中央空调系统能耗分户计量方案——ZigBee联网型风机盘管智能温控器DH-ZB-CMC应用（2014年10月）

据统计，大型公共建筑暖通系统能耗约占建筑全年总能耗的40-60%。国家要求公共机构建筑能耗做到分户、分项计量。全面准确的计量暖通系统能耗，并科学的计量分摊到户，非常有助于节能减排和运行成本控制。

®DH-ZB-CMC型智能温控器自动记录风机盘管三速运行时间，综合风机功率计算风机电耗，综合风机能力、风速系数分摊空调系统能耗，实现中央空调系统能耗的科学分户计量。

1. 中央空调系统能耗

中央空调系统能耗主要包括冷热站用能和空调末端用电。

冷热站用能除了冷热站的设备用电外，还包括其他能源消耗，如热水、蒸汽等，其他能源消耗可采取费用折算方式统一计量单位为kWh。

空调末端用电指风机盘管风扇自身耗电。

中央空调系统总能耗=空调末端总用电+冷热站用电+冷热站其他能源消耗。

2. 空调末端用电计量

2.1 单个空调末端用电量计量

现场测量标的建筑物风机盘管在高风速、中风速、低风速档位运行时的有功功率(分别记为P高、P中、P低)，上位机系统软件每日自动读取智能温控器记录的过去一天风机盘管在高风速、中风速、低风速档位运行的时间（分别记为T高、T中、T低），由上位机进行计算（P高×T高+P中×T中+P低×T低）获取空调末端过去一天的日用电量。

一般情况下同一栋建筑面积相当的房间使用的风机盘管的规格是相同的，各风速档位的功率也是相同的。

2.2 空调末端总用电量

所有单个空调末端用电量之和。

3. 冷热站用电计量

3.1 冷热站总用电量计量

选用相应量程的互感器、三相智能电表，对冷热站（中央空调主机系统）总线路进行用电计量，并由上位机系统软件获取耗电总量。

（备注：为评估效率也可对冷热站主要用能设备单独计量）

3.2 冷热站用电量按户(空调末端)分摊计量

中央空调主机系统能耗分户分摊采用当量时间法，即综合风机盘管供热/冷能力系数、风速系数和空调末端风机三速运行时间进行当量时间计算，将中央空调主机系统的总能耗按各末端有效当量时间进行分摊以获取分户能耗数据。

当量时间法中央空调主机系统分户计量方案：

 ① 原理： Q =∫Xvt  （X:型号能力系数；v:风速系数；t:使用时间）

 ② 有效当量时间为：T总=K时段×K盘管×(K高×T高+ K中×T中+ K低×T低)

    其中：

 T总: 风机盘管的总当量时间，单位h

 K盘管：各盘管的制冷/制热系数 【即型号能力系数，参照盘管规格】

 K高：风机盘管高档的档位系数 【即高档风速系数】

 K中：风机盘管中档的档位系数 【即中档风速系数】

 K低: 风机盘管低档的档位系数 【即低挡风速系数】

 T高：风机盘管高档的有效使用时间 【温控器记录的 高速档日用时间h】

 T中：风机盘管中档的有效使用时间 【温控器记录的 中速档日用时间h】

 T低: 风机盘管低档的有效使用时间 【温控器记录的 低速档日用时间h】

 K时段：分时段系数 【按日分摊，默认为1】

【X:型号能力系数】

不同规格风机盘管，其额定供冷量和供热量不同。将房间温控器对应的风机盘管供冷量/供热量作为型号能力系数代入计算公式。例：

房间号   温控器ID   风机盘管规格参数(K盘管)   

规格   额定供冷量(kW)   额定供热量(kW)   输入功率(W)   

1001   16   FP-34   1.8   2.7   37   

1002   17   FP-51   2.7   4.05   52   

如果标的建筑的空调末端采用的风机盘管为同一规格，则默认K盘管=1。

【v:风速系数】

不同规格风机盘管，不同风速下的风量不同。将房间温控器对应的风机盘管不同风速下的风量作为风速系数带入计算公式。若风机盘管规格书未提供不同风速下的风量额定值数据，可参照下表（风量换算系数）或自定义系数进行换算。

额定值类别   高档风速 K高   中档风速 K中   低档风速 K低   

风速系数   1   0.75   0.50   

【t:使用时间】

上位机系统软件直接读取温控器记录的风机盘管高、中、低三速有效运行时间T高 、T中、T低。

③主机系统能耗每日按户分摊计算

所有房间风机使用有效当量时间之和为分母，每房间风机使用有效当量时间为分子，将过去一天的主机系统总能耗进行比例分摊。

其他需要分摊的能源，按日折合成kWh，一并纳入主机系统能耗分摊。

4. 系统架构及网络

当无线网关与服务器在同一个局域网内时，无线网关(RJ45接口)和服务器直接通过内部局域网互联。

当无线网关与服务器不在同一个局域网内，需要借助互联网络连接时，无线网关(RJ45接口或RS485接口)可通过GPRS/3G、无线/有线路由器等设备与服务器进行网络通讯，实现跨地域中央空调节能系统的监管。

无线网关与温控器之间采用2.4GHz ZigBee无线自组网通讯方式。

ZigBee技术是一种低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信技术，适合于远程控制领域及家用设备联网，是物联网的核心技术之一。其优势：

① 免通讯费用。公共免费通讯频段，无运行通讯费用。

② 免布线。实施周期短、工程费用低，维护成本低。

③ 抗干扰性强，通信稳定。采用扩频通讯技术；每个节点同时维护两条与主站的通信路径（双轨通信）；并采用多个信道并行传输，即便其中几个信道被干扰，依然可以在其他信道保持通信畅通。

④ 16级级联，网络容量大，扩展性强。

⑤ 自动组网、自动路由、自动修复。ZigBee网络是智能型网络，每个节点具有自组网特性，不仅作为采集发送节点，还可以为其它节点中继数据。

⑥ 网络稳定，响应时间短，网络恢复快。

5. 主要设备

① ZigBee联网型风机盘管智能温控器

®DH-ZB-CMC联网型风机盘管智能温控器采用国际最先进的微电脑测量控制芯片和ZigBee无线自组网物联技术，内置多种节能控制策略，自动感知周围环境，自动调控中央空调风机盘管运行，保持室内恒温；自动记录风机盘管各风速档运行时间，用于空调主机系统能耗分户计量和风机盘管自身耗电的计量；用户操作简单，系统管控灵活方便，节能效果明显，广泛应用于各种中央空调系统末端风机盘管分户计量与节能控制。

产品采用标准86*86型墙壁式内嵌结构，暗盒或明盒安装，可直接替换普通温控器，无需布线，便于安装以及房间整体的美观。液晶大字符显示可以使人直观的观察到室内温度和设备运行状态。

该温控器具备多种网络控制和锁定使用的功能。锁定使用分为两种情况，一种是锁闭温控器即服务器远程通过网络锁闭温控器禁止使用中央空调，在接收到服务器解锁命令之前，使用者无法通过面板按键控制风机盘管运行；另一种是锁定温控器的设定温度，温控器按网络设定的温度运行而不受使用者通过温控器按键调节温度控制，直到服务器解锁。一键节能、限温控制、定时关机、远程计算机控制等多种控制策略让管理者灵活管控、轻松节能。

该温控器为联网型的智能终端设备，各种控制策略和时钟由上位机系统软件通过网络下载到智能温控器保存并自动运行；也可以通过上位机管理软件设定相关条件或控制策略进行远程的管理。【详见说明书】

 ② 无线网关

®DH-ZB-GW45系列ZigBee无线网关(RJ45接口)管理以它为管理中心的无线自组网及温控器等终端设备，负责建立网络，维护智能终端设备表、分配网络地址、管理设备的网络连接与断开，并将终端设备和上位机的数据透明传输，实现数据通讯；支持UDP、TCP模式；负载能力分50、100、200三个规格。

®DH-ZB-WM485系列ZigBee无线网关，上行口为RS485接口，通讯波特率为9600bps；负载能力分50、100、200三个规格。【相见说明书】

③ 无线转换器

®DH-ZB-485DG型RS485转ZigBee转换器，将下挂RS485接口智能设备的数据转换为ZigBee无线信号透明转发给无线网关；将接收到的无线网关指令透明转发给RS485接口智能设备，实现数据双向通讯。

6. 改造方案

① DH-ZB-CMC型智能温控器直接替换原有空调温控器/风机三速开关(接线详见说明书)，免布线，无通讯费，通电后自动与无线网关链接组网。

② 根据温控器的分布及办公楼结构，选择靠窗房间安装无线网关，供220VAC市电，分配IP地址并通过局域网络集线器接入办公楼局域网络；或接入楼宇数据采集器通过有线或无线方式接入服务器。

③ 根据中央空调主机设备电力参数选配合适的RS485通讯接口的三相智能电表，安装互感器，连接无线转换器(DH-ZB-485DG)，通电后自动与无线网关链接组网。

④ 服务器安装系统软件，进行系统配置，调试运行。

7. 设备选型

  设备名称规格功能ZigBee联网型风机盘管智能温控器DH-ZB-CMC空调末端系统节能控制ZigBee无线转换器(RS485接口)DH-ZB-485DGRS485转ZigBee，负载16路RS485设备智能电表(RS485接口) 检测冷热站设备的电耗，用以分户计量ZigBee无线网关(RJ45接口)DH-ZB-GW45100Zigbee终端设备联网协调器，负载能力：50/100个zigbee终端ZigBee无线网关(RS485接口)DH-ZB-WM485100