大连市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗检测平台建设.docx

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大连市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗检测平台建设

大连市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台建设

实施方案

大连市建筑节能管理处

2009年11月

目录

一、基本情况介绍3

1.1大连市国家机关办公建筑和大型公共建筑基本情况3

1.1.1建筑概况3

1.1.2能耗情况3

1.2已开展的前期工作3

1.2.1建筑基本信息调查工作3

1.2.2建筑能耗统计工作3

1.2.3建筑能耗审计工作4

1.2.4建筑能效公示工作4

1.2.5建筑能耗监测平台建设工作4

二、监测平台建设示范内容4

2.1建筑分项计量装置安装方案4

2.1.1目标建筑及确定原则4

2.1.2建筑分项计量装置安装技术方案5

2.2大连市建筑能耗监测中心建设方案8

2.2.1建设目标8

2.2.2设计依据9

2.2.3系统结构10

2.2.4软、硬件配置16

2.3建筑能耗监测平台运行管理方案18

2.4配套能力建设方案19

2.4.1组织模式19

2.4.2技术支撑20

2.4.3制度建设24

三、监测平台建设资金预算24

3.1资金预算24

3.2中央财政资金使用计划26

四、监测平台建设计划26

4.12009年工作计划26

4.22010年工作计划27

4.32011年工作计划27

4.42012年工作计划27

4.52013年工作计划27

五、监测平台建设示范效益分析27

5.1节能预测分析27

5.2经济效益分析28

5.3环境影响分析28

一、基本情况介绍

1.1大连市国家机关办公建筑和大型公共建筑基本情况

1.1.1建筑概况

据初步调查，目前大连市市内四区机关办公建筑共289栋，其中市直机关办公建筑约130栋，建筑面积77.65万平方米；全部或部分市财力投资的机关办公建筑约72栋，面积23.83万平方米；其他机关办公建筑约87栋，面积44.83万平方米。

大型公共建筑149栋，面积764.45万平方米。

其中商业办公类建筑54栋，面积240万平方米；宾馆饭店建筑40栋，面积175.4万平方米；商场建筑40栋，面积274.7万平方米；其他类大型各建筑15栋，面积74.35万平方米。

机关办公建筑和大型公共建筑共439栋，合计910.75万平方米。

1.1.2能耗情况

通过开展能耗统计、审计工作我们得出，对于机关办公建筑的能耗以采暖能耗为主，为454MJ/m2.a，且增长较快；商业办公建筑总体能耗在5类建筑中相对较低，但仍具有节能潜力；宾馆酒店总体能耗最高，为62kg标煤/m2.a，具有巨大的节能潜力；商场建筑的平均单位面积的耗电量最大，达到141kWh/m2.a，电力是节能的重点。

医院类建筑总体能耗较高，相互区别也较大。

节能重点是宾馆酒店类建筑和机关办公建筑的集中供热系统，其节能潜力也较大。

商场建筑重点应为配电系统，深入挖掘节能潜力。

医疗和其他类型建筑因有特殊部位用能导致能耗较高，但深入分析仍可发现节能潜力。

1.2已开展的前期工作

1.2.1建筑基本信息调查工作

2008年，大连市建委以大连市建筑节能减排工作领导小组名义下发《关于开展国家机关办公建筑和大型公共建筑基本信息调查的通知》，第二次开展建筑基本信息调查工作，并将得到的信息与2007年的调查结果汇总，形成大连市国家机关办公建筑和大型公共建筑基本信息库。

1.2.2建筑能耗统计工作

2008年，我市完成了20栋建筑的能耗统计工作，并对能耗统计过程中收集到的数据进行了分析。

2009年，大连市建筑能耗统计工作正在进行，目前已经完成全部75栋建筑的能耗统计工作，正在对收集到的数据进行统计分析。

1.2.3建筑能耗审计工作

2009年计划完成35栋重点耗能建筑的能源审计工作。

目前此项工作已经入收尾阶段，现场检测工作已全部完成，正在分析数据，编写能源审计报告。

1.2.4建筑能效公示工作

2008年，通过市建委下发文件方式对建筑能效进行了公示。

2009年，我市将扩大建筑能效公示范围，选择在政府门户网站和主流媒体上对建筑能源审计结果进行公示。

1.2.5建筑能耗监测平台建设工作

我市将于2009年开始建设建筑能耗在线监测平台。

初步建设建筑能耗监测中心，并对3栋建筑开展能耗在线监测试点工作。

目前，监测中心承建单位已经确定，建设方案已编制完成，待下一步方案通过评审后我们将组织公开招投标，开始建设大连市建筑能耗监测平台。

二、监测平台建设示范内容

2.1建筑分项计量装置安装方案

2.1.1目标建筑及确定原则

根据建筑的使用功能和用能特点及前期建筑能耗统计和审计结果，对大连市国家机关办公建筑和大型公共建筑按以下原则进行筛选：

●办公建筑数量较多，从中抽取一定比例的能耗分类统计结果中单位面积能耗值较高的及总能耗值较高的建筑和较低比例的单位面积能耗值较低的及总能耗值较低的建筑。

●因商场建筑和宾馆建筑节能潜力巨大，监测大部分商场建筑和宾馆饭店建筑。

●科、教、文、体、卫建筑数量较少，且能耗区别较大，全数监测。

根据以上确定原则，将从我市各类型建筑中选择150栋，作为未来能耗监测中心的监测目标。

其分类及数量如下：

●办公建筑：

国家机关办公建筑近35余栋，建筑面积约60万平方米；其它办公建筑近35栋，建筑面积约175万平方米。

●商场建筑：

大型商场建筑近30栋，建筑面积近120万平方米。

●宾馆饭店建筑：

高档宾馆酒店35余家（其中，五星级宾馆10家、四星级15家、三星级10家），建筑面积约90万平方米。

●科、教、文、体、卫建筑：

近15栋，建筑面积约75万平方米。

总栋数为150余栋，总建筑面积约520万平方米。

2.1.2建筑分项计量装置安装技术方案

对目标建筑的分类分项能耗安装计量装置并进行监测。

根据建设部有关国家机关办公建筑用电设备分项计量的相关技术导则要求，建筑用能分为6类：

电量、水耗量、燃气量、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量和其它能源应用量。

各类用能分别采用相应的智能仪表进行计量并上传数据。

其中，对电量进行分项计量，分为4项：

照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电。

根据上述分类分项原则，建筑分项计量装置安装技术方案如下：

1.设计规范和依据

《节能监测技术通则》GB/T15316-1994；

《公共机构节能条例》中华人民共和国国务院令；

《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000；

《采暧通风与空气调节设计规范》GB50019-2003；

《建筑物防雷设计规范》GB50057-942000年版；

《多功能电能表》DL/T614-1997；

《多功能电能表通信规约》DL/T645-1997；

《电能计量装置技术管理规程》DL/T448-2000；

《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5137-2001；

《电能计量装置安装接线规则》DL/T825-2002；

《户用计量仪表数据传输技术条件》CJ/T188-2004；

《低压配电设计规范》GB50054-95；

《民用建筑电气设计规范》、《电能计量柜基本试验方法》DL/T549-1994；

《热量表》CJ128-2007；

《电子远传水表》CJ/T224-2006；

《国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计导则》建设部文件；

《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》建科[2007]245号；

《国家机关办公建筑及大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》建设部文件；

《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》建设部文件；

《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》建设部文件；

《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数中心建设与维护技术导则》建设部文件；

《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》建设部文件。

2.设计原则

●分项计量改造不应改动供电部门计量表的二次接线，不应与计费电能表串接；

●各种能源计量装置配置须满足能耗分类/分项/分户计量要求；

●进行能耗的分建筑或分区域计量，以便于进行能耗考核，以便对节能改造提供尽可能完善的能耗数据；

●充分利用现有配电设施和低压配电监测系统，结合现场实际合理设计分项计量系统所需要的表计、计量表箱和数据采集器及安放位置，通过合并同类项及推算方式，在利用软件技术能实现建筑能耗分项计量的前提下，尽可能少配置电计量装置；

●设计图纸应齐全，应能指导施工人员正确施工；

●应合理设置分项计量回路，根据楼宇实际配电情况，使配置的分项计量系统尽可能正确真实的反应各分项能耗，又将其配置成本控制在预算的合理范围内；

●系统在设计时考虑到后续的节能技术改造，为今后检测和控制设备的接入预留足够的余量，系统为今后节能控制（如：

空调系统控制、照明控制、采暖控制、电热水器控制）预留硬件和软件接口；

●变压器数量为2台时均设置多功能电能表。

若数量大于2台时，则选择负载率最高的以照明为主的变压器和以空调为主的变压器各1台，安装2块多功能电能表，其余变压器安装普通三相电能表；

●三相平衡设备应设置单相电能表，照明插座供电回路宜设置三相电能表；

●总额定功率小于10kw的非空调类用电支路不宜设置电能表。

3.安装要求

●采用电流互感器接入的低压三相四线电能表，其电压引入线应单独接自该支路开关下口的母线上，并另行引出，禁止在母线和电缆连接螺丝处引出。

零线不得断开，采用叉接方式接入零线端子；

●电压、电流回路U、V、W各相导线应分别采用黄、绿、红色单股绝缘铜质线，中性线应采用黑色单股绝缘铜质线，并在导线上加装与图纸相符的端子编号，导线排列顺序应按正相序自左向右或自上向下排列；

●电流互感器从输出端直接接至接线盒或接线端子，中间不宜有任何辅助接点；

●同一组的电流互感器应采用制造厂、型号、额定电流变比、准确度等级、二次容量均相同的互感器；

●电流互感器进线端的极性符号应一致；

●电流互感器二次回路应安装接线端子，变压器低压出线回路宜安装接线盒；

●在原配电柜（箱）中加装时，电能表下端应加有回路名称的标签，二只三相电能表相距的最小距离应大于80mm，单相电能表相距的最小距离应为30mm，电能表与屏边最小距离应大于40mm；

●单独配置的表箱在室内安装时宜安装在0.8m～1.8m的高度（安全距离内可清楚观察电量参数）；

●电能表安装必须垂直牢固，表中心线向各方向的倾斜不大于1°；

●数据采集器施工安装应符合《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093中的规定。

4.数据采集传输

●分项计量系统由监测建筑中的各计量装置、数据采集器和数据采集软件系统组成。

分项计量系统采集监测建筑的分类分项能耗数据，并将数据上传至大连市建筑能耗监测中心。

●计量装置和数据采集器之间应采用符合各行业智能仪表标准的各种有线和无线物理接口，各智能仪表参照各自行业标准执行。

数据采集器应使用基于IP协议承载的有线或者无线方式接入网络。

●数据采集器应支持根据数据中心命令采集和主动定时采集两种数据采集模式，且定时采集周期可以从10分钟到1小时灵活配置。

一台数据采集器应支持对不同用能种类的计量装置进行数据采集。

数据采集器还应支持对计量装置能耗数据的解析和处理。

●数据采集器将采集到的能耗数据进行定时远传，一般规定分项能耗数据每15分钟上传1次，不分项的能耗数据每1小时上传1次。

远传前数据采集器应对数据包进行加密处理。

如因传输网络故障等原因未能将数据定时远传，数据采集器应能利用存储的数据在传输网络恢复正常后进行断点续传。

●数据采集器和监测中心之间的传输应使用基于IP协议的数据网络，在传输层使用TCP协议。

数据远传时监测中心建立TCP监听，数据采集器不启动TCP监听，数据采集器发起对数据中心的连接，TCP建立后保持常连接状态不主动断开，数据采集器定时向数据中心发送心跳数据包并监测连接的状态，一旦连接断开则重新建立连接。

TCP连接建立后，数据中心就立刻对数据采集器进行身份认证。

身份验证完成后，监测中心立刻对数据采集器进行授时，并校验数据采集模式，在主动定时采集模式时校验采集周期。

当监测中心和数据采集器中的模式或周期配置不匹配时，监测中心对数据采集器的配置进行更改。

在主动定时发送模式下，当网络发生故障时，数据采集器必须存储未能正常实时上报的数据，待网络连接恢复正常后进行断点续传。

数据采集器和监测中心中间传输的数据和命令进行加密处理。

当因计量装置或数据采集器故障未能正确采集能耗数据时，数据采集器必须向监测中心发送故障信息。

2.2大连市建筑能耗监测中心建设方案

2.2.1建设目标

机关办公建筑与大型公建能耗监测中心的建设目标主要有以下的几个方面：

●采集并存储全市范围内机关办公建筑与大型公建的能耗数据，并对能耗数据进行处理、分析、展示和发布；

●将各类建筑的分类分项能耗汇总数据上传至辽宁省机关办公建筑与大型公建能耗监测中心；

●对大连市机关办公建筑与大型公建能耗监测系统进行运行维护与管理；

●为大连市机关办公建筑与大型公建能耗统计、审计与执法提供准确能耗数据。

2.2.2设计依据

《中华人民共和国节约能源法》

《中华人民共和国审计法》

《中华人民共和国统计法》

《中华人民共和国审计法实施条例》

《中华人民共和国统计法实施细则》

《中华人民共和国计量法》

《中华人民共和国计量法实施细则》

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

《企业能源审计技术通则》GB17166-1997

《工业企业能源管理导则》G/T15587-1995

《节能监测技术通则》GB/T18883-2002

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000

《建筑智能化系统工程设计标准》DB32/181-1998，大连市建委

《电子计算机机房设计规范》GB50174-93

《电子计算机场地通用规范》GB2887-2000

《外壳防护等级》BG4208–1993

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-83

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-92

《电磁兼容》GB/T17626-1998

《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》（GB/T13730-92）

《计算机场地技术条件》（GB2887）

《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54-83

《科学技术档案案卷构成的一般要求》（GB705-88）

《自动化仪表工程施工及验收规范》GB/50093-2002

《电能计量装置技术管理规程》DL/T448—2000

《电力装置的电测量仪表装置设计规范》GBJ63-90

《国家机关办公建筑与大型公建能源审计导则》建设部文件

《国家机关办公建筑与大型公建能耗监测系统》数据中心建设与维护技术导则

《关于加强机关办公建筑与大型公建节能管理工作的实施意见》建科[2007]245号

《民用建筑节能条例》中华人民共和国国务院令

2.2.3系统结构

大连市机关办公建筑与大型公建能耗监测系统总体结构如下图所示。

各类建筑内的能耗数据采集器通过INTERNET/GPRS远程传输网向能耗监测中心设置的固定IP发送数据，其通信协议需符合国际和国家标准。

监控中心的通信前置机负责接收数据采集器发送的数据，并解析入库。

根据系统负载变化，通信前置机可以是一台或多台。

数据库及系统业务逻辑放置于双机热备带磁盘阵列的服务器上，该服务器依据建设部数据传输规范负责向上级中心发送存储的数据。

系统软件采用B/S架构，用户数据查询请求通过本地局域网内或广域网上计算机的WEB浏览器发出，中心的WEB服务器接收到相应请求后，在该用户权限范围内调用服务器处理过的数据发送到客户端，并以表格或图形的方式显示。

为保障系统安全，防止非法侵入，系统与外网之间通信采用防火墙隔离。

1.建筑能耗数据采集

能耗数据采集远程传输系统包括硬件防火墙、路由器、交换机、通信前置机、INTERNET/GPRS网络及数据采集器等组成。

建筑能耗数据采集远程传输系统从该系统区域内的数据采集器中取得数据，同时可以接收来自区域内数据中转站转发的能耗数据。

建筑能耗数据采集传输系统使用国家标准数据协议，接收通过INTERNET或GPRS网络传输来的建筑能耗数据，并存储其数据库内。

因系统是连接在广域网中，所以在接入网络之前，安装一个硬件防火墙，有效防止网络病毒的侵袭和网络攻击。

能与各种厂家的数据采集器连接，接入监测中心的数据采集器必须具有分类分项能耗数据传输的功能要求。

数据采集器上传的参数格式必须符合监测中心规定的参数格式要求，即上传的建筑代码ID、仪表参数ID、数据类型等必须符合监测中心给定的编码一致。

监测中心为数据远传采用的协议规范主要有以下几个方面：

●数据远传使用基于IP协议的数据网络，在传输层使用TCP协议。

●数据远传时监测中心建立TCP监听，数据采集器不启动TCP监听，数据采集器发起对数据中心的连接，TCP建立后保持常连接状态不主动断开，数据采集器定时向监测中心发送心跳数据包并监测连接的状态，一旦连接断开则重新建立连接。

●TCP连接建立后，数据中心就立刻对数据采集器进行身份认证。

●数据采集器和监测中心中间传输的数据和命令进行加密处理。

●身份验证完成后，监测中心立刻对数据采集器进行授时，并校验数据采集模式，在主动定时采集模式时校验采集周期。

当监测中心和数据采集器中的模式或周期配置不匹配时，监测中心对数据采集器的配置进行更改。

●在主动定时发送模式下，当网络发生故障时，数据采集器必须存储未能正常实时上报的数据，待网络连接恢复正常后进行断点续传。

●当因计量装置或数据采集器故障未能正确采集能耗数据时，数据采集器必须向监测中心发送故障信息。

2.数据处理与存储系统

数据存储系统主要由两台热备服务器以及一个磁盘阵列柜组成。

数据库服务器采用性能稳定的企业级服务器，两台服务器采用完全相同的软、硬配置，并采用主从模式，在服务器（主机）正常运行数据库工作时，备份服务器（从机）处于准备状态。

当主机出现任何软、硬件故障导致应用进程停止服务时，从机自动接管主机的工作。

磁盘阵列柜负责后端的存储系统，阵列柜分别与两台主机连接，这种相对独立的数据存储方式，有利于另一台主机接管服务及应用后，可以正常访问数据内容。

该系统的数据处理软件和所有的数据库操作都在服务器上运行，而数据存储在磁盘阵列柜中。

（1）系统热备

为满足系统热备的要求需选用一款高性能的热备软件。

该软件属于高可用容错集群软件，运行于NT、Windows2000、Linux和NCRUnix平台。

它在共享磁盘阵列方式下，实现两台服务器各自运行不同应用且相互热备份，即实现双Active运转模式。

并支持远程灾难实时复制备份恢复系统。

用户的硬件资源（如网卡），软件资源（如操作系统、数据库管理系统、数据库应用系统、电子邮件系统等）均能处于热备软件的保护之下，当这些被保护资源出现技术故障时，热备软件可随时实施系统资源切换。

该热备软件真正实现了用户硬件或是软件资源发生故障时系统及应用层上的在线热切换。

且占用系统资源极少，不增加网络负荷，不打扰任何具体应用系统的任何操作。

这样就使用户的服务器、操作系统、数据库系统以及关键的数据及应用程序保持连续不间断，确保系统99.99%的高可用性。

（2）数据处理与存储

系统接收从数据采集器发送来的数据，能够处理大量的并发请求，针对接收的数据能够进行异步处理，一方面针对原始数据包进行存储，另一方面将接收到的数据路由到数据处理子系统进行处理。

系统能支持数据采集器的断点续传功能。

数据处理与存储系统是建筑能耗监测中心版软件中十分重要的子系统，它对数据采集器上传的数据包进行校验和解析，并根据支路安装仪表情况构造用能模型，然后根据用能模型对原始采集数据进行拆分计算得到分类分项与分户能耗数据，并将原始能耗数据和分类分项与分户能耗数据保存到数据库中。

由于监测建筑用能情况的复杂性和能耗监测项目预算成本的控制，很多用能支路需要间接计量。

理清用能支路和分项能耗的关系，采用加法、减法、拆分、百分比预估等方式，结合建筑物能耗分类分项与分户计量设计方案，得到合理的分类分项能耗数据。

（3）数据存储容量

数据采集周期可根据具体需要灵活设置，数据采集周期在15分钟/次到1小时/次之间（一般情况下采取每15分钟采集一次）。

大连市机关办公建筑与大型公建能耗监测中心初步监测目标预计约150幢，每幢建筑设40个数据采集点，每15分钟采集1次（1小时采集4次），每栋建筑存在的能耗分类分项数目为20个。

仪表原始数据存储量：

每个点采集1次存储的数据量约为94个字节（Byte），那么大连市机关办公建筑与大型公建能耗监测中心1天的最大能耗数据量约为（150*40*4*24*94）字节。

1年的数据量约为（150*40*4*24*94*365）字节。

中间处理结果存储量：

每个分类分项每小时的统计存储的数据量约为71个字节，那么监测中心1年存储分类分项能耗拆分结果逐时汇总的最大能耗数据量为（150*20*71*24*365）字节；每个分类分项每日的统计存储的数据量约为107个字节，那么监测中心1年存储分类分项能耗拆分结果逐时汇总的最大能耗数据量为（150*20*107*365）字节；

综上所算，数据中心一年数据总的存储量约为：

150*（40*4*24*94*365+20*71*24*365+20*107*365）/（1024*1024*1024）=20.252Gbyte，按照目前磁盘阵列柜配置4块硬盘，每块的硬盘容量为750Gbyte计算，其硬盘总量为3000Gbyte，使用RAID5技术，实际可用硬盘空间为3000*0.75=2250Gbyte，可以储存数据中心数据的时间约为：

2250/135.014=111（年）。

即使后续监测建筑数量逐渐增大，也能足够满足数据存储的容量要求。

3.数据展示子系统

数据展示子系统主要由WEB服务器和工作站组成。

其中，WEB服务器主要是为客户端的浏览服务；工作站供监测中心工作人员配置建筑信息以及查询各个监测中建筑的能耗消耗情况以及能耗对比情况。

本方案中为了节约成本，将把数据库服务器兼WEB服务器使用，同样的监控工作站也和通信前置机也合用同一台电脑。

（1）数据展示系统软件页面结构

数据展示系统软件核心是中心版能耗监测系统软件，中心版能耗监测系统软件展示页面结构如下所示：

（2）数据展示系统软件页面概述

●中心版能耗监测系统软件主要有三个方面的页面：

信息配置页面；建筑能耗统计查询页面；实时监测页面。

●信息配置页面主要分为系统管理页面、建筑信息配置页面与网页管理页面，这些页面主要是为了能耗的统计分析以及基本信息的发布做准备。

●建筑能耗查询页面包括各类日常工作的数据报表，以及对应不同度量值不同展示维度的数据图表。

数据报表主要包括建筑物、区域用能情况的日报表、月报表、年报表等，数据图表主要包括数据曲线图、饼图、柱状图等，图表展示方式应能直观反映和对比各项采集数据和统计数据的数值、趋势和分布情况。

建筑能耗查询页面主要分为二个方面：

a、对单个建筑的所有仪表数据以及分类分项统计查询；b、对全市所有建筑的能耗对比查询。

●实时监测页面包含网络管理页面以及建筑能源实时监测页面，主要监测该系统区域内重点建筑的重点仪表的能耗情况以及部分（或全部）监测设备的故障情况