节能技术在数字城市工程中的典型应用(同方)

1、数字城市数字城市E-CITY在数字城市工程中的典型应用在数字城市工程中的典型应用节能技术数字城市数字城市E-CITY2022-6-261目目 录录 n1.节能形势n2.工程应用u2.1 智能建筑工程应用u2.2 城市能源工程应用u2.3 轨道交通工程应用数字城市数字城市E-CITY2022-6-262n1. 节能形势数字城市数字城市E-CITYn 建设资源节约型社会是我国的战略决策。n 建筑运行能耗（建筑照明、采暖、空调及建筑物内其他设备的用能）占社会总能源消耗25%40%,建筑节能是各种节能途径中潜力最大，最有效的节能途径之一。n 采暖节能位于建筑节能的首位。建筑运行能耗中，约40%用于北方

2、建筑采暖。n 采用中央空调的大型公共建筑具有巨大节能潜力。1.1 节能现状节能现状 数字城市数字城市E-CITY1.2对节能的新认识对节能的新认识n 根据我国实际情况，结合各类建筑能耗的特点和发展趋势n 维持节能的生活方式，管理节能，行为节能n 采用适宜的节能技术，低成本的节能改造n 提高运行控制与能源管理水平，能耗计量统计，系统协调高效数字城市数字城市E-CITY2022-6-265n2. 工程应用u2.1 智能建筑工程应用u2.2 城市能源工程应用u2.3 轨道交通工程应用数字城市数字城市E-CITY2022-6-2662.1 智能建筑工程应用智能建筑工程应用媒体建筑媒体建筑体育建筑体育建

3、筑商业建筑商业建筑文化建筑文化建筑学校建筑学校建筑住宅建筑住宅建筑数字城市数字城市E-CITY项目背景同方科技广场2.1 智能建筑工程应用智能建筑工程应用 同方科技广场一期：A、B双塔和C裙房，是一座高级商用综合办公楼，附属设施有餐厅、娱乐场所、健身场所、银行等；建筑面积：106000m2，空调面积8万平米，2001年初开始投入使用。 同方科技广场二期：D座写字楼，E座公寓。建筑面积75000m2。2010年使用。数字城市数字城市E-CITY2022-6-268n2.1.1 典型解决方案及技术2.1 智能建筑工程应用智能建筑工程应用同方科技广场 2.1.1.1 网络通讯诊断解决方案 2.1.1

4、.2 控制效果诊断解决方案 2.1.1.3 环境效果诊断解决方案 2.1.1.4 设备内嵌优化算法数字城市数字城市E-CITYn2.1.1.1 网络通讯诊断-网络出现问题是系统的致命伤数字城市数字城市E-CITYn2.1.1.1网络通讯诊断-响应时间图数字城市数字城市E-CITYn2.1.1.1网络通讯诊断-系统资源图数字城市数字城市E-CITYn2.1.1.2 控制效果诊断联动效果诊断传感器校订各种传感器的调整对送风效果诊断数字城市数字城市E-CITYn2.1.1.3环境效果诊断数字城市数字城市E-CITYn2.1.1.4设备内嵌优化算法n优化起停设备n控制温度n室外温度n策略n最长提前开机

5、时间数字城市数字城市E-CITY2022-6-2615n2.1.2 运行维护改造节能应用2.1 智能建筑工程应用智能建筑工程应用同方科技广场2.1.2.1 冷却塔运行2.1.2.2 气流组织测量2.1.2.3 增加遮阳措施2.1.2.4 热泵型显热回收新风机组 2.1.2.5 楼层水阀配备2.1.2.6 照明控制2.1.2.7 能量计量数字城市数字城市E-CITY2022-6-2616n2.1.2.1 冷却塔运行 n 共共13台冷却塔台冷却塔n 冷却塔效率冷却塔效率=（供水温度（供水温度出水温度）出水温度）/（供水温度（供水温度室外湿球温度）室外湿球温度） 数字城市数字城市E-CITY两种运行

6、策略的能耗比较n 2.1.2.1 冷却塔运行 数字城市数字城市E-CITY调查结果超过半数的工作人员觉得空气质量不佳；部分人员感觉压抑，胸闷，严重影响工作效率调查人数调查人数感觉不新鲜感觉不新鲜空气不流通空气不流通是否严重影响工是否严重影响工作效率作效率B2227567711B102080%70%30%A162070%63%35%B171478.5%57.5%28.5%n 2.1.2.2 气流组织测量 数字城市数字城市E-CITYn B22层实际使用人数200个左右人均新风量20m3/h/人,设计标准最小人均新风量为18m3/h/人，新风量满足要求n 末端风口的送风量也达到额定风量n 2.1.

7、2.2 气流组织测量 数字城市数字城市E-CITYB22层建筑平面布置图N办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室会议室会议室接待处走廊走廊电梯公共办公区公共办公室公共办公室ABCDEFGHn 2.1.2.2 气流组织测量 数字城市数字城市E-CITYn 模拟结果地面以上2.6米平面气流分布n 2.1.2.2 气流组织测量 数字城市数字城市E-CITYn 模拟结果地面以上1.5米平面气流分布n 2.1.2.2 气流组织测量 数字城市数字城市E-CITYn 模拟结果地面以上0.7米平面气流分布n 2.1.2.2 气流组织测量 数

8、字城市数字城市E-CITYn 模拟结果这是房间剖面的气流组织分布图人员工作区，空气滞留；相当部分新鲜空气直接回流，并没作用于人员工作区；部分送风贴地面流动后才进入人员工作区，空气质量较差。n 2.1.2.2 气流组织测量 数字城市数字城市E-CITY16层不同朝向的房间温度n 2.1.2.3 增加遮阳措施 数字城市数字城市E-CITY2022-6-2626n二期写字楼的新风系统现不考虑原有在建筑物核心筒统一供排风的设计方式，采用每层的独立控制的新风系统。取消核心筒的供、回风风井和新风机房。新风机采用热泵型显热回收设备，利用热泵技术冬季回收排风余热，夏季回收排风的余冷。并考虑到冬季新风与送风焓差

9、过大的因素，在机组内部增加显热交换器用以减少新风和送风状态的焓差。 n 2.1.2.4热泵型显热回收新风机组 数字城市数字城市E-CITY2022-6-2627n二期工程以层为单位，各层风机盘管总水管上加装电磁阀，进行远程开断控制。精细管理手段,灵活控制相关空调设备的运营管理模式,避免不必要浪费根据建筑出租情况,建筑物业灵活管理机电设备的运行,节省人力和能源消耗n 2.1.2.5 楼层水阀配备 数字城市数字城市E-CITY2022-6-2628n80%公共区域照明灯通过楼宇自控系统控制（夜间只需20的灯亮），具备逐层控制功能。其它公共区域照明如庭院照明、外景照明通过楼宇自控系统控制。 n地下车

10、库照明分区控制。普通照明通过楼宇自控系统控制。 精细控制管理照明所用能耗。n 2.1.2.6照明控制 数字城市数字城市E-CITY2022-6-2629n按用电设备进行独立的 分项电量计量。记录建筑单位能耗数据,提供运行管理机制的参考评价精细运行管理参考,实现对症下药,整改建筑设备手段n对共用能量的用户做分摊计量。细分管理,增加建筑收益提高用户节能降耗意识,从客户意识降低建筑单位能耗n 2.1.2.7能量计量 数字城市数字城市E-CITY2.1 智能建筑工程应用智能建筑工程应用n 分项电计量研究建筑分析电力消耗的各个分项;结合地区峰谷电价制度,合理运行建筑机电设备,降低建筑运营成本.n提供建筑

11、机电设备精细的管理手段,根据建筑的实际运行情况,灵活调整运行策略,达到建筑最优化运行管理n对建筑环境,机电设备的增加调控手段,提供建筑内健康舒适的工作环境.项目应用效益 同方科技广场数字城市数字城市E-CITY能耗比较 2.1 智能建筑工程应用智能建筑工程应用数字城市数字城市E-CITY2022-6-26322.2城市能源工程应用城市能源工程应用热网监控及多热源联网调度热网监控及多热源联网调度换热机组个性化定制换热机组个性化定制燃气输配调度燃气输配调度SCADA管网管理管网管理GIS解决方案解决方案信息化管理信息化管理热电厂热电厂DCS控制及厂级监控控制及厂级监控数字城市数字城市E-CITY2

12、022-6-2633n大庆经济开发区物业总公司热力公司现有两个热源，均为锅炉房，两个锅炉房共有一个集中供热网，目前割裂运行。1热源现有14MW热水锅炉4台、20吨蒸汽锅炉1台；2热源现有29MW热水锅炉2台，在建58MW热水锅炉1台。 热力公司共有换热站14座，直接管理的换热站12座，间接管理的换热站2座，正建的换热站2座（实验中学和哈医大）。如2003年供暖面积78.3万平米，2004年增加到近120万平米。n供热系统的运行和管理存在：换热站水泵功耗大，普遍存在“大马拉小车”的情况；一些流量调节阀不能正常工作。初调节工作量大； 2.2 城市能源工程应用城市能源工程应用项目背景大庆经济开发区物

13、业总公司热力公司供热系统数字城市数字城市E-CITY2022-6-2634n2.2.1城市集中供热网的特点2.2城市能源工程应用城市能源工程应用2.2.1.1 热惯性大，滞后大。2.2.1.2 热力站之间的耦合性强。2.2.1.3 城市集中供热网涉及的区域广，分散性大。2.2.1.4 系统的扰动因素多。2.2.1.5 系统存在失调。2.2.1.6 管理体制。数字城市数字城市E-CITY2022-6-2635n2.2.2 典型应用及技术2.2城市能源工程应用城市能源工程应用2.2.2.1 工艺和控制完美结合2.2.2.2 多种通讯解决方案2.2.2.3 热网全网平衡控制方案2.2.2.4 设计阶

14、段的管网分析供热系统水力分析软件 2.2.2.5 控制系统与企业信息化结合数字城市数字城市E-CITYn 2.2.2.1工艺和控制完美结合 1. 直连系统2.间连系统3.混水系统数字城市数字城市E-CITYn 2.2.2.1工艺和控制完美结合 4.蒸汽系统 5.分布式变频系统6.换热首站数字城市数字城市E-CITYn 2.2.2.2 多种通讯解决方案 初期初期成本成本运行运行成本成本维护维护费用费用实时性实时性安全性安全性稳定性稳定性网络网络接口接口区域区域面积面积局域网局域网高高低低较高较高高高高高高高以太网以太网小小电话拨号电话拨号低低适中适中低低较低较低较高较高较低较低串行串行大大GPR

15、S低低较高较高低低低低较低较低低低串行串行大大ADSL较低较低适中适中低低高高高高高高以太网以太网大大数字城市数字城市E-CITYn 2.2.2.3 热网全网平衡控制软件 全网平衡控制全网平衡控制1. 各热力站单独控制2.固定各热力站流量3.最不利端压差控制数字城市数字城市E-CITYn 3.2.2.3 热网全网平衡控制软件 1. 以全网为目标，同时兼顾个别换热站的特殊要求。2.避免一次网电动调节阀开度的大幅度波动，减少一次管网的运行振荡，延长管网的运行寿命。3.提供多种采暖方式的协调供热（工业用户、普通（暖气片）用户、地盘管采暖用户等。4.可以满足间歇采暖的要求。5.提供热网运行的评价指标。

16、提供指导热源运行的指标。6.缩短一次管网的水力平衡时间，减少劳动强度。提高供热质量。7.达到节能的目的，为业主创造经济效益和社会效益。数字城市数字城市E-CITY平衡后的水压图平衡后的水压图0 1 2 5 6 4 11 7 8 9 10 3供水压力回水压力0 1 2 5 6 4 11 7 8 9 10 3供水压力回水压力n 2.2.2.3 热网全网平衡控制软件 数字城市数字城市E-CITY全网平衡软件全网平衡软件- -主界面主界面n 2.2.2.3 热网全网平衡控制软件 数字城市数字城市E-CITY全网平衡软件全网平衡软件- -阀门控制界面阀门控制界面n 2.2.2.3 热网全网平衡控制软件

17、数字城市数字城市E-CITY全网平衡软件全网平衡软件- -循环泵控制界面循环泵控制界面n 2.2.2.3 热网全网平衡控制软件 数字城市数字城市E-CITY全网平衡软件全网平衡软件- -控制效果排行界面控制效果排行界面n 2.2.2.3 热网全网平衡控制软件 数字城市数字城市E-CITY平衡后的水压图平衡后的水压图n 2.2.2.4供热系统水力分析软件 水力计算软件HACNet的主要功能1. 图形化水力网络结构及参数输入。2.水力模拟调节计算。3.水力可及性分析计算。4.水力计算参数的实时显示。5.水压图显示。6.自动查错及联机帮助功能。数字城市数字城市E-CITYn 2.2.2.5控制系统与

18、企业信息化结合 数字城市数字城市E-CITY集中供热监控管理套件集中供热监控管理套件- -数据节点管理数据节点管理n 2.2.2.5控制系统与企业信息化结合 集中供热管网地理信息系统集中供热管网地理信息系统供热收费管理套件供热收费管理套件- -统计报表界面统计报表界面数字城市数字城市E-CITY2022-6-2649n在自动控制方案的实施下，对一次网电动调节、换热站水泵实现了最合理、最及时的调节，从而避免了人工调节的在时间上的滞后性和对经验的依赖性，因此可以保证用户舒适性的基础上节省热费10以上。煤单耗指标可降低到45.0公斤/平米供热面积，1、2热源总耗煤量为54098.9吨，节煤6011.

19、0吨，按煤单价200元/吨计算，可节省费用120.2万以上。 n 在换热站增设水泵的变频设施，一方面可以通过减小电机转速来降低水泵的扬程和流量。管网最小流量，即水泵可减小到的最小流量，取决于二次网管网水平失调的情况。根据大庆经济开发区的现状，可减少平米泵耗20以上。另一方面，可通过改变现有的定流量和分阶段改变流量的运行调节方法，采用变流量调节方法，可减少平米泵耗25以上。可将换热站水泵的电单耗指标可降低到1.8度/平米当量供热面积，总耗电量为145.8万度，节电56.8万度，按电单价0.654元/度计算，可节省购电费用37.1万以上。 n 另外，由于新增自动控制设施，换热站最终可达到无人值守，

20、若以减少30人工计算，可节省人工费用30万元每年。2.2 城市能源工程应用城市能源工程应用项目应用效益大庆经济开发区物业总公司热力公司供热系统数字城市数字城市E-CITY2022-6-26502.3 轨道交通工程应用轨道交通工程应用城市交通综合指挥平台系统城市交通综合指挥平台系统路网管理服务指挥中心系统路网管理服务指挥中心系统轨道交通综合监控系统轨道交通综合监控系统机电设备监控系统机电设备监控系统多媒体乘客信息系统多媒体乘客信息系统自动售检票系统自动售检票系统数字城市数字城市E-CITY项目背景南京地铁BAS2.3 轨道交通工程应用轨道交通工程应用南京地铁一号线工程是南京南北线客流走廊的骨干交

21、通线，线路长度达到21.72公里，全线设车站16座，其中地下车站11座，地面及高架站5座.获奖情况: 1.轨道交通BAS系统关键技术研究与实践 项目2006年度江苏省科技进步奖三等奖2006年度南京市科技进步奖一等奖2.南京地铁一号线环境监控系统（BAS）-设计方案 2009年度中国勘察设计协会建筑智能化专业优秀工程勘察设计一等奖数字城市数字城市E-CITY2022-6-2652n2.3.1典型应用及技术2.3 轨道交通工程应用轨道交通工程应用2.3.1.1 地铁车站全年温度控制标准2.3.1.2 大系统通风、空调运行模式2.3.1.3 大系统水系统控制2.3.1.4 优化控制管理软件数字城市

22、数字城市E-CITYn2.3.1 地铁车站全年温度控制标准n 合理的设定温度是自动控制的基础n 设定温度提高-不舒适，节能n 设定温度降低-舒适，不节能n 目前的规范只对车站公共区的夏、冬季温度作了规定n 没有对过渡季作出规定 地铁车站环境特点地铁车站环境特点n 人员密集，且逗留时间短暂的公共场所 n 临时性的过渡空间 n 乘客衣着受室外气象条件的影响n 环境舒适，有利于吸引客流n 环境舒适，也可能吸引人群滞留n 内部发热量大n 主要任务是防止站内温度过高数字城市数字城市E-CITY地铁车站设定温度的基本原则地铁车站设定温度的基本原则n 满足基本的舒适性要求n 夏季，比室外舒适，但长期逗留会感

23、觉较热n 过渡季，不如室外舒适（偏热）n 冬季，比室外温暖n 设定温度应有利于节能n 设定温度应尽量高n2.3.1 地铁车站全年温度控制标准数字城市数字城市E-CITY夏季温度设定值夏季温度设定值n 采用相对热舒适指数RWI(Relative Warmth Index) n RWI与热舒适的对应表舒适性分类 RWI值 暖 0.25 微暖 0.15 舒适 0.08 微凉 0图1 RWI满意度曲线00.10.20.30.4020406080100感觉不舒适的比例（RWI值n2.3.1 地铁车站全年温度控制标准数字城市数字城市E-CITY典型乘车过程典型乘车过程RWIRWI变化曲线变化曲线图3.22

24、 乘车过程RWI变化曲线室外出站下车开始候车进站室外上车00.10.20.30.4051015202530时间RWI值n2.3.1 地铁车站全年温度控制标准数字城市数字城市E-CITY夏季典型日温度及夏季典型日温度及RWIRWI曲线曲线 05101520253035610141822时刻温度C00.20.40.60.811.2RWI室外温度室内温度室外稳态RWI站内稳态RWI图3.24夏季温度及RWI曲线（2）n2.3.1 地铁车站全年温度控制标准数字城市数字城市E-CITY冬季车站温度冬季车站温度 n 冬季车站仍可能过热n 车站环境相对封闭n 内部发热量大n 乘客衣着较多n 冬季车站也可能过

25、冷n 室外温度很低n 室内外温差大，少量通风即可导致车站低温n2.3.1 地铁车站全年温度控制标准数字城市数字城市E-CITY冬季热舒适指标冬季热舒适指标n 热损失率HDR(Heat Deficit Rate) n HDR对时间的积分即热债n 当人体的热债达到约100kJ/m2皮肤面积时，会感到冷不适。n 当人体蓄热量达到100kJ/m2皮肤面积时，将感到热不适。 n2.3.1 地铁车站全年温度控制标准数字城市数字城市E-CITY全年温度计算全年温度计算 n 综合应用两种指标-5051015202530351月1日4月1日6月30日9月28日12月27日温度车站温度上限车站温度下限白天室外均温

26、图3.28 地铁车站全年温度曲线（南京）南京全年温度曲线南京全年温度曲线n2.3.1 地铁车站全年温度控制标准数字城市数字城市E-CITYn 模式1：停运模式n 空调系统所有设备停止运行，用于防止车站温度过低和防止盘管冻裂。n 模式2：只送不排模式n 空调箱全新风送风，回排风机关闭；新风阀全开，混风阀关闭；依靠出入口排风。n 模式3：只排不送模式n 空调箱停止运行，回排风机运行；混风阀关闭，排风阀全开；冷冻机停止运行，依靠出入口进风。n 模式4：最小新风空调模式n 空调箱送风，回排风机运行；混风阀全开，新风阀和排风阀小开度，冷冻机运行。n2.3.2 大系统通风空调运行模式数字城市数字城市E-C

27、ITY控制方法控制方法n 开环控制：根据不同的室外温度和客流量，预先制订一系列运行模式，实际运行中根据转换条件进行切换。n 闭环控制：每种运行模式中，根据车站温度反馈情况，对风机变频调风量，必要时调整冷冻水供水温度。n2.3.2 大系统通风空调运行模式数字城市数字城市E-CITY大系统各模式功率比较大系统各模式功率比较各种运行模式风机功率比较256.879.0177.80.050.0100.0150.0200.0250.0300.0空调运行过渡季运行冬季运行功率(kW)n2.3.2 大系统通风空调运行模式数字城市数字城市E-CITYn “变流量，定水温变流量，定水温” 方式n 适用范围：用户众

28、多且负荷变化不尽相同n 水系统能耗不随负荷减小而减小n “定流量，变水温定流量，变水温” 方式方式n 适合地铁大系统（多空调机组负担同一空间）n 减少二通调节阀的使用n 简化系统，避免控制耦合n 冷冻水出水温度由软件确定n 不会增加水系统能耗n2.3.3 大系统水系统运行模式数字城市数字城市E-CITY在工艺设计基础上的优化控制在工艺设计基础上的优化控制 n 地铁通风空调优化控制软件（Environment Control System，简称EnCs） n 地铁空调在线实时识别优化控制 n 根据以前的运行方式和相应的实测温度变化情况，辨识并修正的地铁传热模型 n 以修正后的模型来预测在各种不同通风方案和列车运行制度下地铁热环境的变化情况，再通过综合评价的方法对各种通风方案进行评价，找出最优的运行方案 n2.3.4 优化控制管理软件数字城市数字城市E-CITY地铁设备运行管理软件地铁设备运行管理软件 n Equipment Manag