中央空调计费系统项目设计方案.docx
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中央空调计费系统项目设计方案
中央空调计费系统项目设计方案
一、项目描述
工程总建筑面积约30000m2。
建筑功能地下一层，地上三层。
地下一层为办公用房、设备用房和汽车库，地上部分均为办公用房。
建筑高度（主楼屋面至室外地面）为17.25米。
本工程预备进行美国绿色建筑协会建立并推行的《绿色建筑评估体系》论证（LEED论证），根据建筑功能需要、业主意见及LEED预论证要求，全楼设置集中空调系统，采用风冷热泵冷热水机组，每个户型单元设置一台，机组位于屋顶或二层预留的设备平台上。
根据现有资料和甲方要求，进行了认真细致的分析设计，我们希望通过这次设计不但能满足业主的要求，而且真正起到节能、便于管理，降低成本的作用。
所以，我们建议该项目的中央空调计费采用时间+能量型计量。
通过检测每台风机盘管的用量来合理分摊中央空调系统的能耗，同时又可以对风机盘管进行控制。
另对该中央空调系统总管进行能量型计量，以合理分摊公共区域的费用。
实现按需使用、按量收费；多用多计，少用少计。
二、设计方案
整体思路：
时间+能量型计费
方案阐述：
由于办公区每个房间的末端设备均为风机盘管制冷/热，所以每一台风机盘管配置一只时间型温控器，对风机盘管运行的高、中、低速状态进行时间累计。
将每户的风机盘管的个数进行叠加，来实现该用户的总计量；同时实现对末端设备的监控功能及节能管理，方便职能部门对每一办公间进行统一管理。
办公区新风机组为公共设备，能量消耗将按照风机盘管的工作时间当量比分摊到个用户能量消耗中。
对系统总管进行能量型计量，以合理分摊中央空调能量的消耗。
1．方案优势分析
⑴．经济实惠本项目大部分采用时间型温控器，只有大区域才采用能量表。
相比较单独能量表计量的方式，更经济实惠，更具灵活性，并充分满足用户的使用和物业收费管理。
⑵．安装方便时间型温控器除标准的温控器安装布线外，增加一跟通讯线，将数据通过数据采集器远传到上位机。
⑶．维护方便时间型温控器安装在室墙面，数据查询一目了然，一旦发生故障无需停止系统管路的水。
能量型按照安装规，在表前后安装手动阀，表前端安装过滤阀，以防止管路堵塞并可及时清理。
⑷．收费便利每个用户的空调使情况通过远传到物业的管理系统，物业管理人员根据每月系统自动生成的报表对使用用户进行收费。
⑸．门槛值设定（备选功能）通过在每只时间型温控器上外接一个温度传感器，检测风机盘管进水管的温度值，达到门槛值标准则开始计费，否则不予以计费。
这项
功能充分体现了物业管理的人性化并满足了用户的缴费合理性心理。
2．点数设计
整个项目分为南北两个区。
在项目的空调设计方案中，南区为风机盘管户型，没有公用新风系统；北区为商业区，是空调机组加风机盘管共同制冷\制热。
针对以上项目设计，我们采用的计费方案是对风机盘管的开启和运行状态进行时间当量的计量办法，对空调机组部分采用超声波能量表进行使用量计量，即时间型加能量型的计费方案。
这样设计的好处是既能以较少的资金投入完成对空调使用费用的计量且兼具有远程维护和管理的功能。
与此同时也对用户对于新风的使用进行了精准计量。
监控方面对风机盘管而言，我们采用的计费温控器能够直接远控末端设备的启停、温度设定、防冻保护、时间表、定时开关机、温度监控、欠费切断等所有功能。
空调机组采用我司空调机组专用控制箱，能够实现对空调机组机组启停、冷热水阀比例调节、加湿阀比例调节、新回风调节阀开启度比例调节、动作状态、温湿度状态、CO2浓度状态、风管静压以及空调机组状态的监测（需空调机组硬件支持）。
空调机组冷热量用量采用超声波能量表计量方案，尽量减轻中国中央空调运行工况差对空调计量精度的影响。
具体点数设计如下表：
序号
名称
数量
单位
备注
1
组态软件
1
套
计量监控组态
2
超声波能量表
台
口径以图纸为准
3
数据采集器
6
台
商业区及7#各1台
4
HL8202AMS
401
只
控制风机盘管
5
HL-KZ4884
11
台
控制空调机组
3.系统配置方案
本系统需配备本地管理组态软件1套。
本系统需配备数据采集器ADPTOR，每台数据采集器可带128个能量计量表或时间型温控器。
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，所以本系统共选6台数据采集箱。
网络交换机2台。
需要配置设备如下（见附件“镇津渡中央空调自控、计费方案设备清单”）
4.系统结构图解（例）
三、系统优势
◆实时监测、实时数据查询与显示确保物业管理的时效性，加强对设备的运行管理及维护；体现计量的程序公正，方便用户查询。
在图形界面上可以实时对建筑、楼层、用户编号、用户、数据时间、计费类型等进行查询。
◆开放的计费类型管理软件不对计费类型作任何限制，允许对任何媒介（来
自水、电、煤气、生活热水、纯净水、空调等）进行计费。
◆分时段计费根据客户需求按不同时段收费，如上班、加班、周末、节假日等。
◆数据自动存储历史记录自动备份，避免外部断电时数据丢失。
◆系统设备故障报警快速故障查询，同时以声、光、界面变化发出警报，并提示故障地址及相应参数状态。
◆灵活的报表打印专业的报表格式自动生成，亦可根据用户需求自定义表格。
◆门槛温度值预设（选配）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。
◆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。
◆模块化设计 灵活应用 根据物业管理的需求采用不同的计费方式，充分考虑实际项目应用中的成本与功能的最优化组合。
◆拓展功能强大可根据用户的要求增加适当的功能，最大化满足用户需求。
◆权限设定可设定5级以上的人员使用权限，系统管理员可以具体地设定个级别的操作员的每一项权限。
◆节能管理可以根据国家政策（冬26夏18），对用和使用的温度值进行设定并锁定键盘，响应国家政策，实现节能管理。
四、系统原理
时间型中央空调计费系统通过检测风机盘管的开关、运行档位状态和运行时间，来计算出用户使用的相应的时间量。
并以是否达到水管路温度门槛值来确认当量时间。
具有温控器、当量时间计量、监控等功能。
用户使用时间当量=（高档运行时间×高档档位系数+中档运行时间×中档档位系数+低档运行时间×低档档位系数）×不同的盘管系数
用户风机盘管电功耗=高档运行时间×高档位额定功率+中档运行时间×中档位额
定功率功率+低档运行时间×低档位额定功率
时间型中央空调计费系统由以下设备构成：
本地管理软件、数据采集器、时间型温控器/中央空调计时器（电脑、打印机、HUB可自配）。
能量型中央空调计费系统根据能量守恒原理，中央空调对空间的热交换量与其介质中能量变化相等。
通过能量表对中央空调、水管的介质---水流量和进出水温差的计算，从而达到对中央空调/供热系统的准确计量。
计算公式如下：
Q=∫qm△hdt
Q：
释放或吸收的热量；（单位：
kw.h）
t:
时间（单位：
s）
qm:
热交换回路中液体载体流过的质量流量（单位：
Kg/s）
△h:
热交换回路中入口温度与出口温度对应的液体载体的比焓值差。
（单位：
kj/Kg）
能量型中央空调计费系统由以下设备构成：
本地管理软件、数据采集器、能量表（电脑、打印机、HUB可自配）。
中央空调计费系统结构图
1．本地管理软件
中央空调计费系统软件EMS2008，在监控中心对整个计费系统的数据信息进行采集和报警处理。
采用MYSQL数据库结构，提供数据信息查询、参数设置、报表分析，计量位置安排、报警位置显示（设备异常情况），数据制表打印，系统分级管理（各级管理权限可设置）等功能。
软件界面清晰直观，具有弹出式窗口、树形结构查询、按照逻辑视图显示设备信息，实现每一级设备的添加、删除、修改、屏蔽及相关参数设置等管理功能。
用户使用情况界面：
用户收费单格式：
2．数据采集箱ADPTOR-12
中央空调计费系统的数据采集箱ADPTOR-12具有数据存储，末端数据上传等功能。
通过的RS485/RJ45接口，将设备数据传至监控中心，使监控人员直接在监控机房通过上位机观察现场的设备，从而使现场的计量设备能够正常运行无异常情况发生。
数据采集器就地取220V交流电，输出12V直流电。
作为中央空调计费系统中的通讯设备，是EMS2008中央空调计费系统的中级管理层。
通过系统网络与管理中心计算机、末端仪表（能量表、时间型温控器）互连,为用户建立相应的数据库，监控和记录末端仪表的状态，并对其及控制单元实施控制，具有强大的数据处理及通讯能力。
HL-ADPTOR-12数据采集箱配装海林网络适配器，用于计费监控网络，实现了RS485低速网络和TCP/IP高速网络的无缝对接；同时箱子提供2组隔离的DC12V输出，可灵活的用于网络末端的DC12V或者DC24V的设备供电。
【技术参数】
◆环境大气压力：
86～106Kpa
◆工作环境温度：
0～50℃
◆
工作环境湿度：
5～95%RH
◆贮存环境温度：
-10～70℃
◆RS-485通信网段最大长度：
800米
◆输入电压：
AC220V±10%，50Hz/60Hz
◆输入频率：
50HZ
◆输出功率：
150W（单组DC12V），300W（DC24V）
◆外形尺寸：
500mm×400mm×160mm（长×宽×厚）
【功能特点】
◆通讯方式：
与计算机采用RJ45，借助庞大的网络系统，使计费系统具有强大的拓扑功能；与末端仪表采用RS485总线；
◆接收管理中心计算机的数据,并根据协议完成与末端仪表的通讯工作；
◆查询检测末端仪表的通讯状态、运行状态和数据,并传输给管理中心计算机；
◆配有网络适配器，且具有电源、工作运行、通讯指示灯显示功能；
【安装使用】
1、
ADPTOR-12外形
ADPTOR-12数据采集箱控制箱配装海林电器设备自行开发设计的网络适配器。
2、ADPTOR-12接线
3.时间型温控器HL8202AMS-12
HL8202AMS-12采用微电脑控制技术，大屏幕液晶显示，通过按键可选择工作模式（制热、制冷或通风）和风机风速，以及设置所需要的温度。
液晶显示状态有：
工作状态（制冷、制热、通风）、风机风速、室温度、设置温度等。
按键有：
电源开关（）、模式转换键（）、时钟键（¿）、风速选择键（
）及温度设置键（▲▼）。
基本功能：
有效工作计时蓝色背光，红外遥控
室温度测量与设置监控功能，欠费切断功能
手动或自动控制风机三速转换RS485接口（MODBUS协议）
时钟、睡眠、定时开关机功能
技术指标：
感温元件：
NTC电源电压：
DC12-35V/AC12-24V
控温精度：
±1℃控制电压：
AC220V±10%，50/60Hz
温度设置：
5～35℃接线端子：
能够连接2×1.5mm2或1×2.5mm2的导线
温度显示围：
0～50℃负载电流：
2A（阻性负载），1A（感性负载）
工作环境：
0～45℃外壳：
PC＋ABS阻燃
按键：
轻触按键外形尺寸：
86×86×13mm（宽×高×厚）
安装孔距：
60mm（标准）湿度：
5～95%RH（不结露）
使用说明
☞开/关机：
按“”键一次开机，开机显示为当前工作模式，以及该模式下有效运行时间；再按一次“”键关机，同时关闭风机盘管、电动阀。
☞设定温度：
开机状态下，按“▼”键降低设置温度，按“▲”键升高设置温度，每按键一次设置温度变化1℃。
☞模式选择：
开机状态下，按“”键进行工作模式切换。
液晶显示“”表示制冷，显示“”表示制热，显示“
”表示通风，5秒钟后自动确认。
☞风速选择：
开机状态下，按“
”键选择风机风速（高）、（中）、（低）、（自动）档。
在“自动”模式下，风速自动换档。
即当室温与设置温度相差1℃时，自动选择低风速；当室温与设置温度相差2℃时，自动选择中风速；当室温与设置温度相差3℃时，自动选择高风速。
当室温达到设置温度时，关闭电动阀和风机。
☞电动阀的控制：
在制冷（制热）模式下，当室温高于（低于）设置温度1℃时，打开电动阀；当室温达到设置温度时，同时关闭电动阀和风机。
时钟与相关功能设置
☞睡眠功能设置：
按“¿”键，直至出现“00”符号，按下“▲”键启用睡眠功能，按下“▼”键取消睡眠功能。
☞调整星期：
按“¿”键，直至出现“01”符号，按下“▲”或“▼”键调整星期。
☞调整日历：
按“¿”键，直至出现“02”符号和“xx−yy”的“xx”或“yy”闪烁，按“▲”
或“▼”键调整年份；按“¿”键，直至出现“03”符号和“xx−yy”的“xx”或“yy”闪烁，按“▲”或“▼”键调整月份和日期；按“¿”键，直至出现“04”符号和“xx−yy”的“xx”或“yy”闪烁，按“▲”或“▼”键调整小时和分钟。
☞定时开机设置：
按“¿”键，直至出现“定时开机”符号，以及“xx−yy”的“xx”闪烁，按“▲”或“▼”键调整定时开机小时，按“¿”键，“yy”闪烁，按“▲”或“▼”键调整定时开机分钟，按“¿”键确认；若设置“xx−yy”为“00-00”则取消定时开机功能。
☞定时关机设置：
按“¿”键，直至出现“定时关机”符号，以及“xx−yy”的“xx”闪烁，按“▲”或“▼”键调整定时关机小时，按“¿”键，“yy”闪烁，按“▲”或“▼”键调整定时关机分钟，按“¿”键确认；若设置“xx−yy”为“00-00”则取消定时关机功能。
数据显示
☞室温度未达到设定温度显示当前工况的累计运行时间（小时，分钟）
☞室温度达到设定温度显示当前设定温度以及当前室温度
☞异常、错误显示错误代码（请联系物业处理）
运行参数查看/设置（关机状态）
“xx-yyyy”
zz
☞温度较准：
同时按“¿”和“”键出现“xx℃”按“▼”或“▲”调整。
☞运行参数：
同时按“¿”和“
”键5秒，出现按“
”键修改xx，翻页：
xx=0：
zz为盘管温度
=1：
zz为室温度
=2；=3；=4：
保留
=5：
yyy本机地址
以上参数用户不可修改
=6：
设置是否上电保持
yy=1：
上电不开机；yy=2：
上电开机；
=7：
低温报警温度，按“▼”或“▲”调整
=8：
高温报警温度，按“▼”或“▲”调整
=9；=10；=11；=12：
保留
=13：
定时参数（0：
常有效；1：
当前有效，时间到取消）
=14：
保留
=15：
参数控制，按“▼”或“▲”调整，yyy=1：
参数复位（x=6～14）
接线图
安装示意图
1.拆开主控板：
用3.5mm宽的一字改锥沿斜面伸到卡槽中4mm深处，略用力向上撬起，即可打开卡钩。
2.取下排线。
3.按接线图正确接线。
4.用包装盒中的两个螺钉将接好线的温控器底板，固定在墙上。
5.成30度角挂上上面的两个挂钩，稍用力按温控器下面的两角处，卡住上壳，安装完毕。
敬告：
请严格按照接线图正确接线，切勿使水、泥浆等杂物进入温控器，否则将会造成温控器损坏！
4.超声波能量表HLU系列
4.1型号说明
（1）HL表示为海林系列热能表
（2）U表示为超声波式热能表
（3）公称通径[15，20，25，……]
（4）产品型号[1—直射式；2—反射式（可省略）]
（5）安装位置[0－进水（省略），1－回水]
（6）应用围[0－热计量（省略），1－冷热计量]
（7）通讯方式[0－无输出（省略）,1－RS485，2－M-BUS，3－脉冲输出
4.2热能表介绍
1）定义
热能表是用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热能量的仪表。
（以下容热能表均简称为热表,超声波式热能表简称超声热表）
2）工作原理
热表的工作原理：
将配对温度传感器分别安装在热交换回路的进口与出口的管道上，将流量传感器安装在进水管道或回水管道上。
流量传感器采集流量信号，温度传感器采集进水端和回水端的温度信号，计算器将采集到的流量信号和温度信号，经过计算处理后显示出被测流体从进水端至回水端所释放的热量。
当水流经系统时，根据流量传感器采集的流量与配对温度传感器采集的进回水温度信号，以及水流经的时间，通过计算器精确计算并显示该系统所释放或吸收的热量。
其基本公式为：
式中：
Q—系统释放或吸收的热量，J；
qm—流经热表的水的质量流量，kg/h；
qv—流经热表的水的体积流量，m3/h；
ρ—流经热表的水的密度，kg/m3；
Δh—在热交换系统进口和出口温度下水的焓值差，J/kg；
τ—时间，单位为h。
3）热表构成
热表由流量传感器、配对温度传感器和计算器构成。
热表进水口宜安装过滤装置。
（如图所示）
a）计算器（积分仪）
接收来自流量传感器和配对温度传感器的信号，进行热量计算、存储和显示系统所交换的热量值的部件。
b）流量传感器（流量计）
安装在热交换系统中，用于采集水流量并发出流量信号的部件。
c）配对温度传感器（配对铂电阻）
在同一个热表上，分别用来测量热交换系统的入口和出口温
度的一对计量特性一致或相近的温度传感器
热表DN50～DN100外型示意图
热表DN125～DN500外型示意图
4）超声流量计的结构与工作原理
流量计是热表重要的组成部分。
流量计主要由流量计表体、超声换能器及其安装部件、信号处理单元和（或）流量计算机组成。
流量计以测量声波在流动介质中传播的时间与流量的关系为原理。
通常认为声波在流体中的实际传播速度是由介质静止状态下声波的传播速度和流体轴向平均流速在声波传播方向上的分量组成。
工作原理：
当超声波在流体中传播时，声波传送速度信息将加载上流体的速度信息，因为这两种信号的叠加，就使声波在顺流和逆流时的传播速度不相等，因此通过测量这两种不同的速度信息，经过计算可得出流体的流速，然后再换算成流量，从而实现了流量的测量。
5）超声热表优点
a）无机械传动磨损部件，故障率低，使用寿命长。
b）压力损失小，不易堵塞。
c）准确度及稳定性高。
d）流体中的杂质含量对其测量精度影响极小。
e）可水平安装或竖直安装。
f）系统功耗低，可用电池长期供电运行。
4.3技术特性
1）用途和适用围
本产品具有结构紧凑、安装方便等特点。
本产品采用优质压电瓷换能器，保证了高准确度和稳定性；无任何机械运动，无磨损，不易受恶劣水质影响且维护费用低；可水平或竖直安装,可旋转的表头能满足任何视角的读数要求，安装时可根据用户不同需要安装在进水管道或回水管道上（需预先选定）；冷热两用（采暖、制冷）型热表可根据实际使用情况智能判断采暖或制冷状态并分别进行计量。
可根据用户不同的需要添加M-BUS、RS485接口来实现远程自动抄表功能，便于集中管理。
2）显示功能
a）长按按钮3秒钟后，显示菜单将在A1－A2－A3三项之间进行滚动切换；
b）短按按钮时将在同一菜单下滚动显示容。
c）主显示菜单A1：
累计热量（MW•h）、累计冷量（MW•h）、瞬时功率（MW）、进回水温度（℃）、进回水温差（℃）、累计流量（m3）、瞬时流量（m3/h）、累计运行时间（h）、累计出错时间（h）等九种显示容。
（注：
DN50-DN100累计热量单位为kW•h、累计冷量单位为kW•h、瞬时功率单位为kW）
（“累计冷量”只在冷热两用（采暖、制冷）型热量表中显示）
d）主显示菜单A2：
当前日期、出厂编号、显示测试。
e）主显示菜单A3：
前十八个月每月消耗的热量和流量数值，月份与数值之间自动交替显示。
f）故障报警菜单：
电池电量不足提示以及其它故障自动诊断功能。
4.4基本参数与技术性能
1）技术参数
环境温度
A类（5～55）℃
电池寿命
≥6年（锂电池）
安装方式
水平安装或竖直安装
热（冷）载体
H2O
温度传感器
PT1000铂电阻
显示位数
8位
2）压力损失曲线
4.5安装要求与注意事项
1）安装方向位置要求
如图所示，A所示的安装方式是正确的,热表安装在管道的下位，表的后端有背压，不会产生气泡影响测量精度，该图为水平安装方式。
五、收费原理
时间型：
时间型中央空调计费系统通过检测风机盘管的开关、运行档位状态和运行时间，来计算出用户使用的相应的时间量。
并以电动阀的开启或关闭状态、是否达到水管路温度门槛值来确认当量时间。
能量型：
通过对能量表的流量和温差的逻辑运算，从而计算出相应的能量值。
总费用=中央空调实际运行费用
总用量=所有用户的实际使用量的总和
单价=总费用/总用量
用户每月的费用＝空调实际使用费＋基本维护费。
空调实际使用费是物业根据中央空调系统的实际运行成本、用户消耗总用量，确定用户使用单价，从而算出每月用户的实际空调费用（其中包括分摊部分）。
基本维护费即中央空调系统维修、维护、保养、相关人员工资等费用，应作为用户无论使用中央空调与否都要缴纳的费用，以保障物业管理的基本运营。
可以按照单位面积或固定费用计算。
六、安装概要
HL-ADPTOR-12数据采集箱采用挂墙安装，离地1.5米左右，安装在计费系统的监控中心和弱电管井里。
所有管线从弱电井接出，水平部分的走廊和垂直部分走桥架或单独布管；通讯总线、电源线最后接入计费末端。
中央计费主机至数据采集箱的通讯线采用网络接口，支持TCP/IP协议，使用超5类网线（纯铜）的线材。
系统出现多个数据采集箱先接入HUB或交换机，再与中央计费监控主机相连。
数据采集箱至计费末端采用RS485通讯接口，支持MODBUS通讯协议。
使用RVVP4x1.0m2以上的屏蔽双绞线，严格手拉手连接方式。
时间型温控器安装方式与传统温控器安装方式一样，只需要增加远传使用的电源线和通讯线，故在安装布线走墙管时，需比普通温控器多一跟管线，用于穿远传线。
注意：
不能和强电线共用线管，且线管要求为阻然材质。
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