智慧建筑運(yùn)行管理策略和優(yōu)化調(diào)控技術(shù)研究

智慧建筑運(yùn)行管理策略和優(yōu)化調(diào)控技術(shù)研究1工作目標(biāo)目錄C

O

N

T

E

N

T2研究進(jìn)展4后續(xù)安排2方案介紹工作目標(biāo)1(1)總體目標(biāo)(2)考核指標(biāo)（1）總體目標(biāo)針對(duì)當(dāng)前公共建筑運(yùn)行策略與建筑實(shí)際需求不匹配、大量實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)未充分利用的問題，建立基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和建筑使用需求的公共建筑用能系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控技術(shù)，開發(fā)一套主要用能系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控工具，編制公共建筑優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則，并示范應(yīng)用，所優(yōu)化的設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能20%以上。創(chuàng)新點(diǎn)：形成基于實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和建筑實(shí)際使用需求的公共建筑機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控技術(shù)。優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)提出基于已有實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)際使用者需求的建筑主要用能系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)完成高水平論文8篇，其中SCI/EI檢索論文3篇優(yōu)化調(diào)控軟件開發(fā)基于實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)際使用者需求的主要用能系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控軟件工具

1套示范工程完成建筑面積大于30萬平方米的優(yōu)化調(diào)控示范工程，實(shí)現(xiàn)所優(yōu)化系統(tǒng)能效提升20%以上優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則完成主要用能系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行導(dǎo)則1部地方標(biāo)準(zhǔn)完成主要用能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行相關(guān)相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)1部研究進(jìn)展2(1)運(yùn)行管理現(xiàn)狀研究?jī)?yōu)化運(yùn)行策略研究調(diào)控工具研究綜合優(yōu)化案例(1)運(yùn)行管理現(xiàn)狀研究（1）運(yùn)行管理現(xiàn)狀研究調(diào)研測(cè)試踏勘審計(jì)診斷武漢上海蘇州北京青島西安深圳重慶（1）運(yùn)行管理現(xiàn)狀研究完成了35棟建筑的調(diào)研建科大廈辦公武漢未來科技城起步區(qū)一期A區(qū)新能源研究院B樓辦公蘇州工業(yè)園區(qū)設(shè)計(jì)研究院辦公樓辦公中國(guó)石油大廈（北京）辦公中國(guó)建筑科學(xué)研究院主樓（北京）辦公西安浐灞行政中心（二期）辦公西安華商傳媒文化中心-藝術(shù)館辦公西北設(shè)計(jì)院辦公樓辦公西安建筑科技大學(xué)南山書院行政樓辦公北京華為辦公北京頤堤港辦公上?？萍拣^會(huì)展+辦公上海國(guó)際會(huì)議中心會(huì)展+酒店青島流亭機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)西安建筑科技大學(xué)南山書院食堂教學(xué)西安建筑科技大學(xué)學(xué)府城1號(hào)樓教學(xué)西安建筑科技大學(xué)學(xué)府城8號(hào)樓教學(xué)西藏萬怡酒店酒店浦西洲際酒店酒店興國(guó)賓館酒店美倫美居大酒店酒店西安西部王朝商務(wù)會(huì)館酒店青島藍(lán)海大飯店酒店成都大悅城商場(chǎng)重慶萬象城商場(chǎng)南寧萬象城商場(chǎng)青島萬象城商場(chǎng)清河五彩城商場(chǎng)日照萬象匯商場(chǎng)上海環(huán)貿(mào)廣場(chǎng)商場(chǎng)+辦公西安崇立金世園商場(chǎng)辦公綜合體西安朝陽(yáng)門廣場(chǎng)商場(chǎng)辦公綜合體上海虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期03號(hào)地塊萬科中心1~7號(hào)樓商業(yè)辦公國(guó)際航運(yùn)中心綜合體萬科南站商務(wù)城綜合體（1）運(yùn)行管理現(xiàn)狀研究序號(hào)氣候區(qū)項(xiàng)目名稱星級(jí)建筑面積1夏熱冬冷地區(qū)（3個(gè)）上海虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期03號(hào)地塊萬科中心1~7號(hào)樓★★★運(yùn)行標(biāo)識(shí)19.71萬㎡2武漢未來科技城起步區(qū)一期A區(qū)新能源研究院B樓★★★運(yùn)行標(biāo)識(shí)1.93萬㎡3蘇州工業(yè)園區(qū)設(shè)計(jì)研究院辦公樓★★★設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)7.49萬㎡4寒冷地區(qū)（2個(gè)）中國(guó)石油大廈（北京）★★★運(yùn)行標(biāo)識(shí)20.08萬㎡5中國(guó)建筑科學(xué)研究院主樓（北京）★設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)6.45萬㎡建筑現(xiàn)有運(yùn)行策略使用者反饋設(shè)備系統(tǒng)：物業(yè)操作機(jī)組時(shí)普遍存在僅以過往經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)或是固定規(guī)范設(shè)定當(dāng)日設(shè)備的情況，沒有根據(jù)實(shí)際需求調(diào)控的意識(shí)。數(shù)據(jù)采集：樓宇中BA利用程度不高。同時(shí)，大量傳感器存在問題。室內(nèi)環(huán)境：部分建筑的使用者存在對(duì)當(dāng)前室內(nèi)熱濕環(huán)境不滿的情況。（1）運(yùn)行管理現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀傳感器異常未按季節(jié)控制末端控制無序輸配控制粗放其它問題建筑機(jī)電系統(tǒng)中，大約有94%及以上的建筑內(nèi)部的傳感器損壞，或存在較大的偏差。（1）運(yùn)行管理現(xiàn)狀研究實(shí)測(cè)風(fēng)量(m3/h)監(jiān)測(cè)風(fēng)量(m3/h)偏差A(yù)HU-CAV24-W24031470-39%31-E2488295319%60-E6983-445-106%76-E86457024-19%PAU10F-E-HR2399515588-35%35F-W-HR126641868848%49F-E-HR16749259-98%(2)運(yùn)行優(yōu)化策略研究提高水側(cè)效率冷水機(jī)組外因降低冷凝溫度或提高蒸發(fā)溫度，更小的壓縮比需求內(nèi)因壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速/頻率與IGV/PRV的協(xié)同控制內(nèi)外協(xié)同根據(jù)冷量需求調(diào)節(jié)冷機(jī)臺(tái)數(shù)控制，實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的PLR冷凍泵外因更小的“管道+末端阻力”內(nèi)因水泵自身效率合理（選型）內(nèi)外協(xié)同水泵臺(tái)數(shù)與頻率控制實(shí)現(xiàn)水泵總體電耗最低、效率最高冷卻側(cè)外因環(huán)境與冷卻介質(zhì)的選擇（海水/淡水/空氣，冷卻塔/直連）冷卻塔周邊通風(fēng)環(huán)境內(nèi)因冷卻塔自身?yè)Q熱效能內(nèi)外協(xié)同多臺(tái)冷卻塔布水與風(fēng)量調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)總體冷卻效果最佳（1）運(yùn)行優(yōu)化策略研究夏季高負(fù)荷工況下優(yōu)化運(yùn)行調(diào)控的核心在于提高設(shè)備和系統(tǒng)效率3.563.562.903.563.561.110.380.660.890.715.004.504.003.503.002.502.001.501.000.500.002#雙工況

3#雙工況

4#雙工況

5#雙工況DCOPCOP3#冷機(jī)的冷凝器液位設(shè)定值低，僅為20%，限制了冷機(jī)出力。廠家判斷為制冷劑不

足，已充注制冷劑，效果改善（1）運(yùn)行優(yōu)化策略研究

冷水機(jī)組內(nèi)因的解決

冷機(jī)實(shí)測(cè)COP與額定COP的比較

6.87.06.87.36.8

6.97.16.86.81#雙工況ICOP7.0876543210COP實(shí)測(cè) 額定0.690.630.410.650.580.650.640.66

0.650.650.800.700.600.500.400.300.200.100.00實(shí)測(cè) 額定?室外濕球/℃262626建筑排熱量kW1050070003500對(duì)應(yīng)工況最熱季尖峰負(fù)荷最熱季部分負(fù)荷最熱季極小負(fù)荷冷卻水流量m3/水溫度/℃353535出水溫度/℃303030需要的風(fēng)量m3/s319.6213.1106.5開啟策略（臺(tái)數(shù)）542風(fēng)機(jī)頻率/Hz25.025.025.0風(fēng)機(jī)電耗kW118.795.247.6輸配系數(shù)88.573.573.5（1）運(yùn)行優(yōu)化策略研究

冷卻塔內(nèi)外協(xié)同提升效率常見問題離心風(fēng)機(jī)電耗高，導(dǎo)致冷卻塔整體輸配系數(shù)偏低（僅20-40）解決方法調(diào)節(jié)冷卻塔開啟臺(tái)數(shù)、降低風(fēng)機(jī)頻率。在保證換熱效率的同時(shí)降低總能耗（1）運(yùn)行優(yōu)化策略研究過渡季系統(tǒng)優(yōu)化校核傳感器降低風(fēng)系統(tǒng)電耗明確冷、熱需求降低水系統(tǒng)電耗降低冷源系統(tǒng)電耗節(jié)）過渡季部分負(fù)荷節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行調(diào)節(jié)的核心在于避免過量供應(yīng)（關(guān)鍵環(huán)（目標(biāo)）保障末端環(huán)境舒適提升系統(tǒng)運(yùn)行能效降低系統(tǒng)運(yùn)行成本避免過量供冷；避免冷熱抵消；給風(fēng)系統(tǒng)提供明確調(diào)控目標(biāo)；增加閥門開度，減小阻力；給水側(cè)提供良好的調(diào)控環(huán)境；提高供水溫度；避免旁通混水；避免水溫波動(dòng)；給冷源提供穩(wěn)定的控制基礎(chǔ)；支撐問題分析；

實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制；優(yōu)化策略對(duì)部分新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試，保證風(fēng)機(jī)出力；過渡季制定并實(shí)施新風(fēng)免費(fèi)供冷策略；當(dāng)室外溫度為16℃，室內(nèi)外溫差10℃，遮陽(yáng)設(shè)施平均開啟50%時(shí)，新風(fēng)免費(fèi)供冷可承擔(dān)54%供冷量；利用新風(fēng)降低冷需求（1）運(yùn)行優(yōu)化策略研究典型問題

38%VAV

box運(yùn)行在風(fēng)量下限；

VAV

Box閥門平均開度僅為42%；優(yōu)化效果AHU風(fēng)機(jī)功率降低60%~80%；實(shí)際室溫和CO2濃度合理；針對(duì)夏季（4~10月）、過渡季（11~3月）設(shè)置不同設(shè)定參數(shù)；改變策略降低風(fēng)系統(tǒng)電耗（1）運(yùn)行優(yōu)化策略研究改變策略降低水系統(tǒng)電耗（1）運(yùn)行優(yōu)化策略研究根據(jù)實(shí)測(cè)的水泵曲線計(jì)算得到全工況下最優(yōu)的水泵組合冷量供回水溫差冷凍水流量水泵揚(yáng)程(kPa)(kW)(K)(m3/h)180190200210220230200062861111113000642911111140006571222222500067142222226000685733333270006100033333380006114344333390006128644444410000614295554441100061571——555551200061714————6555冷量供回水溫差冷凍水流量水泵揚(yáng)程(kPa)(kW)(K)(m3/h)1801902002102202302000628634.334.935.636.236.837.43000642941.041.542.042.543.043.44000657134.334.935.636.236.837.45000671437.438.038.539.139.640.26000685734.334.935.636.236.843.470006100036.336.937.538.038.639.280006114334.334.939.640.240.741.290006128635.836.437.037.638.138.7100006142934.334.935.639.139.640.21100061571——36.136.737.337.938.41200061714————35.638.439.039.6不同冷凍水流量及冷凍水系統(tǒng)總壓降下最優(yōu)的水泵臺(tái)數(shù)不同冷凍水流量及冷凍水系統(tǒng)總壓降下最優(yōu)的水泵頻率冷量范圍開啟臺(tái)數(shù)頻率下限頻率上限0~425RT1臺(tái)中泵35Hz45Hz425~850RT1臺(tái)大泵35Hz45Hz850~1700RT2臺(tái)大泵35Hz45Hz1700~2550RT3臺(tái)大泵35Hz40Hz>2550RT4臺(tái)大泵35Hz40Hz近似的工況下，采用4臺(tái)大泵同頻率運(yùn)行，總功率降低33.8kW，節(jié)能率20%（3）調(diào)控工具研究（3）調(diào)控工具研究基于Wi-Fi連接的在室人員檢測(cè)實(shí)驗(yàn)原理：利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，探測(cè)人 員攜帶的具有Wi-Fi功能的智能設(shè)備平均誤差為22.8%雖然有一定誤差，但依然可以作為一項(xiàng) 較為便捷的檢測(cè)方法。測(cè)試持續(xù)時(shí)間被探測(cè)到設(shè)備ID設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)屏幕狀態(tài)被探測(cè)次數(shù)位置誤差5分鐘BC5436051308室內(nèi)Wifi網(wǎng)絡(luò)鎖屏182米5分鐘BC5436051308室內(nèi)WiFi網(wǎng)絡(luò)亮屏462米5分鐘BC5436051308校園Wifi網(wǎng)絡(luò)鎖屏75.6米5分鐘BC5436051308校園Wifi網(wǎng)絡(luò)亮屏303.6米測(cè)試連接不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)設(shè)備被探測(cè)次數(shù)及位置誤差增加網(wǎng)關(guān)數(shù)量可提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，一般每5個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)網(wǎng)關(guān)（3）調(diào)控工具研究基于圖像識(shí)別估計(jì)人群密度實(shí)驗(yàn)研究原理：利用動(dòng)態(tài)圖像處理方法，識(shí) 別當(dāng)前空間內(nèi)在室人數(shù)及對(duì)應(yīng)人員 密度。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果將房間內(nèi)人員 密度劃分為幾類，分別進(jìn)行分析。檢測(cè)誤差較小，相關(guān)人員識(shí)別的圖 像技術(shù)成熟，精度較高。實(shí)際圖像局部區(qū)域似然統(tǒng)計(jì)特征建模局部區(qū)域Potts類型先驗(yàn)建模多尺度Cauchy邊緣特征建模面向圖像分割的高階MRF建模自適應(yīng)標(biāo)號(hào)修剪策略人工圖像復(fù)雜圖像動(dòng)態(tài)特征建模圖像前景/背景分割建立人群密度估計(jì)模型線性統(tǒng)計(jì)回歸方法EM算法、最大偽似然方法估計(jì)模型參數(shù)快速置信度傳播算法局部區(qū)域消息收斂策略（3）調(diào)控工具研究某文體館人群密度估計(jì)與負(fù)荷等級(jí)判別a

某文體館場(chǎng)景圖像b

提取的“人員”信息密度分類人群密度（人/m2）室內(nèi)負(fù)荷等級(jí)低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（3）調(diào)控工具研究某機(jī)場(chǎng)人群密度估計(jì)與負(fù)荷等級(jí)判別a

某機(jī)場(chǎng)場(chǎng)景圖像b

提取的“人員”信息密度分類人群密度（人/m2）室內(nèi)負(fù)荷等級(jí)低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（3）調(diào)控工具研究校園場(chǎng)景人群密度估計(jì)與負(fù)荷等級(jí)判別a

場(chǎng)景圖像b

提取的“人員”信息密度分類人群密度（人/m2）室內(nèi)負(fù)荷等級(jí)低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（4）綜合優(yōu)化案例?（4）綜合優(yōu)化案例

冷水機(jī)組內(nèi)外協(xié)同，優(yōu)化運(yùn)行實(shí)際優(yōu)化案例分析——A賓館運(yùn)行優(yōu)化在聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，磁懸浮主機(jī)冷凍水進(jìn)水流量為

63m3/h，僅為額定流量的75%，流量不足，無法正常運(yùn)行。新增一臺(tái)增壓泵，使得磁懸浮單臺(tái)流量達(dá)到88m3/h，滿足磁懸浮機(jī)組額定流量要求，優(yōu)化后高峰負(fù)荷下可用磁懸浮替代螺桿機(jī)，COP提升30%客房區(qū)域設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流量偏大，二次側(cè)水流量大，末端客房供回水溫差僅有2℃左右。導(dǎo)致二次水流量大于一次水流量，冷凍水大量旁通優(yōu)化措施根據(jù)末端，對(duì)二次側(cè)進(jìn)行水平衡調(diào)節(jié)，降低了二次水總流量對(duì)二次泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。計(jì)劃添加旁通閥，關(guān)斷旁通管?？头繕菍幽┒嗽O(shè)備設(shè)計(jì)負(fù)荷kW末端設(shè)備額定總流量m3/h區(qū)域設(shè)計(jì)流量之和區(qū)域流量測(cè)試m3/h樓層實(shí)測(cè)流量m3/h運(yùn)行時(shí)平均溫差℃1513823.7126.712014159.627.41315626.812145.225.01113823.71013823.7118.7913823.7201.4813823.7713823.7613823.7132.6避免混水（4）綜合優(yōu)化案例（4）綜合優(yōu)化案例

改變水泵定壓控制方式，減少供熱需求運(yùn)行問題節(jié)能改造后，為重要但啟用較少的1號(hào)樓單獨(dú)安裝熱水器。循環(huán)泵為增壓泵，夜間自來水補(bǔ)水壓力上升使得循環(huán)泵達(dá)到設(shè)定壓力后停機(jī)運(yùn)行人員為了改善該問題，只能打開1#樓與地源熱泵系統(tǒng)水管閥門，降低樓內(nèi)供水壓力，避 免水泵停機(jī)，使水泵長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行由于閥門不切斷，熱水由1號(hào)樓流向地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，導(dǎo)致用水、用氣量偏大1號(hào)樓鍋爐自來水補(bǔ)水地源熱泵熱水系統(tǒng)地源熱泵循環(huán)水泵1號(hào)樓增壓泵興國(guó)主樓熱水系統(tǒng)主樓熱水循環(huán)水泵1號(hào)樓1號(hào)樓用戶供往興國(guó)主樓來自興國(guó)主樓來自大院熱水管網(wǎng)供往大院熱水管網(wǎng)1號(hào)樓燃?xì)鉄崴鬟\(yùn)行記錄