节能技术在数字城市工程中的典型应用(同方)

1、,在数字城市工程中的典型应用,节能技术,1,目 录,1.节能形势 2.工程应用 2.1 智能建筑工程应用 2.2 城市能源工程应用 2.3 轨道交通工程应用,2,1. 节能形势,建设资源节约型社会是我国的战略决策。 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。 采暖节能位于建筑节能的首位。建筑运行能耗中，约40%用于北方建筑采暖。 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,1.2对节能的新认识,根据我国实际情况，结合各类建筑能耗的特点和发展趋势 维持节能的生活方式，管理节

2、能，行为节能 采用适宜的节能技术，低成本的节能改造 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,5,2. 工程应用 2.1 智能建筑工程应用 2.2 城市能源工程应用 2.3 轨道交通工程应用,6,2.1 智能建筑工程应用,媒体建筑,体育建筑,商业建筑,文化建筑,学校建筑,住宅建筑,项目背景同方科技广场,2.1 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

3、使用。,8,2.1.1 典型解决方案及技术,2.1 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 2.1.1.2 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,2.1.1.1 网络通讯诊断-网络出现问题是系统的致命伤,2.1.1.1网络通讯诊断-响应时间图,2.1.1.1网络通讯诊断-系统资源图,2.1.1.2 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,2.1.1.3环境效果诊断,2.1.1.4设备内嵌优化算法,优化起停设备 控制温度 室外温度 策略 最长提前开机时间,15,2.1.2 运行

4、维护改造节能应用,2.1 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,16,2.1.2.1 冷却塔运行,共13台冷却塔 冷却塔效率=（供水温度出水温度）/（供水温度室外湿球温度）,两种运行策略的能耗比较,2.1.2.1 冷却塔运行,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,2.1.2.2 气流组织测量,B22层实际使用人数200个左右 人均新风量20m3

5、/h/人,设计标准最小人均新风量为18m3/h/人，新风量满足要求 末端风口的送风量也达到额定风量,新风量不足、空气质量较差？,2.1.2.2 气流组织测量,B22层建筑平面布置图,2.1.2.2 气流组织测量,模拟结果,地面以上2.6米平面气流分布,2.1.2.2 气流组织测量,模拟结果,地面以上1.5米平面气流分布,2.1.2.2 气流组织测量,模拟结果,地面以上0.7米平面气流分布,2.1.2.2 气流组织测量,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。,2.1.2

6、.2 气流组织测量,16层不同朝向的房间温度,2.1.2.3 增加遮阳措施,26,二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。,2.1.2.4热泵型显热回收新风机组,27,二期工程以层为单位，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

7、活管理机电设备的运行,节省人力和能源消耗,2.1.2.5 楼层水阀配备,28,80%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。 地下车库照明分区控制。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。,2.1.2.6照明控制,29,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 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,2.1.2.7能量计量,2

8、.1 智能建筑工程应用,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. 提供建筑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 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,能耗比较,2.1 智能建筑工程应用,32,2.2城市能源工程应用,热网监控及多热源联网调度,换热机组个性化定制,燃气输配调度SCADA,管网管理GIS解决方案,信息化管理,热电厂DCS控制及厂级监控,33,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

9、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。 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,项目背景大庆经济开发区物业总公司热力公司供热系统,34,2.2.1城市集中供热网的特点,2.2城市能源工程应用,2.2.1.

10、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。,35,2.2.2 典型应用及技术,2.2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,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,2.2.2.1工艺和控制完美结合,4.蒸汽

11、系统 5.分布式变频系统 6.换热首站,2.2.2.2 多种通讯解决方案,2.2.2.3 热网全网平衡控制软件,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,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。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。

12、7.达到节能的目的，为业主创造经济效益和社会效益。,平衡后的水压图,2.2.2.3 热网全网平衡控制软件,全网平衡软件-主界面,2.2.2.3 热网全网平衡控制软件,全网平衡软件-阀门控制界面,2.2.2.3 热网全网平衡控制软件,全网平衡软件-循环泵控制界面,2.2.2.3 热网全网平衡控制软件,全网平衡软件-控制效果排行界面,2.2.2.3 热网全网平衡控制软件,平衡后的水压图,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

13、动查错及联机帮助功能。,2.2.2.5控制系统与企业信息化结合,集中供热监控管理套件-数据节点管理,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,供热收费管理套件-统计报表界面,49,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6011.0吨，按煤单价200元/吨计算，可节省费用120.2万以上。 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

14、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。 另外，由于新增自动控制设施，换热站最终可达到无人值守，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,项目应用效益大庆经济开发区物业总公司热力公司供

15、热系统,50,2.3 轨道交通工程应用,城市交通综合指挥平台系统,路网管理服务指挥中心系统,轨道交通综合监控系统,机电设备监控系统,多媒体乘客信息系统,自动售检票系统,项目背景南京地铁BAS,2.3 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

16、等奖,52,2.3.1典型应用及技术,2.3 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,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,合理的设定温度是自动控制的基础 设定温度提高-不舒适，节能 设定温度降低-舒适，不节能 目前的规范只对车站公共区的夏、冬季温度作了规定 没有对过渡季作出规定,地铁车站环境特点,人员密集，且逗留时间短暂的公共场所 临时性的过渡空间 乘客衣着受室外气象条件的影响 环境舒适，有利于吸引客流 环境舒适，也可能吸引人群滞留 内部发热量大 主要任务是防止站

17、内温度过高,地铁车站设定温度的基本原则,满足基本的舒适性要求 夏季，比室外舒适，但长期逗留会感觉较热 过渡季，不如室外舒适（偏热） 冬季，比室外温暖 设定温度应有利于节能 设定温度应尽量高,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,夏季温度设定值,采用相对热舒适指数RWI(Relative Warmth Index) 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 0,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,典型乘车过程RWI变化曲线,图3.22 乘车过程RWI变化曲线,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,夏季典型日温度及RWI曲线,图3.24夏季

18、温度及RWI曲线（2）,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,冬季车站温度,冬季车站仍可能过热 车站环境相对封闭 内部发热量大 乘客衣着较多 冬季车站也可能过冷 室外温度很低 室内外温差大，少量通风即可导致车站低温,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,冬季热舒适指标,热损失率HDR(Heat Deficit Rate) HDR对时间的积分即热债 当人体的热债达到约100kJ/m2皮肤面积时，会感到冷不适。 当人体蓄热量达到100kJ/m2皮肤面积时，将感到热不适。,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,全年温度计算,综合应用两种指标,图3.28 地铁车站全年温度曲线（南京）,南京全年温度曲线

19、,2.3.1 地铁车站全年温度控制标准,模式1：停运模式 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。 模式2：只送不排模式 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。,模式3：只排不送模式 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。 模式4：最小新风空调模式 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。,2.3.2 大系统通风空调运行模式,控制方法,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。 闭环控制：每种运行模式中，根据

20、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。,2.3.2 大系统通风空调运行模式,大系统各模式功率比较,2.3.2 大系统通风空调运行模式,“变流量，定水温” 方式 适用范围：用户众多且负荷变化不尽相同 水系统能耗不随负荷减小而减小 “定流量，变水温” 方式 适合地铁大系统（多空调机组负担同一空间） 减少二通调节阀的使用 简化系统，避免控制耦合 冷冻水出水温度由软件确定 不会增加水系统能耗,2.3.3 大系统水系统运行模式,在工艺设计基础上的优化控制,地铁通风空调优化控制软件（Environment Control System，简称EnCs） 地铁空调在线实时识别优化控制 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 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,2.3.4 优化控制管理软件,地铁设备运行管理软件,Equipment Manage System，简称EuMs 运行于车站工作站，用以增强BAS的系统管理功