中央空调分户计费与集中控制系统实施方案
一、摘要
依据国家政策导向，从 1999 年建设部颁发《民用建筑管理规定》明确规定供热计量按量收费，并从设计、建筑、监督等部门作出规定，要求所有供热民用建筑必须采用计量装置按量收费。
从项目经济收益与节能分析，中央空调和供暖系统已经是建筑行业第一大能耗系统。合理的按需使用、按量收费、降低能耗成本、提高企业赢利是每个（酒店、宾馆、家居、医院、办公场所等）商业建筑节能改造的重点考虑问题。
从智能应用分析，随着科技的进步和人们对信息化要求的提高，智能住宅将逐渐在全国范围内得到推广。智能化居住区的主要功能应当体现在快捷、高效、安全和方便上。
中央空调计费系统，是基于计算机监控系统的开发与应用，结合国内外技术优势，针对物业管理工作的特性而研发的系统软件。本系统能够对中央空调以及暖通工程系统进行数据采集、运算和分析处理，并对运行设备进行高效节能管理。针对集中供暖、供冷的系统控制，杜绝能源浪费，提高能源效率，保证系统能源有效利用，延长系统寿命，寻求最低成本的能源利用，提高办公或家居环境更加舒适。
关键词： 经济收益、国家政策、建筑节能、商业模式
一、项目意义
按用量收取费用，体现按需使用，按用量收费，“用多少付多少”的基本收费原则。同时引导业主树立正确的消费观念，提高节能意识，从而达到节约能源的目的。
- 响应国家节能号召：《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005 中也提到“集中空调系统的冷量和热量计量和我国北方地区采暖热计量一样，是一项重要的建筑节能措施。当实际情况要求并且具备相应的条件时，推荐按不同的楼层、不同室内区域、不同用户或房间设置冷、热计量装置的做法”。
- 节能降耗的需要：据调查统计，集中供热能耗占到酒店总能耗的 50% 左右，如何既能保障舒适环境，又能降低能源消耗，一直是不少管理者们迫切盼望解决的一大难题。建立一套合理的计量系统，实现分户计量，促成用户节能意识，也是节能降耗的现实需求。经过专业测算，建筑工程使用计费系统后，空调能耗可降低 15%~25%。
- 物业管理的需要：传统的“面积分摊”收费方法将导致大量能源消耗，业主负担对应增加，物业与业主间矛盾必然发生。
- 方便与高效工作：自动化抄表，集中式控制，配合定时控制功能，物业管理人员可在计费系统管理中心直接查看设备运行状态，方便物业管理需要。
- 设备的负荷和寿命：不管是集中供冷或供暖系统中，传统计费方式不仅是用户能源消耗浪费，使用能源消耗超过设计要求，机组超负荷工作时间长，有变频系统却没效果，维护次数多，费用高，机组寿命缩短；按计量收费，用户合理使用空调，机组在合理的负荷下工作，变频系统效果明显，按周期维护，保证机组的寿命。
- 智能化楼宇应用的体现：建筑智能化与楼宇自动化技术日趋成熟，集中供冷、供热控制也是智能化楼宇应用的体现之一。
- 楼盘的亮点：集中供冷供热的公共建筑，分户计量收费方式，按计量收费公平合理，对业主吸引力大。
二、项目分析
- 项目名称：河南 XX 工程。
- 项目情况：
- 项目是地源热泵系统使用的空调系统方案。
- 项目为地标性的集商场、住宅楼于一体的复合式小区工程：项目共有 2 幢楼房，每幢楼房各有 30 层设计。根据项目提供资料分析，项目共使用一套中央空调系统机组进行夏季供冷，每层采用 52 个风机盘管进行末端空调控制，盘管末端已经配置三速开关。
- 项目需求： 要求对该项目实行分户计量以及末端盘管集中控制，并应用合理的中央空调计量手段，按用量收取费用，使中央空调收费摒弃大锅饭思想，体现按需使用，按用量收费，“多用多付，少用少付”、“用多少付多少”的基本收费原则，解决了物业管理与用户间的大矛盾。同时引导业主树立正确的消费观念，提高节能意识，从而达到为国家节约能源的目的。因此，本方案将根据现有的工程情况进行分户计费方案设计。
- 解决方案： 根据贵方提供资料及计费需求，我们建议：XX 工程采用三速开关和联网型采样器相结合实现分户计费和集中节能控制，以满足合理的空调计费及高效的节能控制。采用联网时间型的计量方式，既保证了中央空调温控器的传统控制功能，又可以实现用量的合法计量。
三、系统配置方案
1. 站点设备需求分析
根据项目情况及项目需求分析，以下将对本项目站点设备分析：
- A. 本系统需配备中央空调计费系统软件(EL8000)，版本 V1.0，1 套。
- B. 项目采用能量表分层计费和联网计时型方式分户分摊计费，每层风机盘管末端 52 只，因此，共选用联网型温控器和电动两通阀 1040 套，采用联合组网方式实现集中控制。
- C. 项目分层独立计费，因此为确定每层用户全部使用费用，需要在每层管道入口处安装冷热量表(DN65) 20 套。（含管道阀体、能量积分仪、进回水管温度传感器、流量计）。
- D. 本系统需配备数据采集器，每台数据采集器可带 32 个能量计量表或网络温控器（采集器可带末端设备数量可按实际布线要求适当扩展）。数据采集器又具有很强的互连功能，用于延伸 RS485 工业总线，开辟支线，变换网络的拓扑结构。考虑到施工及布线方面的限制，所以本系统为 20 套能量表选用 1 台数据采集器，为联网型温控器选用 40 台数据采集器。
- E. 数据采集器与中央控制计算机采用国际通讯标准 TCP/IP 协议实现互联通讯，考虑到施工及布线方面的限制，因此需要采用数据交换机 3 只。
- F. 由于中央空调主机有效计费是在保证中央空调主机有效运行的状态下进行时间累积并做相应费用计算。因此，系统控制器主要用于实时检测中央空调主机是否处于有效运行状态，并将状态结果反馈中央控制系统，并做相应时间累积，从而实现合理有效的计费。一台独立费用计算的中央空调主机配置系统控制器 1 套。
2. 配置清单
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序号 |
设备名称 |
设备型号 |
数量 |
单位 |
说明 |
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1 |
中央空调计费系统软件 |
V7.0 |
1 |
套 |
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|
2 |
数据采集器 |
E1360 |
20 |
套 |
含控制箱 |
|
3 |
系统控制器 |
E1361 |
1 |
套 |
含控制箱 |
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4 |
联网型温控器 |
AC808 |
1040 |
套 |
86 暗盒安装 |
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5 |
远传型能量表 |
DN65 |
20 |
套 |
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6 |
数据交换机 |
TP-Link |
3 |
只 |
选配 |
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7 |
RS485 通讯线 |
RVVP2*1.0 |
若干 |
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8 |
RJ45 接口网络线 |
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若干 |
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以上产品型号规格及数量以实际情况为准。
3. 项目施工配置图
四、实现功能
- 实时监控：系统监测功能通过列表显示计量设备及控制末端的使用状态，当系统某处发生故障或有人窃能时还可报警，如有需要还可以加上声音报警功能。
- 集中抄表：物业管理人员可在计费系统管理中心直接读取末端使用量。如配合任务计划功能，则可实现自动抄表功能。自动抄表则按任务计划，在指定的时间系统自动进行抄表。
- 计费功能：计费功能可以统计每个独立计费用户的用量及费用，并将同一付费人的不同房间的费用自动汇总，并可打印收费单据及使用明细。
- 分段计费：分时段计费功能为不同时段使用或实行分时段电价的用户提供方便的服务。如加班或节假日使用时，其费率可能不同于正常上班的费率。
- 远程控制：系统具有远程控制功能，即在系统的控制中心就可以直接控制末端的使用，如：开机、关机；或者定时设置节能模式或其它功能。对系统的实时监测及时了解系统的运行状态，即时发现问题及时进行解决，以保证系统的正常运行。系统也可采用远程控制方式将面板锁定，可按要求设定定时任务功能。
- 拒付费切断：对拒绝付费的用户进行管制，可以切断水阀和设备的电源开关。
- 防窃、防恶意消耗：根据运行参数进行数据分析，以判断正常使用与否，并及时提醒物业管理人员。
- 权限管理：系统权限是分级管理，不同人员具有不同的管理权限。系统管理员具有最高权限，同时可以分配其他人员的使用系统的权限。由于权限的统一管理，保证数据的保密性和安全性。可以防止无关人员乱操作，破坏系统或资料。
- 数据安全设计：系统中各用户的空调使用的数据分级保存，不会因某些原因造成数据丢失。同时系统还提供数据备份功能，可能将重要的数据备份到光盘或其他设备上。从而保证数据的绝对安全。
- 数据查询：随时查询各用户每年的所有资料，在机房监控室内可随时查询各住户每天、每月、每年的所有记录。
- 报警功能：可定时自动对系统的运行状态进行检测，故障自动报警等。
- 门槛温度值预设：按供热、制冷季的起点温度值设定，在保证质量的前提下计费。
日志功能：系统将对操作员的所有操作及系统自动进行的操作自动记录，当异常发生时，需要尽快找出异常原因，系统日志将能提供很大的帮助。
五、设计原则
- 产品稳定可靠性：选用系统具有国家建设部认可的证书，在全国有多个集中控制项目业绩，有成熟使用的集中控制项目业绩。
- 售后服务保证：及时、周到。
- 经济性：保证稳定工作状态的前提下，通过优化设计达到最大的系统性能参数。
- 实用性和成熟性：系统应具备集中控制工程所有功能的能力，全中文操作界面。
- 先进性：系统应有分布式或模块化的硬件结构，通过计算机、通信接口，测量和数据自动分析（远程控制、统计与记忆功能、自动检测、系统诊断、系统扩展功能等）；物业管理员利用监控计算机即可实现远程控制等功能。亦可实现远程锁定面板，防止无关人员使用面板等功能。
- 开放性和标准化：系统应提供符合国际标准并满足国家及行业最新规范的软件与硬件、通信与网络，操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具，使系统具备良好的灵活性、兼容性，扩展性和可移植性。
- 扩展性：能满足机房设备、地下水和其它系统联动需求及系统规模的扩大功能。
六、产品介绍
EL8000 中央空调计费系统是将当今先进的计算机技术和系统集成技术集合应用于中央空调或采暖系统控制的最新科技成果。
系统采用 RS-485 和 TCP/IP 两种成熟的国际通用通讯标准相结合设计。特点是能够实现实时监测、实时控制、报警功能。具有灵活性、易用性、安全性和数据查询功能，满足了现代物业和节能建筑管理的需要。
1. 中央控制系统
（硬件最低要求：CPU PentiumIII 以上、512M RAM、硬盘 40G、VGA 1024*768）。
[EL8000 中央空调计费系统]上位机监控系统的数据库采用 SQL Server 2000，与下位机数据采集部分通讯采用 TCP/IP 协议。总体设计思路大致可以分为三部分：实时数据的采集、对所采集的数据进行分析处理和结果数据的发布。系统运行时，以分钟为周期依次对所有采集器数据进行采样。根据每分钟采集的数据，分析各数据位情况，解析出每个温控开关的当前状态值。如果为正常运行状态，则对运行时间数据进行累加。否则显示报警画面，并指示报警位置和报警类型，等待系统管理员进行处理。同时系统对于整个空调系统运行状态的监控照常进行，将每个温控开关当前状态值以及运行时间累加值输入 SQL Server 2000 数据库中。
软件系统依据用户的各种预定义功能以及检测到温控设备的运行状态进行逻辑比较，自动实现温度、启停等各种节能控制。
2. 智能温控器
- A. 模式、自动档位调节、定时关机、温度校正功能；
- B. 具有远程控制功能，可以在控制室控制开关以及控制阀使用状态；
- C. 可以锁定按键，防止随意修改设置温度；
- D. 设定参数记忆功能，用户开关不需要重新设置；
- E. 故障报警、防剪线、防盗用功能。
3. 数据采集器
EL360 数据采集器，是一款独立的智能通用控制器，采用国际最先进的微电脑芯片制作，主要功能是实时采集、控制配套温控器、远传型能量表工作状况。并可配套运行于 PC 上的中央空调计费系统，以实时响应 PC 对配套温控器或远传型能量表的采集、控制要求。
技术规范
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参数 |
规格 |
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工作电压 |
DC5 |
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功耗 |
最大 5VA |
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电气连接 |
RS485 接线端子或以太网接线口 |
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通讯标准 |
RS 485 通讯标准：连接线缆直径大于等于 1mm²；以太网通讯标准：超 5 类 RJ45 网络线材 |
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通讯距离 |
RS 485 通讯标准：最长距离 1500 米；以太网通讯标准：一般局域网通讯距离 |
EL360 数据采集器采用两种国际通讯标准，即：国际标准 RS-232/485 通讯协议、国际标准 TCP/IP 通讯协议。
4. 远程型热量表
- 通讯方式：RS485/M-BUS
- 口径：DN15—DN300
5. 数据交换机
6. 其它线材
七、产品优势
- 我们产品依据国家检定规程和建设部标准设计，保证计量设计的合理性和准确有效性。同时，在全国有多个集中控制项目业绩。
- 产品经济性。在原先必须配套温控器设备的基础上通过优化设计和性能升级，实现设备计量和温度控制一体化，无需再增加其它设备开销，保证系统经济性。
- 软件操作界面简单，傻瓜化用户操作方式，实时检测设备并及时提示故障维护。
- 按需供热，按量收费，专业的报表格式自动生成，或者根据用户需求自定义报表格式。
- 有利于提高系统节能，降低能源浪费，延长供冷或供热系统使用寿命。
- 分时段计费功能。根据客户需求自动设定按不同时间段可设定不同收费单价，如上班、加班、周末、节假日等。
- 系统模块化的硬件结构，通过计算机、通信接口，测量和数据自动分析（远程控制、统计与记忆功能、自动故障检测、系统诊断、能耗曲线显示、自动化节能控制、欠费停机、用量显示，数据查询等）；物业管理员利用监控计算机即可实现远程控制等功能。亦可实现远程锁定面板，防止无关人员使用面板等功能。
- 稳定和可靠的设备间通讯。采用国际通讯标准，即以以太网网络通讯标准和成熟 RS485 硬件设备通讯标准相结合，实现可靠稳定的通讯设计。
- 电气施工方式简单。每个表两根线，RS485 传输方式。管道布线采用 RS485 屏蔽双绞线和局域网络布线，再通过以太网交换机，以集联方式与计算机系统进行实时数据采集。
八、产品控制原理介绍
系统控制原理参见附件《中央空调能量型计费与节能控制系统原理》。
九、收费原理
1. 单价确定
对于中央空调，无论是供冷和供暖，其费用基本构成如下：
- 电费（包括主机组、冷却塔、冷冻泵、冷却泵、供暖的循环泵）
- 蒸汽、天然气或油费（如果采用锅炉、直燃机）
- 系统消耗的水费
- 人工管理费（工资、福利等）
- 维护、维修费
- 其它各项附加费
- 税金和利润
能量型单价确定
冷热量单价是在结算日确定的，在结算时段内单位冷热量的价格。冷热量单价可以通过计量系统的制冷（制热）设备和辅助设备在结算时段内的耗电量乘以单位电价，折算成相应的空调总费用。
对于所有末端设备或用户都安装了冷热量表的情况，将系统运营总费用除以相同结算时段内的冷热量表使用量的累加和，从而得到冷热量单价。
2. 控制与计量
联网控制：
中央空调集中控制系统是基于中央空调计算机监控系统的开发及应用。结合了监控系统的监测及控制优势，更大程度满足用户对中央空调系统的节能需求；计算并监控，真正意义上实现物业管理的智能化。
能量型计量：
在热交换设备（供冷、供暖管道）中安装冷热量表，当水流经系统时，根据流量传感器给出的流量和配对温度传感器给出的供回水温度，以及水流的时间，通过对能量表的流量和温差之间的逻辑关系计算出能量消耗值，计算器将计算结果累计并显示该系统所释放或吸收的热量。
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符号 |
说明 |
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Q |
热交换系统输出的冷量（Wh 或 J） |
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ρ |
流经流量计的冷冻水（热水）密度（kg/m³） |
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Δh |
热交换系统中供回水管间水的焓值差（J/kg） |
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qm |
流经流量计的水的质量流量（m³/h） |
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qv |
流经流量计的水的体积流量（m³/h） |
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t1 |
热交换系统的供水温度（℃） |
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t2 |
热交换系统的回水温度（℃） |
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τ |
供冷（热）的时间 |
十、安装概要
为避免强电磁线路干扰通讯，要求通讯管线与电源管线分开走线。
所有通讯管线从弱电井接出，电源线从强电井接出，水平部分的走廊和垂直部分走桥架或单独布管。
控制末端（联网型温控器）至数据采集器的通讯线采用 RS485 通讯接口，一个数据采集器一般可控制 32 个联网型温控器（采集器可带末端设备数量可按实际布线要求适当扩展）。系统出现多个数据采集器集中通过 TCP/IP 通讯方式接入 TP-LINK 交换机，再与中央计费监控主机相连。数据采集器至计费末端采用 RS485 通讯协议，建议采用 RVVP2*1.0 屏蔽双绞线。中央计费主机至数据采集器的通讯线采用 RJ45 通讯接口，使用超 5 类网线的线材，系统出现多个数据采集器先接入交换机，再与中央计费监控主机相连。
十一、售后服务
我们的服务宗旨是：秉承“服务创造价值”的公司理念，一切服务工作围绕“客户至上”的原则展开。我公司现已建立了完善的售后技术支持服务体系。技术支持人员直接面向最终用户提供售前、售中、售后技术培训，提供及时有利的技术支持和管理支持来确保该系统的正常运行。
我们郑重承诺：
产品质量：供应产品为公司测试合格品，产品包装完整且具有出厂检验合格证书；
保修期限：从工程验收并签字之日起，提供 12 个月的免费保修服务。
保修范围：正常使用情况下，非人为的故障，不可抗力除外。
有偿服务：我司提供产品终身维护，自免费保修服务结束之日起，进行有偿服务，并收取适当费用；人为因素导致产品损坏，我司予以维修并收取相应费用。
技术支持与培训
◆ 现场支持及现场培训；
◆ 协助制定系统费用核算；
◆ 协助制定系统节能运行方案；
◆ 配备现场相应售后服务工程师；
◆ 建立完整的用户档案，完善的技术咨询服务体系；
◆ 更新及预防，根据环境状态，工作状况，软件更新等情况，定期给予技术支持；
◆ 设立专线售后服务
