公共建筑供暖節(jié)能方案

高等院校的供暖負(fù)荷一般由教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、食堂、辦公樓、圖書(shū)館等公共建筑、學(xué)生公寓和家屬住宅等組成。各類(lèi)建筑對(duì)供暖的需求是不同的，其中的公共建筑在夜間沒(méi)人時(shí)可以少供暖；寒假期間，公共建筑和學(xué)生公寓可普遍實(shí)行低溫供暖；家屬樓則需要正常供暖，供暖溫度達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

我公司的供暖熱流量自動(dòng)控制系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)負(fù)荷分配的功能。對(duì)一些公共建筑，在夜間無(wú)人時(shí)，調(diào)小閥門(mén)開(kāi)度，減少熱流量，熱水會(huì)在循環(huán)泵的作用下，流向家屬樓和學(xué)生公寓，升高那里的溫度，改善薄弱環(huán)節(jié)的熱循環(huán)。由于學(xué)校的公共建筑面積比較大，夜間減少的熱流量除了改善薄弱環(huán)節(jié)的供暖效果外，還能節(jié)約一部分。寒假期間低溫運(yùn)行，節(jié)能效果更明顯。

1、樓宇的控制

在樓宇熱力入口的回水管上安裝調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥由控制器進(jìn)行控制?？刂破鹘邮覂?nèi)多路室溫傳感器、供回水溫度傳感器?？刂破鞲鶕?jù)采集的溫度信息，按照程序?qū)φ{(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，如下圖所示。

樓宇終端控制原理圖

將供暖季分成非寒假期和寒假期兩個(gè)部分。按照非寒假期和寒假期，對(duì)公共樓宇的控制有兩種模式。

（1）非寒假期對(duì)公共樓宇的控制

一般，在非寒假期，教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓等公共樓宇白天有人上班、上課，需要正常供暖，夜間無(wú)人時(shí)可以將閥門(mén)關(guān)小，減少流入樓宇的熱流量，進(jìn)行節(jié)能控制。例如，夜間22:00-次日凌晨5:00，將調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度設(shè)為10%，其余時(shí)間5:00-22:00將調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度設(shè)置為100%，屬于分時(shí)按開(kāi)度進(jìn)行控制。供暖的情況是，自22:00減少流量后，從系統(tǒng)中獲取的熱源少了，至凌晨5:00，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度恢復(fù)為100%，供熱系統(tǒng)重新向樓內(nèi)供暖，經(jīng)過(guò)3個(gè)小時(shí)后，室溫升到了正常值，學(xué)生上課時(shí)感到室內(nèi)很溫暖，相當(dāng)于夜間沒(méi)有關(guān)閉供暖一樣。

（2）寒假期的控制

寒假期間，公共建筑和學(xué)生公寓樓可進(jìn)行全天控制，減少熱流量，低溫運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。一般小流量運(yùn)行3-5個(gè)小時(shí)后，大流量運(yùn)行1-2小時(shí)，使熱水在樓內(nèi)的暖氣管道中完成一次大循環(huán)，然后繼續(xù)小流量運(yùn)行，將室內(nèi)溫度維持在5-8度左右低溫運(yùn)行，既節(jié)約能源，又能防止上凍。

2、燃?xì)忮仩t的聯(lián)動(dòng)控制

在樓宇端進(jìn)行節(jié)能控制的同時(shí)，應(yīng)對(duì)燃?xì)忮仩t進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。主要是穩(wěn)定壓力的聯(lián)動(dòng)控制和對(duì)供水溫度的控制。

實(shí)現(xiàn)壓力的聯(lián)動(dòng)控制，應(yīng)在供回水管道上安裝壓力傳感器，將供水壓力值輸入到壓力控制器，由控制器對(duì)循環(huán)泵變頻器進(jìn)行變頻控制，從而獲得需要的供水壓力。通常情況下，在夜間進(jìn)行節(jié)能控制時(shí)，需要降低頻率，使循環(huán)泵輸出的功率降低，從而維持供水壓力不升高。

實(shí)現(xiàn)溫度的聯(lián)動(dòng)控制，應(yīng)在供回水管道上安裝溫度傳感器，將溫度信號(hào)輸入到氣候補(bǔ)償控制器，該控制器與鍋爐控制器進(jìn)行信息交換，由鍋爐控制器控制燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和燃燒器，從而控制供回水溫度以及各類(lèi)的啟停，實(shí)現(xiàn)鍋爐的燃燒時(shí)間和燃燒量與樓宇端的節(jié)能控制相匹配。

鍋爐的聯(lián)動(dòng)控制原理圖如圖所示。

鍋爐房的控制原理圖

3、換熱站的聯(lián)動(dòng)控制

在換熱站的一次側(cè)和二次側(cè)供回水管道上安裝溫度和壓力傳感器，將壓力和溫度信息傳輸?shù)娇刂破鳎⒃谝淮蝹?cè)安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。通過(guò)檢測(cè)二次側(cè)的溫度和壓力，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電動(dòng)閥和變頻器頻率，實(shí)現(xiàn)壓力控制，避免壓力升高。同時(shí)保證出水溫度不因節(jié)能控制而升高，實(shí)現(xiàn)按需供暖。

換熱站設(shè)備運(yùn)行原理圖

4、監(jiān)控平臺(tái)的建設(shè)

監(jiān)控平臺(tái)主要作用是將樓宇和鍋爐房的信息上傳到監(jiān)控平臺(tái)，用于了解整個(gè)供暖狀況，將控制指令下傳到終端控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供暖系統(tǒng)的控制。

樓宇節(jié)能控制器和鍋爐房控制器的數(shù)據(jù)通訊模塊通過(guò)校園網(wǎng)向監(jiān)控平臺(tái)設(shè)置的固定IP發(fā)送數(shù)據(jù)，其通信協(xié)議需符合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

監(jiān)控平臺(tái)的服務(wù)器負(fù)責(zé)接收控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并解析入庫(kù)。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載變化，服務(wù)器可以是一臺(tái)或多臺(tái)。

監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)展示主要由WEB服務(wù)器、工作站和顯示屏組成。其中，WEB服務(wù)器主要是為客戶端的瀏覽服務(wù)；工作站供監(jiān)測(cè)中心工作人員配置建筑信息以及查詢(xún)各個(gè)監(jiān)測(cè)中建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)控制終端下發(fā)控制命令；顯示屏主要作用是信息的公開(kāi)展示，增加管理的方便性。

監(jiān)控平臺(tái)軟件系統(tǒng)的建設(shè)主要包括物理設(shè)備數(shù)據(jù)通訊層子系統(tǒng)的建設(shè)、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)層子系統(tǒng)的建設(shè)、業(yè)務(wù)邏輯分析層子系統(tǒng)建設(shè)、信息展示層子系統(tǒng)的建設(shè)。

（1）數(shù)據(jù)通訊層

數(shù)據(jù)通訊層處于監(jiān)控平臺(tái)軟件系統(tǒng)的底層，主要負(fù)責(zé)完成與現(xiàn)場(chǎng)物理設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)下發(fā)任務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)層

數(shù)據(jù)處理層完成通訊層采集到的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、過(guò)濾等工作。數(shù)據(jù)處理層采用Microsoft SQL 2008數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)軟件。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層是整個(gè)監(jiān)控平臺(tái)軟件的核心，業(yè)務(wù)邏輯層主要由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊、歷史數(shù)據(jù)處理模塊、歷史曲線生成模塊、報(bào)表生成模塊、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊、能耗數(shù)據(jù)分析模塊、日志管理模塊、用戶管理模塊等組成。

（4）信息展現(xiàn)層

信息展現(xiàn)層是與用戶交互的關(guān)鍵模塊，通過(guò)信息展現(xiàn)層可查詢(xún)供暖樓宇實(shí)時(shí)室內(nèi)溫度、實(shí)時(shí)供水壓力、實(shí)時(shí)閥門(mén)開(kāi)度、歷史室內(nèi)溫度、歷史供水壓力、歷史閥門(mén)開(kāi)度、報(bào)表生成、參數(shù)設(shè)置。

5、軟件功能

（1）用戶管理

從監(jiān)控軟件自身和使用兩個(gè)方面的安全性考慮，采用集中分布式授權(quán)和多級(jí)分中心授權(quán)對(duì)登錄的用戶進(jìn)行權(quán)限管理，限制非法用戶對(duì)系統(tǒng)的操作和較小權(quán)限用戶的越權(quán)操作，保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

登錄界面

（2）參數(shù)設(shè)定功能

在監(jiān)控平臺(tái)能夠?qū)怯詈湾仩t房的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳給樓宇和鍋爐房控制器，由樓宇控制器和鍋爐房控制器對(duì)閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)按需供暖的節(jié)能控制。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

將傳感器測(cè)量的室內(nèi)外溫度、壓力、閥門(mén)開(kāi)度等數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、控制模式實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)界面上。各個(gè)設(shè)備采集的信息通過(guò)設(shè)備總表一目了然地展現(xiàn)出來(lái)。

供暖實(shí)時(shí)信息顯示

（4）歷史數(shù)據(jù)查看

在監(jiān)控平臺(tái)可以查看任意時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線，并可導(dǎo)出表格，方便用戶了解歷史供暖和節(jié)能情況，為能源管理提供數(shù)據(jù)。

（5）異常報(bào)警

異常事件的預(yù)/報(bào)警包括設(shè)備運(yùn)行異常的預(yù)/報(bào)警和實(shí)時(shí)參數(shù)異常的預(yù)/報(bào)警等。對(duì)于各類(lèi)預(yù)/報(bào)警信息進(jìn)行記錄、提醒、展示，方便用戶及時(shí)了解異常事件的來(lái)源以及異常情況。如室內(nèi)溫度過(guò)低、管網(wǎng)壓力過(guò)低等均可發(fā)出異常報(bào)警。

6、硬件設(shè)備

（1）樓宇控制器

選用訊飛電子的DDC-224型控制器，該控制器的參數(shù)如下：控制芯片采用高速32位ARM處理器；uCOS-III操作系統(tǒng)、10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)和Modbus接口。

（2）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

選擇武漢伯力達(dá)有限公司的BLD-20系列電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為樓宇控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥，該閥門(mén)參數(shù)如下：

工作電源：220V AC/50HZ； 動(dòng)作范圍：0-90度； 動(dòng)作時(shí)間：0-15s；保護(hù)裝置：過(guò)熱保護(hù)、除濕加熱；手動(dòng)操作：帶手動(dòng)操作手柄；控制接口：Modbus RTU；防護(hù)等級(jí)：IP68、防水、防塵。

（3）無(wú)線室溫傳感器

選擇東大工控的WYTS-W01型無(wú)線溫度傳感器作為房間測(cè)溫裝置，該溫度傳感器的參數(shù)如下：

溫度測(cè)量范圍：-50--50℃；工作電源：12V DC；介質(zhì)溫度：-50--50℃；長(zhǎng)期穩(wěn)定性：0.1%FS/年；綜合精度：0.5℃；分辨率：0.01℃；測(cè)量接口：無(wú)線接口（以太網(wǎng)接口）。

（4）水溫傳感器

選擇東大工控的WYTS-M01型溫度傳感器作為水溫測(cè)溫裝置，該溫度傳感器的參數(shù)如下：

測(cè)量范圍：0~200℃；工作電源：12V DC；介質(zhì)溫度：-20~200℃；長(zhǎng)期穩(wěn)定性：0.1%FS/年；綜合精度：0.5℃；分辨率：0.0625℃；測(cè)量接口：Modbus RTU；防護(hù)等級(jí)：IP67、防水、防塵。

（5）壓力傳感器

選擇青島華泰儀表廠的遠(yuǎn)傳壓力表作為壓力信號(hào)監(jiān)控裝置，該壓力表的參數(shù)如下：測(cè)量范圍：0~1.6MPa；介質(zhì)溫度：-20~200℃；長(zhǎng)期穩(wěn)定性：0.1%FS/年；綜合精度：0.1MPa。

（6）氣候補(bǔ)償控制器

采用東大工控的WYGH-01-03型控制器。該控制器的參數(shù)如下：控制芯片采用高速32位ARM處理器；Ucos-III操作系統(tǒng)、10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)和Modbus接口。