節(jié)能目標(biāo)、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和能源發(fā)展戰(zhàn)略。
1）合適、合理地降低設(shè)計參數(shù)
合適、合理的降低設(shè)計參數(shù)不是消極被動地以犧牲人類的舒適、健康為前提。空調(diào)的設(shè)計參數(shù)，夏季空調(diào)溫度可適當(dāng)提高一點如25～26℃、冬季的供暖溫度可適當(dāng)?shù)鸵稽c。
2）建筑設(shè)備規(guī)模要合理
建筑設(shè)備系統(tǒng)功率大小的選擇應(yīng)適當(dāng)。如果功率選擇過大，設(shè)備常部分負荷而非滿負荷運行，導(dǎo)致設(shè)備工作效率低下或閑置，造成不必要的浪費。如果功率選擇過小，達 不到滿意的舒適度，勢必要改造、改建，也是一種浪費。建筑物的供冷范圍和外界熱擾量基本是固定的，出現(xiàn)變化的主要是人員熱擾和設(shè)備熱擾，因此選擇空調(diào)系統(tǒng)時主要考慮這些因素。同時，還應(yīng)考慮隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，新電氣產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，應(yīng)注意在使用周期內(nèi)所留容量能夠滿足發(fā)展的需求。
3）建筑設(shè)備設(shè)計應(yīng)綜合考慮
建筑設(shè)備之間的熱量有時起到節(jié)能作用，但是有時候則是冷熱抵消。如夏季照明設(shè)備所散發(fā)的能量將直接轉(zhuǎn)化為房間熱擾，消耗更多冷量。而冬天的照明設(shè)備所散發(fā)的熱量將增加室內(nèi)溫度，減少供熱量。所以，在滿足合理的照度下，宜采用光通量高的節(jié)能燈，并能達到冬夏季節(jié)能要求的照明燈具。
4）建筑能源管理系統(tǒng)自動化
建筑能源管理系統(tǒng)（EMS，Building Automation System）是建立在建筑自動化系統(tǒng)（BAS，Building Automatic System）的平臺之上，是以節(jié)能和能源的有效利用為目標(biāo)來控制建筑設(shè)備的運行。它針對現(xiàn)代樓宇能源管理的需要，通過現(xiàn)場總線把大樓中的功率因數(shù)、溫度、流量等能耗數(shù)據(jù)采集到上位管理系統(tǒng)，將全樓的水、電力、燃料等的用量由計算機集中處理，實現(xiàn)動態(tài)顯示、報表生成。并根據(jù)這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理，最大限度地提高能源的利用效率。BAS系統(tǒng)造價相當(dāng)于建筑物總投資的0.5％～1％，年運行費用節(jié)約率約為10％，一般4～5年可回收全部費用。
5）建筑物空調(diào)方式及設(shè)備的選擇，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源情況，充分考慮節(jié)能、環(huán)保、合理等因素，通過經(jīng)濟技術(shù)性分析后確定。
3 Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)構(gòu)成
能耗分析管理系統(tǒng)是指通過對國家機關(guān)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?shù)仁侄渭皶r采集能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)重點建筑能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。其中，分類能耗是指根據(jù)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類劃分進行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，如：電、燃氣、水等。分項能耗是指根據(jù)各類能源的主要用途劃分進行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，例如，電量分項能耗應(yīng)當(dāng)包括：照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電。
3.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)的自動計量裝置所采集的能耗數(shù)據(jù)，通過RS485接口，并采用TCP／IP通信協(xié)議自動并實時上傳給數(shù)據(jù)中心，以保證數(shù)據(jù)得到有效的管理和支持高效率的查詢服務(wù)，同時數(shù)據(jù)傳輸采取一定的編碼規(guī)則，實現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、存儲及交換的一致性。
3.3數(shù)據(jù)中心
數(shù)據(jù)中心也就是數(shù)據(jù)庫，接收并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對其進行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心具備設(shè)置數(shù)據(jù)更新的時間間隔，訪問歷史數(shù)據(jù)，報警，打印報表，實時與歷史曲線，圖表的繪制，并預(yù)留相應(yīng)擴展功能。
3.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以計算機、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的最優(yōu)化的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集及遠程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱?、分級、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：
