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1、第八讲：InteBASE能效管理系统我国建筑节能发展现状：随着经济的不断发展和科技的突飞猛进，人们对其生活和工作环境的舒适性要求不断地提高，建筑能耗也逐渐增大，工业发达国家的建筑能耗达到总能耗的40%50%，我国的建筑能耗也达到30%以上。而目前人类所消费的能源几乎均属于枯竭性能源(石油、煤炭、天然气等矿物燃料及核燃料)，据专家估计，按目前的消费增长率持续下去，枯竭性能源只能维持200300年左右。能源问题已经到了非常严峻的地步，“保护环境，科技创新，提高能源资源的利用效率，是缓解我国能源资源与经济社会发展矛盾的有效途径之一。”我国政府在“十一五”规划建议明确提出，到2010年单位GDP能耗比
2、“十五”期末降低20 左右，建筑节能工作迫在眉睫。早期建筑设设备控制制主要用用于满足足正常运运行，而而能耗是是次要问问题，因因此那时时的控制制根本谈谈不上节节约能耗耗，比如如冷机的的启/停停、性能能调节等等基本是是手动的的，也有有气动或或电动比比例分析析监控设设备。例例如用手手动或气气动恒温温器来保保持冷却却水的供供水温度度于某一一特定温温度范围围内。70年代的的能源危危机，使使空调控控制在满满足负荷荷、保证证系统稳稳定性的的条件下下开始注注意节能能，这时时的空调调控制也也逐步开开始向更更节能方方向发展展，采取取了如优优化设备备的启停停时间，新新风量的的焓差控控制等节节能控制制策略，但但是由于
3、于控制设设备分散散而独立立，实现现系统的的优化控控制和管管理很困困难。近年来，随随着直接接数字控控制器（DDDC）的的应用，使使得控制制器间的的信息交交换非常常方便，大大大提高高了建筑筑设备的的监视和和诊断的的效率。当当今大型型中央空空调系统统的控制制通常由由楼宇自自控系统统来完成成，它包包括低层层次的局局部控制制和较高高层次的的全局性性控制。前前者一般般通过反反馈控制制（PIID控制制器）来来实现和和维持预预先给定定的各种种设定值值；而后后者从全全局的角角度对设设备进行行综合管管理，给给出设定定值及各各种时变变运行模模式，方方便用户户的使用用和管理理。当前，计算算机技术术的高速速发展促促使建
4、筑筑系统集集成技术术日趋成成熟，从从而为建建筑设备备节能提提供更广广阔的发发展条件件，一场场新的建建筑设备备控制技技术的革革命即将将引发。在在系统集集成平台台上，楼楼宇自控控系统、冷冷水机组组、电量量计量系系统、热热量计量量系统、智智能照明明系统、消消防火灾灾报警系系统、门门禁系统统等各个个子系统统的信息息可以自自由通讯讯， 建建筑设备备的控制制不再仅仅仅局限限于单一一设备或或单一系系统的反反馈控制制，而是是从建筑筑整体能能耗的角角度考虑虑各个系系统的协协调控制制。在建建筑系统统集成平平台上，对对建筑进进行综合合能耗管管理，使使实现建建筑设备备系统的的协调运运行和综综合性能能优化成成为可能能。
5、北京京中创立立方软件件有限公公司利用用先进的的Intternnet技技术和系系统集成成技术，以以建筑节节能为目目标，在在其InnteBBASEE成系统统上对建建筑设备备进行节节能管理理做了有有益的尝尝试。第一节InnteBBASEE智能楼楼宇节能能管理系系统概述述：InteBBASEE节能管管理系统统以实现现建筑节节能为目目标，以以强大的的系统集集成为基基础，以以优化的的控制算算法为核核心，以以客观的的能耗分分析为评评价指标标，以客客户的多多元需求求为服务务宗旨，本本着实际际、实用用、有效效的原则则，开发发了本套套软件并并在实际际中推广广应用。该系统适用用于新、老老建建筑筑的节能能控制，在在系
6、统集集成平台台上，根根据各个个集成子子系统的的上传数数据，从从整个智智能建筑筑协调控控制角度度出发，通通过楼宇宇自控系系统对监监控设备备参数进进行优化化控制，实实现节能能。针对既有建建筑的节节能改造造，根据据节能改改造要求求，可单单独配置置某一节节能管理理模块，也也可配合合数据采采集工作作站使用用，方便便灵活。我我公司的的冷水系系统节能能管理模模块为用用户提供供状态监监控、运运行策略略、能耗耗分析、维维护服务务、系统统管理等等功能。系系统采用用上位机机软件管管理功能能、下位位机程序序功能的的方式，保保证系统统的正常常运行。冷冷源节能能管理系系统采用用先进的的节能理理念，有有效的节节能措施施，如
7、：1） 增加加负荷的的预测能能力：根根据建筑筑物自身身的环境境、周界界温度以以及人流流状况，进进行系统统的预测测，增强强冷源系系统的预预测能力力；2） 冷水水机组台台数优化化控制：根据较较合理的的系统预预测，系系统对冷冷机组使使用台数数进行优优化控制制，降低低了冷机机的起动动次数，降降低了能能耗；3） 冷水水机供水水及回水水温度优优化控制制。系统根据客客户需要要，增加加了能效效分析功功能、详详尽的报报表功能能，为客客户在管管理过程程中提供供了直接接的数据据，再次次体现了了我公司司的“让管理理更简单单”的理念念。我公司致力力于成为为更加专专业的节节能管理理专家，系系统能做做到更加加节能的的，用户
8、户使用更更加方便便的，实实现高程程度的系系统集成成，成为为一套建建筑设备备节能管管理专家家系统。 “IntteBAASE”管理专专家系统统的特点点 “IntteBAASE”管理专专家系统统与传统统控制方方式相比比，具有有以下特特点：（1）技术术先进，具具有趋势势预测控控制功能能 充分分利用了了当代最最新科技技成果，采采用具有有趋势预预测控制制功能，使使系统具具有优化化控制功功能，可可以根据据空调系系统运行行环境及及负荷的的变化预预测并择择优选择择最佳的的运行参参量和控控制方案案。 （22）按需需供给 其其核心思思想是：改变过过去单纯纯以增加加资源供供给来满满足日益益增长的的需求的的做法,将提高
9、高需求侧侧的能源源利用率率从而节节约的资资源统一一作为一一种替代代资源,以提高高资源的的利用效效率和利利用效益益;同时时不限制制发展和和降低建建筑物的的服务标标准,将将有限的的资金投投入能耗耗终端(需求侧侧) 的的节能所所产生的的效益要要远高于于投资能能源生产产的效益益,建立立终端节节能优先先的思想想。 （33）动态态负荷跟跟随，实实现高效效节能 突突破了传传统空调调系统的的运行方方式，实实现系统统负荷的的跟随性性，实现现系统运运行的趋趋势预测测和动态态调整，确确保主机机始终处处于优化化的工作作状态下下，使主主机始终终保持高高的热转转换效率率，既确确保空调调系统的的舒适性性，又实实现节能能。
10、（44）多参参量控制制，运行行安全可可靠 -有效效克服控控制过程程的振荡荡 采采用系统统模型控控制，在在系统出出现外来来扰动（如如负荷变变化）时时，能自自适应地地调整系系统并消消除扰动动，使系系统能很很快趋于于新的优优化的运运行状态态，不会会引起振振荡系系统运行行稳定可可靠。 -全面的的保护功功能 - 有效的的抗干扰扰措施 系系统设置置了操作作权限管管理功能能，可有有效防止止非授权权人员的的无意或或蓄意访访问系统统，确保保系统数数据的采采集、传传递、储储存、使使用的安安全性。 （55） 人人性化设设计，使使用操作作简便 遵遵循“以人为为本”的人性性化设计计理念，系系统的软软、硬件件设计都都从用
11、户户操作使使用的方方便出发发，提供供了全汉汉化的中中文软件件界面，以以及非常常直观的的图形和和图表，以以满足不不同管理理人员和和操作人人员的使使用习惯惯，使操操作人员员易于理理解、易易于学习习，让不不熟悉计计算机的的人员也也能快速速掌握和和操作整整个系统统，很快快胜任运运行管理理工作。第二节、IInteeBASSE节能能出发点点：1 节能概概念：基基于可持持续发展展的要求求 我们采用DDSM(需求侧侧能源管管理) 和IRRP(综综合资源源规划方方法)。其其核心思思想是：改变过过去单纯纯以增加加资源供供给来满满足日益益增长的的需求的的做法,将提高高需求侧侧的能源源利用率率从而节节约的资资源统一一
12、作为一一种替代代资源,以提高高资源的的利用效效率和利利用效益益;同时时不限制制发展和和降低建建筑物的的服务标标准,将将有限的的资金投投入能耗耗终端(需求侧侧) 的的节能所所产生的的效益要要远高于于投资能能源生产产的效益益,建立立终端节节能优先先的思想想。2 节能工工作思路路：提高高能源利利用率需求量越大大,所需需要的资资源就越越多,能能耗也就就越高,而服务务曲线的的斜率就就是资源源利用效效率的倒倒数,可可见能源源利用效效率越高高,服务务曲线越越平坦,满足等等量需求求所需要要的能耗耗就会降降低。如如果试图图在能耗耗不变的的情况下下不降低低服务标标准,也也就是要要服务曲曲线越平平坦,办办法只有有提
13、高能能源的利利用效率率。DSM和IIRP 的主旨旨是提高高能源的的利用效效率和利利用效益益,用最最少的资资源和能能源代价价取得最最大的经经济、社社会和环环境效益益,终端端节能优优先。据据测算,终端节节能的投投入与生生产等量量的能源源的投入入之比为为1 :5 ,经济效效益和社社会效益益巨大。蓄蓄冷空调调就是这这种思想想的典型型产物。无无论是从从科学原原理上说说还是从从技术经经济的角角度来说说蓄冷空空调是绝绝不节能能的,但但他们恰恰恰反映映了DSSM和IIRP 的核心心思想:提高需需求侧的的能源利利用效率率,终端端节能优优先。以以蓄冷空空调为例例,蓄冷冷空调转转移IKKW电力力负荷的的成本大大约为
14、8800 12000 元元,而建建一座660 万万KW的的火电厂厂需要约约36 亿元资资金,平平均每KKW约660000 元,是末端端投入的的5 7. 5 倍倍,而且且末端节节能的社社会效益益和环境境效益是是不可估估量的。美美国是DDSM和和IRPP 技术术应用最最广泛的的国家。美美国的许许多州政政府规定定电力公公司如果果将其大大部分固固定资产产投入终终端节能能领域,其利润润率就可可保持在在8. 5 % 12. 5 % ,否则就就只能保保持在88. 22 %。美美国环保保署( EPAA) 于于19992 年年发起和和参与了了“能源之之星(EEnerrgy Staar) ”计划,由EPPA 向向
15、建筑业业主提供供无偿咨咨询服务务,但业业主需分分5 步步对自己己的建筑筑进行终终端节能能技术改改造,这这些改造造项目马马上就取取得了立立竿见影影的效果果,公共共建筑能能耗大幅幅降低，每每年约减减少400 % 50 %。 由此可可见，关关注终端端节能，转转换解决决问题的的突破口口，会为为我们创创造更高高收益。3 节能的的主要问问题物质水平的的飞升提提高了人人们对室室内舒适适性的要要求，从从而对空空调有了了更多依依赖。据据统计，空空调系统统的能耗耗已经上上升到建建筑物运运行能耗耗的400%。而而多数建建筑物空空调系统统在500% 负负荷以下下运行时时间超过过7成 。在传传统的定定流量系系统中，部部
16、分负荷荷下大流流量小温温差现象象严重，耗耗费了泵泵系统的的输送动动力。换换言之，当当今的能能源利用用存在着着较严重重的供冷冷与需求求不匹配配、能源源无端耗耗费的问问题。空调系统的的选型一一般是按按照建筑筑产最大大设计热热负荷来来选定，且且留有余余量。而而在实际际运行中中由于季季节、昼昼夜和使使用率的的变化，实实际热负负荷在绝绝大部分分时间内内变动剧剧烈，使使机组多多数时间间在偏离离系统最最佳负荷荷下运行行。由于于空调在在负荷剧剧烈变动动时工作作效率明明显降低低，导致致在同等等输出量量下，过过低或过过高负荷荷时耗电电量同比比最佳负负荷时明明显上升升。建筑设备控控制中最最为复杂杂的就是是空调系系统
17、的控控制，监监控设备备多，控控制变量量多并且且往往相相互联系系相互影影响的，其其中某个个控制变变量的改改变和调调整，不不仅影响响该变量量所在的的局部能能耗，而而且还将将影响整整个系统统的能耗耗。而目目前应用用的节能能控制方方法多局局限于局局部优化化方案，尽尽管这些些控制方方案可以以达到一一定节能能和提高高室内舒舒适性的的效果，但但由于它它们只考考虑系统统的某些些局部特特性，因因而有可可能损害害或降低低系统其其他局部部的控制制质量。因因此，要要真正实实现楼宇宇空调的的优化管管理和控控制，必必须从系系统的层层次上综综合考虑虑整个系系统的控控制特性性，优化化控制和和管理各各控制回回路的控控制设定定值
18、。4 节能控控制现状状目前在对设设备管理理上缺乏乏协调级级的控制制策略，多多数为基基于PIID的控控制策略略，所以以造成了了整体能能源利用用率低，问问题就是是冷冻水水供水温温度、冷冷却水回回水温度度、冷冻冻水流量量、末端端压差及及冷机台台数不是是孤立存存在的。当当末端用用冷需求求降低时时，压差差增大，调调节泵变变频运行行，降低低流量或或在不适适宜量调调节的场场合作适适度温差差降低的的质调节节。由此此可见，量量调节与与质调节节存在耦耦合关系系，那么么究竟让让哪些因因素变、变变多少？PID控制制造成控控制独立立分散，PPID将将对这些些参数的的控制分分立化，如如温度回回路、湿湿度回路路、压力力回路
19、等等等，各各信息之之间不存存在相互互关联，造造成控制制上独立立分散的的弊端。PPID控控制更趋趋向于点点对点的的相对分分散的监监控，不不利于系系统集成成。在这这样的控控制思路路下，之之前需要要解决的的探索参参数间内内部关联联，使流流程内外外协调运运作的预预想变得得不再可可能。第三节、IInteeBASSE节能能解决思思路1 节能解解决思路路系统以能源源最优化化分配为为思路，即即按需分分配，如如冷冻站站系统能能耗主要要由冷却却塔、制制冷机、冷冷却水泵泵、冷冻冻水泵能能耗4部部分组成成。每一一个设备备都有自自身的最最优工况况，而我我们所要要关注的的是整个个系统的的协调运运转，能能量在设设备间如如何
20、分配配，怎样样实现这这种分配配才能使使总能耗耗最低？2 节能管管理系统统的宗旨旨通过对建筑筑内各类类设备的的能耗进进行检测测，利用用能量管管理系统统进行能能耗分析析，获得得能源使使用状况况，结合合大楼的的运行模模式给出出能量使使用的合合理性分分析，并并据此给给出相应应的优化化运行指指导意见见，调整整系统的的运行策策略，便便于充分分利用能能量，减减少浪费费。3实现基础础：建筑筑集成技技术与智智能控制制完美结结合计算机技术术的高速速发展促促使建筑筑系统集集成技术术日趋成成熟，从从而为建建筑设备备节能提提供更广广阔的发发展条件件，一场场新的建建筑设备备控制技技术的革革命即将将引发。在在系统集集成平台
21、台上，楼楼宇自控控系统、冷冷水机组组、电量量计量系系统、热热量计量量系统、智智能照明明系统、消消防火灾灾报警系系统、门门禁系统统等各个个子系统统的信息息可以自自由通讯讯， 建建筑设备备的控制制不再仅仅仅局限限于单一一设备或或单一系系统的反反馈控制制，而是是从建筑筑整体能能耗的角角度考虑虑各个系系统的协协调控制制。在建建筑系统统集成平平台上，对对建筑进进行综合合能耗管管理，使使实现建建筑设备备系统的的协调运运行和综综合性能能优化成成为可能能。 4 优化控控制实现现条件第一：有一一个高度度网络化化的信息息平台，进进行数据据的采集集与监控控。 IInteerBAASE系系统集成成平台提提供了必必要条
22、件件，可自自由读写写来自不不同通讯讯协议的的设备的的信息，如如冷水机机组内部部的详细细参数，楼楼宇自控控系统的的监控点点，能量量计量系系统的数数据，照照明系统统的状态态，门禁禁系统的的数据。第二：有一一个准确确而高效效的优化化控制预预测模型型，能够够实时在在线预测测系统动动态响应应。基本控制节能控制优化控制第三：优化化计算方方法能够够快速获获得优化化解，并并能够适适应在线线检测信信号带有有噪声的的特点，并并且从而而给出使使整个系系统总能能耗为最最小的前前提下优优化各控控制变量量的设定定值。InteBBASEE智能楼楼宇节能能管理系系统配置置四大功功能模块块：1.能耗检检测和趋趋势预测测模块；2
23、.专专家和节节能运行行模块；3.节节能控制制模式；4.节节能效果果的测量量与验证证。一、能耗检检测和趋趋势预测测，系统统具备一一种自学学习的功功能，可可以自动动将数据据分析，采采用自校校正的方方法，对对下一时时刻的能能耗有所所预测，进进行下一一个时刻刻能源最最优化的的配置。 二、专家模模式和节节能运行行模式专专家模式式和节能能运行模模式的目目的是诊诊断出建建筑物能能量使用用过程中中的不合合理之处处，提出出相应运运行模式式。某一个项目目的运行行，根据据一周几几天的时时间分别别采取不不同的控控制方式式，比如如时间表表、智能能控制、手手动控制制分别进进行记录录，进行行统计分分析。三、节能控控制模式式
24、也就是是最终将将节能的的措施落落到实处处而不仅仅仅是停停留于建建议阶段段。四、节能效效果的测测量与验验证InteBBASEE能效管管理系统统拥有专专家控制制系统，在在知识库库中输入入若干实实践经验验，需要要不断验验证，包包括采用用目标函函数、预预测函数数等等。 InteeBASSE智能能楼宇能能效管理理系统予予以概括括即： 首先按需需分配，将将整个楼楼宇进行行分析处处理，而而不是作作为一各各环节独独立控制制，这就就是我们们IntteBAASE能能效管理理系统特特色之一一，即协协调级控控制策略略按需分分配，降降低由于于能量传传输过程程中损耗耗和无用用功。 第二趋势势预测，系系统对整整个建筑筑物进
25、行行建模动动态分析析，提出出趋势预预测的概概念，即即楼宇能能量的供供给量是是以下一一时段楼楼宇需求求量为准准，现场场反馈量量作为修修正值，而而不是决决定值。可操作的协协调级的的控制策策略是实实现建筑筑节能的的重要手手段，而而可操作作的协调调级的控控制策略略必须是是在高程程度的系系统集成成的平台台实现，北北京中创创立方软软件有限限公司在在IntteBAASE能能效管理理系统开开发过程程中充分分利用网网络技术术与智能能控制方方法进行行建筑设设备控制制，在线线进行系系统能量量优化管管理和优优化能源源配置，在在实现建建筑物“高性能能设计”“集成成控制”和“动态控控制”做出了了有益的的尝试。 吴丹6800082332