專利名稱：基于能效優化的建筑節能控制管理系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種建筑節能系統，特別涉及一種基于能效優化的建筑節能控制
管理系統。
背景技術：
目前，我國已有的建筑近400億平方米，每年新建房屋近20億平方米，95%以上是 高能耗建筑，單位建筑面積能耗是發達國家的2至3倍，因此，建筑節能潛力巨大。而在整 個建筑能耗中空調、照明及集中供熱等系統占建筑能耗的65%以上，因此建筑節能的關鍵 在于對耗能較大的這些系統進行管理和優化控制，以提高這些系統的能量效率，達到節能 的目的。建筑節能的實施有多種方式，當前主要的技術措施有兩種。一種是樓宇自動化系 統(Building Automation System BAS)，通過對建筑物內中央空調、照明、電梯等機電設備 運行狀況監控，通過提高建筑物內環境參數的控制精度實現節能，比如提高溫、濕度的控制 精度，以達到節能的目的。由于BAS主要作用是對建筑物內的幾點設備的運行狀態進行監控，節能只是其功 能的一部分，因此BAS主要針對單個設備評價其節能效果。對于業主來講，建筑物是否節能 主要是通過整個系統的節能效果來體現的，所以從單個設備的節能效果看，BAS確實是節能 了，但從系統角度看，節能效果并不明顯，這說明僅從單個設備而不是系統角度出發，很難 實現建筑物的節能。第二種措施是對建筑物內能耗大的設備實施節能改造，最常用的技術是采用變頻 技術。雖然變頻技術的投資要比采用BAS要少，但其節能效果與采用BAS時遇到的效果相 同，也是只能就單個設備評價其節能效果。比如中央空調系統中組合空調器的節能控制，通常策略是提高溫濕度的控制精 度。為了使室內溫度穩定在26°C，當溫度低于26°C時，減少冷風和冷水的流量。隨風量和 水量的減少，組合空調器的能耗減少。冷水流量的減少主要通過關小閥門實現。隨著閥門 的關小冷水系統的阻力就會相應增大。為克服增加的阻力，更大功率循環水泵的功耗就要 增加，這就形成了局部能耗減，全局能耗升的現象。再者即使是系統最優化運行，若此時的 能量并沒有為人所利用，效率再高也毫無意義。
發明內容為解決以上技術上的不足，本實用新型提供了一種從提高系統本身的運行效率和 防止浪費綜合入手，能實現最有效節能的基于能效優化的建筑節能控制管理系統。本實用新型是通過以下措施實現的本實用新型一種基于能效優化的建筑節能控制管理系統，包括能量檢測控制層， 包括用于檢測環境內能量數據的溫濕度傳感器、照度傳感器和感知傳感器，以及接收能量 數據并通過計算后監測能量的分布和能量使用狀態的新風機組檢測控制器、組合空調器檢測控制器、風機盤管檢測控制器、冷凍泵檢測控制器、冷卻泵檢測控制器和冷卻塔檢測控制 器；能量管理服務層，包括將能量檢測控制層的能量監測數據分析后進行能量動態分 配的制冷機房管理服務器、新風機組管理服務器、組合空調器管理服務器和風機盤管管理 服務器；和管理中心層，包括綜合能量管理服務層的信號進行總的能量分析和控制的管理中 心服務器。本實用新型的基于能效優化的建筑節能控制管理系統，所述管理中心層和能量管 理服務層通過以太網信號連接。本實用新型的有益效果是(1)該系統引入人員檢測技術，不但能夠監測建筑物內各能耗系統設備運行狀況， 而且能夠監測實際能量需求。探測建筑物中的能量浪費，通過能量管理系統將浪費的能量 節約下來，實現“按需供能”。采用傳統檢測手段與現代檢測手段相結合的方式實現低成本的能耗指標的采集， 對現有的檢測設備進行改造，實現現有傳統設備的無障礙接入新系統，用于監測各能耗設 備的運行狀況。根據需要增加感知傳感器，對實際需求進行監測，通過能量的合理調度，減 少在無人狀況下的無謂能源浪費。(2)從系統的角度，引入管理的理念，在滿足舒適度要求的前提下，以系統的能效 最高為控制目標，解決單個設備能效高、系統能效低的問題，實現最大程度的節能。節能率 達 30% -60%。針對目前國內和國外的節能產品將節能的重點放在各種機電設備本身的節能上， 缺乏系統控制這個弊端，在對整個建筑物能耗指標進行分析的基礎上，從系統的角度，采用 信息技術、控制理論與計算機技術相結合，得到全局最優控制策略，進行節能的控制管理。 有別于對建筑的部分設備進行孤立的節能改造，將整個建筑物作為研究對象，最終實現的 是整個建筑物的全局最優化節能。(3)具有自學習、自適應能力，具有能適應不同應用對象的功能。主要包括目前運 行模式報告，自適應、自學習運行模式調整以及遠程運行模式指導。
圖1為本實用新型的結構框圖。
具體實施方式
如圖1所示，整個基于能效優化的節能控制管理系統的網絡結構共分為三層1、能量檢測控制層能量檢測控制層，包括用于檢測環境內能量數據的溫濕度傳感器、照度傳感器和 感知傳感器，以及接收能量數據并通過計算監測能量的分布和能量使用狀態的新風機組檢 測控制器、組合空調器檢測控制器、風機盤管檢測控制器、冷凍泵檢測控制器、冷卻泵檢測 控制器和冷卻塔檢測控制器。能量檢測控制層是整個節能管理系統的基礎和依據，通過對各種能量信息的采集，系統可以實時獲得實際的能量使用狀況。既然節能管理系統以能量為管理對象，因此節 能管理系統首先要能夠監測出能量，在監測出能量的基礎上實施能量的管理與調度。能量監測的主要功能是監測能量的分布和能量使用狀態，能量的分布可通過流 量、溫度、濕度傳感器的測量結果再計算獲得。能量的使用狀態包括兩種，一種是能量被充 分利用，一種是被浪費，浪費的情況分也為兩種，一種是完全被浪費，即沒有人使用時能量， 另一種情況是能量被部分利用，比如大開間中使用的全風系統，溫度已經降到設定溫度下 了，冷風還繼續供應。能量檢測系統通過安裝在典型區域內的多種智能化感知傳感器獲取區域內人員 活動情況(例如在典型區域內是否有人在活動，人員數量的變化等)及當前溫度、濕度、照 度等各種環境數據，并將這些數據進行初步的分析和處理后提供給節能管理系統，作為各 種控制策略的依據。2、能量管理服務層能量管理服務層，包括將能量檢測控制層的能量監測數據分析后進行能量動態分 配的制冷機房管理服務器、新風機組管理服務器、組合空調器管理服務器和風機盤管管理 服務器。能量的管理與調度是在能量監測的基礎上對能量進行動態分配。HVAC系統都是按 照滿足最大負荷需求設計的，通過水路和風路分配到不同的區域。通常情況下不同區域都 達到最大負荷的可能性非常小，更多的是有的區域可能工作在較高負荷狀態，有的區域只 需要較少的負荷。在這種情況下，如何按需分配能量以滿足不同的需求，同時使輸出的能量 盡可能接近所有區域能量需求總和，而不是超出能量需求的輸出。即調整和調度能量的分 配，控制能量輸出，使兩者達到平衡，并盡可能使兩者相等。能量調度與控制系統將控制策略采用冷熱負荷預測技術、流體輸配系統模擬技 術、管網平衡與調節技術，并針對冷熱源系統的特點，設計個性化的控制策略，從而對設備 的運行狀態進行調整。根據空調系統的不同狀況，可使空調系統節能30% 60%。節能管 理系統模塊實現空調系統的高效節能以外，同時可減少設備故障和延長設備使用壽命。3、管理中心層管理中心層，包括綜合能量管理服務層的信號進行總的能量分析和控制的管理中 心服務器。管理中心層和能量管理服務層通過以太網信號連接。基于能效優化的建筑節能控制管理系統采用安裝在典型區域內的檢測系統獲得 的能量感知數據，綜合人員活動狀況(例如是否有人在典型區域內活動，活動人員的數 量)及當前典型區域內的溫度、濕度變化情況作為做出控制決策的依據。通過分析人員活 動狀況與溫度濕度變化之間的關系結合相關的控制算法，即可判斷當前的能量利用效率。 如果判斷得出某區域內能量散失過快，則說明當前送熱或送冷量不足，同時依據感知傳感 器的數據信息判斷能量利用效率過低的原因是什么。如果是由于典型區域內人員活動較多 而造成的能量需求較大，則應當增加能量供給(例如增加風機盤管的送風量以供應更多的 冷量或熱量)。如果判斷得出典型區域內人員活動不多而同時能量散失過快，則說明可能是 由于門窗未關好或其他原因造成能量的浪費，這時應當通過節能管理系統的遠程管理模塊 進行遠程報警，提醒室內人員關閉門窗，節約能源。
權利要求一種基于能效優化的建筑節能控制管理系統，其特征在于，包括能量檢測控制層，包括用于檢測環境內能量數據的溫濕度傳感器、照度傳感器和感知傳感器，以及接收能量數據并通過計算后監測能量的分布和能量使用狀態的新風機組檢測控制器、組合空調器檢測控制器、風機盤管檢測控制器、冷凍泵檢測控制器、冷卻泵檢測控制器和冷卻塔檢測控制器；能量管理服務層，包括將能量檢測控制層的能量監測數據分析后進行能量動態分配的制冷機房管理服務器、新風機組管理服務器、組合空調器管理服務器和風機盤管管理服務器；和管理中心層，包括綜合能量管理服務層的信號進行總的能量分析和控制的管理中心服務器。
2.根據權利要求1所述的基于能效優化的建筑節能控制管理系統，其特征在于所述 管理中心層和能量管理服務層通過以太網信號連接。
專利摘要本實用新型公開了一種建筑節能系統，特別涉及一種基于能效優化的建筑節能控制管理系統。分為用于檢測環境內能量數據后通過計算監測能量的分布和能量使用狀態的能量檢測控制層、將能量檢測控制層的能量監測數據分析后進行能量動態分配能量管理服務層和綜合能量管理服務層的信號進行總的能量分析和控制的管理中心層。本實用新型的有益效果是從提高系統本身的運行效率和防止浪費綜合入手，實現最有效節能。
文檔編號G05B19/418GK201622466SQ201020133038
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月17日 優先權日2010年3月17日
發明者徐建強 申請人:山東光輝數碼科技有限公司