07課題七-綠色建筑運行管理策略和優(yōu)化調(diào)控技術(shù)-20180703

課題7——綠色建筑運行管理策略和優(yōu)化調(diào)控技術(shù)上海建科建筑節(jié)能技術(shù)股份有限公司清華大學(xué)西安建筑科技大學(xué)

中國城市科學(xué)研究會2018.061工作目標(biāo)目錄C

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T2研究進(jìn)展4后續(xù)安排2階段小結(jié)工作目標(biāo)1(1)總體目標(biāo)(2)考核指標(biāo)（1）課題總體目標(biāo)針對當(dāng)前公共建筑運行策略與建筑實際需求不匹配、大量實際運行數(shù)據(jù)未充分利用的問題，建立基于實際運行數(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。（2）課題考核指標(biāo)創(chuàng)新點：形成基于實時運行數(shù)據(jù)和建筑實際使用需求的公共建筑機電設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控技術(shù)。優(yōu)化運行技術(shù)提出基于已有實時運行數(shù)據(jù)和實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)基于實時運行數(shù)據(jù)和實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，實現(xiàn)所優(yōu)化系統(tǒng)能效提升20%以上優(yōu)化運行技術(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)化運行相關(guān)相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)1部研究進(jìn)展2(1)運行管理現(xiàn)狀研究優(yōu)化運行策略研究調(diào)控工具研究綜合優(yōu)化案例(1)運行管理現(xiàn)狀研究（1）運行管理現(xiàn)狀研究調(diào)研測試踏勘審計診斷武漢上海蘇州北京青島西安深圳重慶（1）運行管理現(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)計研究院辦公樓辦公中國石油大廈（北京）辦公中國建筑科學(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^會展+辦公上海國際會議中心會展+酒店青島流亭機場機場西安建筑科技大學(xué)南山書院食堂教學(xué)西安建筑科技大學(xué)學(xué)府城1號樓教學(xué)西安建筑科技大學(xué)學(xué)府城8號樓教學(xué)西藏萬怡酒店酒店浦西洲際酒店酒店興國賓館酒店美倫美居大酒店酒店西安西部王朝商務(wù)會館酒店青島藍(lán)海大飯店酒店成都大悅城商場重慶萬象城商場南寧萬象城商場青島萬象城商場清河五彩城商場日照萬象匯商場上海環(huán)貿(mào)廣場商場+辦公西安崇立金世園商場辦公綜合體西安朝陽門廣場商場辦公綜合體上海虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期03號地塊萬科中心1~7號樓商業(yè)辦公國際航運中心綜合體萬科南站商務(wù)城綜合體（1）運行管理現(xiàn)狀研究序號氣候區(qū)項目名稱星級建筑面積1夏熱冬冷地區(qū)（3個）上海虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期03號地塊萬科中心1~7號樓★★★運行標(biāo)識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★★★運行標(biāo)識1.93萬㎡3蘇州工業(yè)園區(qū)設(shè)計研究院辦公樓★★★設(shè)計標(biāo)識7.49萬㎡4寒冷地區(qū)（2個）中國石油大廈（北京）★★★運行標(biāo)識20.08萬㎡5中國建筑科學(xué)研究院主樓（北京）★設(shè)計標(biāo)識6.45萬㎡建筑現(xiàn)有運行策略使用者反饋設(shè)備系統(tǒng)：物業(yè)操作機組時普遍存在僅以過往經(jīng)驗指導(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)實際需求調(diào)控的意識。數(shù)據(jù)采集：樓宇中BA利用程度不高。同時，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當(dāng)前室內(nèi)熱濕環(huán)境不滿的情況。（1）運行管理現(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）運行管理現(xiàn)狀研究實測風(fēng)量(m3/h)監(jiān)測風(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)運行優(yōu)化策略研究提高水側(cè)效率冷水機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)冷機臺數(shù)控制，實現(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)同水泵臺數(shù)與頻率控制實現(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)因冷卻塔自身換熱效能內(nèi)外協(xié)同多臺冷卻塔布水與風(fēng)量調(diào)節(jié)實現(xiàn)總體冷卻效果最佳（1）運行優(yōu)化策略研究夏季高負(fù)荷工況下優(yōu)化運行調(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#冷機的冷凝器液位設(shè)定值低，僅為20%，限制了冷機出力。廠家判斷為制冷劑不

足，已充注制冷劑，效果改善（1）運行優(yōu)化策略研究

冷水機組內(nèi)因的解決

冷機實測COP與額定COP的比較

6.87.06.87.36.8

6.97.16.86.81#雙工況ICOP7.0876543210COP實測 額定0.690.630.410.650.580.650.640.66

0.650.650.800.700.600.500.400.300.200.100.00實測 額定?室外濕球/℃262626建筑排熱量kW1050070003500對應(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（臺數(shù)）542風(fēng)機頻率/Hz25.025.025.0風(fēng)機電耗kW118.795.247.6輸配系數(shù)88.573.573.5（1）運行優(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)冷卻塔開啟臺數(shù)、降低風(fēng)機頻率。在保證換熱效率的同時降低總能耗（1）運行優(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)運行能效降低系統(tǒng)運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；給冷源提供穩(wěn)定的控制基礎(chǔ)；支撐問題分析；

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

38%VAV

box運行在風(fēng)量下限；

VAV

Box閥門平均開度僅為42%；優(yōu)化效果AHU風(fēng)機功率降低60%~80%；實際室溫和CO2濃度合理；針對夏季（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）運行優(yōu)化策略研究改變策略降低水系統(tǒng)電耗（1）運行優(yōu)化策略研究根據(jù)實測的水泵曲線計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程(kPa)(kW)(K)(m3/h)180190200210220230200062861111113000642911111140006571222222500067142222226000685733333270006100033333380006114344333390006128644444410000614295554441100061571——555551200061714————6555冷量供回水溫差冷凍水流量水泵揚程(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數(shù)頻率下限頻率上限0~425RT1臺中泵35Hz45Hz425~850RT1臺大泵35Hz45Hz850~1700RT2臺大泵35Hz45Hz1700~2550RT3臺大泵35Hz40Hz>2550RT4臺大泵35Hz40Hz近似的工況下，采用4臺大泵同頻率運行，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實驗原理：利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，探測人 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 較為便捷的檢測方法。測試持續(xù)時間被探測到設(shè)備ID設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)屏幕狀態(tài)被探測次數(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米測試連接不同網(wǎng)絡(luò)時設(shè)備被探測次數(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個節(jié)點設(shè)置一個網(wǎng)關(guān)（3）調(diào)控工具研究基于圖像識別估計人群密度實驗研究原理：利用動態(tài)圖像處理方法，識 別當(dāng)前空間內(nèi)在室人數(shù)及對應(yīng)人員 密度。根據(jù)檢測結(jié)果將房間內(nèi)人員 密度劃分為幾類，分別進(jìn)行分析。檢測誤差較小，相關(guān)人員識別的圖 像技術(shù)成熟，精度較高。實際圖像局部區(qū)域似然統(tǒng)計特征建模局部區(qū)域Potts類型先驗建模多尺度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)號修剪策略人工圖像復(fù)雜圖像動態(tài)特征建模圖像前景/背景分割建立人群密度估計模型線性統(tǒng)計回歸方法EM算法、最大偽似然方法估計模型參數(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與負(fù)荷等級判別a

某文體館場景圖像b

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

某機場場景圖像b

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

場景圖像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

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

63m3/h，僅為額定流量的75%，流量不足，無法正常運行。新增一臺增壓泵，使得磁懸浮單臺流量達(dá)到88m3/h，滿足磁懸浮機組額定流量要求，優(yōu)化后高峰負(fù)荷下可用磁懸浮替代螺桿機，COP提升30%客房區(qū)域設(shè)計設(shè)計流量偏大，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，對二次側(cè)進(jìn)行水平衡調(diào)節(jié)，降低了二次水總流量對二次泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。計劃添加旁通閥，關(guān)斷旁通管。客房樓層末端設(shè)備設(shè)計負(fù)荷kW末端設(shè)備額定總流量m3/h區(qū)域設(shè)計流量之和區(qū)域流量測試m3/h樓層實測流量m3/h運行時平均溫差℃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，減少供熱需求運行問題節(jié)能改造后，為重要但啟用較少的1號樓單獨安裝熱水器。循環(huán)泵為增壓泵，夜間自來水補水壓力上升使得循環(huán)泵達(dá)到設(shè)定壓力后停機運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，使水泵長期連續(xù)運行由于閥門不切斷，熱水由1號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號樓鍋爐自來水補水地源熱泵熱水系統(tǒng)地源熱泵循環(huán)水泵1號樓增壓泵興國主樓熱水系統(tǒng)主樓熱水循環(huán)水泵1號樓1號樓用戶供往興國主樓來自興國主樓來自大院熱水管網(wǎng)供往大院熱水管網(wǎng)1號樓燃?xì)鉄崴鬟\行記錄回水溫度℃日用氣/m3日用水/噸優(yōu)化前24.3177.622.6優(yōu)化后36.331.22.2（4）綜合優(yōu)化案例

改變水泵定壓控制方式，減少供熱需求優(yōu)化措施優(yōu)化變頻增壓泵最低工作頻率：變頻器最小運行頻率由0Hz提高到10Hz，夜間水泵低頻運行、不停機，保持熱水流動、保溫，保證末端使用。關(guān)斷地源熱泵熱水系統(tǒng)管路。增壓泵電路改造，調(diào)整最低運行頻率階段小結(jié)3指標(biāo)完成情況組織管理情況課題財務(wù)情況2.完成學(xué)術(shù)論文4篇。已完成3篇，均已被暖通空調(diào)年會錄用。（1）指標(biāo)完成情況1.提出基于實時運行數(shù)據(jù)和實際使用者需求的建筑主要用能系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)。技術(shù)研究工作已開展，取得初步進(jìn)展。5.完成相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)一部。初稿編制中4.完成主要用能系統(tǒng)優(yōu)化運行導(dǎo)則一份。已啟動大綱編制3.開發(fā)基于實時運行數(shù)據(jù)和實際使用者需求的優(yōu)化調(diào)控軟件工具1套，申請軟件著作權(quán)1項，申請發(fā)明專利1項。軟件開發(fā)工作已經(jīng)啟動2.完成相關(guān)高水平論文8篇，其中SCI/EI檢索論文3篇。已完成3篇，均已被暖通空調(diào)年會錄用1.提出基于實時運行數(shù)據(jù)和實際使用者需求的建筑主要用能系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)。技術(shù)研究工作已開展，取得初步進(jìn)展成立總體工作組專家顧問?？顚Ｓ枚ㄆ跁h參與單位課題組成立總體工作組，組長由課題負(fù)責(zé)人擔(dān)任；參與單位成立課題小組，各負(fù)責(zé)人把握工作；聘請專家顧問，確保課題高水平完成；定期召開工作會議，把握研究內(nèi)容，工作進(jìn)度等；課題經(jīng)費?？顚Ｓ?，保證配套資金到位。課題組定期會議項目組定期會議咨詢專家顧問（2）組織管理情況課題專項經(jīng)費總計300萬，自籌經(jīng)費總計500萬元。截止2018年6月初，本階段課題專項經(jīng)費支出總計為34.01萬元；自籌經(jīng)費到位187.47萬元?？颇款A(yù)算批復(fù)數(shù)累計支出專項經(jīng)費自籌經(jīng)費合計專項經(jīng)費自籌經(jīng)費合計經(jīng)費支出合計300.00500.00800.0034.01187.47221.48（一）直接費用257.00500.00757.0026.98187.47214.