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1、InteBASE能效管理系统我国建筑节节能发展现现状:随着经济的的不断发展展和科技的的突飞猛进进,人们对对其生活和和工作环境境的舒适性性要求不断断地提高,建建筑能耗也也逐渐增大大,工业发发达国家的的建筑能耗耗达到总能能耗的400%50%,我我国的建筑筑能耗也达达到30%以上。而而目前人类类所消费的的能源几乎乎均属于枯枯竭性能源源(石油、煤煤炭、天然然气等矿物物燃料及核核燃料),据据专家估计计,按目前前的消费增增长率持续续下去,枯枯竭性能源源只能维持持200300年年左右。能能源问题已已经到了非非常严峻的的地步,“保护环境境,科技创创新,提高高能源资源源的利用效效率,是缓缓解我国能能源资源与与经
2、济社会会发展矛盾盾的有效途途径之一。”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“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主主要用于满满足正常运运行,而能能耗是次要要问题,因因此那时的的控制根本本谈不上节节约能耗,比比如冷机的的启/停、性性能调节等等基本是手手动的,也也有气动或或电动比例例分析监控控设备。例例如用手动动或气动恒恒温器来保保持冷却水水的供水温温度于某一一特定温度度范围内。70年代的的能源危机机,使空调调控制在满满足负荷、保保证系统稳稳定性的条条件下开始始注意节能能,这时的的空调控制制也逐步开开始向更节节能方向发发展,采取取了如优化
3、化设备的启启停时间,新新风量的焓焓差控制等等节能控制制策略,但但是由于控控制设备分分散而独立立,实现系系统的优化化控制和管管理很困难难。近年来,随随着直接数数字控制器器(DDCC)的应用用,使得控控制器间的的信息交换换非常方便便,大大提提高了建筑筑设备的监监视和诊断断的效率。当当今大型中中央空调系系统的控制制通常由楼楼宇自控系系统来完成成,它包括括低层次的的局部控制制和较高层层次的全局局性控制。前前者一般通通过反馈控控制(PIID控制器器)来实现现和维持预预先给定的的各种设定定值;而后后者从全局局的角度对对设备进行行综合管理理,给出设设定值及各各种时变运运行模式,方方便用户的的使用和管管理。当
4、前,计算算机技术的的高速发展展促使建筑筑系统集成成技术日趋趋成熟,从从而为建筑筑设备节能能提供更广广阔的发展展条件,一一场新的建建筑设备控控制技术的的革命即将将引发。在在系统集成成平台上,楼楼宇自控系系统、冷水水机组、电电量计量系系统、热量量计量系统统、智能照照明系统、消消防火灾报报警系统、门门禁系统等等各个子系系统的信息息可以自由由通讯, 建筑设备备的控制不不再仅仅局局限于单一一设备或单单一系统的的反馈控制制,而是从从建筑整体体能耗的角角度考虑各各个系统的的协调控制制。在建筑筑系统集成成平台上,对对建筑进行行综合能耗耗管理,使使实现建筑筑设备系统统的协调运运行和综合合性能优化化成为可能能。北
5、京中中创立方软软件有限公公司利用先先进的Innternnet技术术和系统集集成技术,以以建筑节能能为目标,在在其IntteBASSE成系统统上对建筑筑设备进行行节能管理理做了有益益的尝试。第一节InnteBAASE智能楼宇宇节能管理理系统概述述:InteBBASE节节能管理系系统以实现现建筑节能能为目标,以以强大的系系统集成为为基础,以以优化的控控制算法为为核心,以以客观的能能耗分析为为评价指标标,以客户户的多元需需求为服务务宗旨,本本着实际、实实用、有效效的原则,开开发了本套套软件并在在实际中推推广应用。该系统适用用于新、老老建建筑的的节能控制制,在系统统集成平台台上,根据据各个集成成子系统
6、的的上传数据据,从整个个智能建筑筑协调控制制角度出发发,通过楼楼宇自控系系统对监控控设备参数数进行优化化控制,实实现节能。针对既有建建筑的节能能改造,根根据节能改改造要求,可可单独配置置某一节能能管理模块块,也可配配合数据采采集工作站站使用,方方便灵活。我我公司的冷冷水系统节节能管理模模块为用户户提供状态态监控、运运行策略、能能耗分析、维维护服务、系系统管理等等功能。系系统采用上上位机软件件管理功能能、下位机机程序功能能的方式,保保证系统的的正常运行行。冷源节节能管理系系统采用先先进的节能能理念,有有效的节能能措施,如如:1) 增加加负荷的预预测能力:根据建筑筑物自身的的环境、周周界温度以以及
7、人流状状况,进行行系统的预预测,增强强冷源系统统的预测能能力;2) 冷水水机组台数数优化控制制:根据较较合理的系系统预测,系系统对冷机机组使用台台数进行优优化控制,降降低了冷机机的起动次次数,降低低了能耗;3) 冷水水机供水及及回水温度度优化控制制。系统根据客客户需要,增增加了能效效分析功能能、详尽的的报表功能能,为客户户在管理过过程中提供供了直接的的数据,再再次体现了了我公司的的“让管理更更简单”的理念。我公司致力力于成为更更加专业的的节能管理理专家,系系统能做到到更加节能能的,用户户使用更加加方便的,实实现高程度度的系统集集成,成为为一套建筑筑设备节能能管理专家家系统。 “InteeBAS
8、EE”管理专家家系统的特特点 “InteeBASEE”管理专家家系统与传传统控制方方式相比,具具有以下特特点:(1)技术术先进,具具有趋势预预测控制功功能 充分分利用了当当代最新科科技成果,采采用具有趋趋势预测控控制功能,使使系统具有有优化控制制功能,可可以根据空空调系统运运行环境及及负荷的变变化预测并并择优选择择最佳的运运行参量和和控制方案案。 (22)按需供供给 其其核心思想想是:改变变过去单纯纯以增加资资源供给来来满足日益益增长的需需求的做法法,将提高高需求侧的的能源利用用率从而节节约的资源源统一作为为一种替代代资源,以以提高资源源的利用效效率和利用用效益;同同时不限制制发展和降降低建筑
9、物物的服务标标准,将有有限的资金金投入能耗耗终端(需需求侧) 的节能所所产生的效效益要远高高于投资能能源生产的的效益,建建立终端节节能优先的的思想。 (33)动态负负荷跟随,实实现高效节节能 突突破了传统统空调系统统的运行方方式,实现现系统负荷荷的跟随性性,实现系系统运行的的趋势预测测和动态调调整,确保保主机始终终处于优化化的工作状状态下,使使主机始终终保持高的的热转换效效率,既确确保空调系系统的舒适适性,又实实现节能。 (44)多参量量控制,运运行安全可可靠 -有效克服服控制过程程的振荡 采采用系统模模型控制,在在系统出现现外来扰动动(如负荷荷变化)时时,能自适适应地调整整系统并消消除扰动,
10、使使系统能很很快趋于新新的优化的的运行状态态,不会引引起振荡系统运行行稳定可靠靠。 -全全面的保护护功能 - 有有效的抗干干扰措施 系系统设置了了操作权限限管理功能能,可有效效防止非授授权人员的的无意或蓄蓄意访问系系统,确保保系统数据据的采集、传传递、储存存、使用的的安全性。 (55) 人性性化设计,使使用操作简简便 遵遵循“以人为本本”的人性化化设计理念念,系统的的软、硬件件设计都从从用户操作作使用的方方便出发,提提供了全汉汉化的中文文软件界面面,以及非非常直观的的图形和图图表,以满满足不同管管理人员和和操作人员员的使用习习惯,使操操作人员易易于理解、易易于学习,让让不熟悉计计算机的人人员也
11、能快快速掌握和和操作整个个系统,很很快胜任运运行管理工工作。第二节、IInteBBASE节节能出发点点:1 节能概概念:基于于可持续发发展的要求求 我们采用DDSM(需需求侧能源源管理) 和IRPP(综合资资源规划方方法)。其其核心思想想是:改变变过去单纯纯以增加资资源供给来来满足日益益增长的需需求的做法法,将提高高需求侧的的能源利用用率从而节节约的资源源统一作为为一种替代代资源,以以提高资源源的利用效效率和利用用效益;同同时不限制制发展和降降低建筑物物的服务标标准,将有有限的资金金投入能耗耗终端(需需求侧) 的节能所所产生的效效益要远高高于投资能能源生产的的效益,建建立终端节节能优先的的思想
12、。2 节能工工作思路:提高能源源利用率需求量越大大,所需要要的资源就就越多,能能耗也就越越高,而服服务曲线的的斜率就是是资源利用用效率的倒倒数,可见见能源利用用效率越高高,服务曲曲线越平坦坦,满足等等量需求所所需要的能能耗就会降降低。如果果试图在能能耗不变的的情况下不不降低服务务标准,也也就是要服服务曲线越越平坦,办办法只有提提高能源的的利用效率率。DSM和IIRP 的的主旨是提提高能源的的利用效率率和利用效效益,用最最少的资源源和能源代代价取得最最大的经济济、社会和和环境效益益,终端节节能优先。据据测算,终终端节能的的投入与生生产等量的的能源的投投入之比为为1 :55 ,经济济效益和社社会效
13、益巨巨大。蓄冷冷空调就是是这种思想想的典型产产物。无论论是从科学学原理上说说还是从技技术经济的的角度来说说蓄冷空调调是绝不节节能的,但但他们恰恰恰反映了DDSM和IIRP 的的核心思想想:提高需需求侧的能能源利用效效率,终端端节能优先先。以蓄冷冷空调为例例,蓄冷空空调转移IIKW电力力负荷的成成本大约为为800 12000 元,而而建一座660 万KKW的火电电厂需要约约36 亿亿元资金,平均每KKW约60000 元元,是末端端投入的55 7. 55 倍,而而且末端节节能的社会会效益和环环境效益是是不可估量量的。美国国是DSMM和IRPP 技术应应用最广泛泛的国家。美美国的许多多州政府规规定电
14、力公公司如果将将其大部分分固定资产产投入终端端节能领域域,其利润润率就可保保持在8. 5 % 12. 5 % ,否则就就只能保持持在8. 2 %。美美国环保署署( EPPA) 于于19922 年发起起和参与了了“能源之星星(Eneergy Starr) ”计划,由由EPA 向建筑业业主提供无无偿咨询服服务,但业业主需分55 步对自自己的建筑筑进行终端端节能技术术改造,这这些改造项项目马上就就取得了立立竿见影的的效果,公公共建筑能能耗大幅降降低,每年年约减少440 % 50 %。 由此此可见,关关注终端节节能,转换换解决问题题的突破口口,会为我我们创造更更高收益。3 节能的的主要问题题物质水平的
15、的飞升提高高了人们对对室内舒适适性的要求求,从而对对空调有了了更多依赖赖。据统计计,空调系系统的能耗耗已经上升升到建筑物物运行能耗耗的40%。而多数数建筑物空空调系统在在50% 负荷以下下运行时间间超过7成成 。在传传统的定流流量系统中中,部分负负荷下大流流量小温差差现象严重重,耗费了了泵系统的的输送动力力。换言之之,当今的的能源利用用存在着较较严重的供供冷与需求求不匹配、能能源无端耗耗费的问题题。空调系统的的选型一般般是按照建建筑产最大大设计热负负荷来选定定,且留有有余量。而而在实际运运行中由于于季节、昼昼夜和使用用率的变化化,实际热热负荷在绝绝大部分时时间内变动动剧烈,使使机组多数数时间在
16、偏偏离系统最最佳负荷下下运行。由由于空调在在负荷剧烈烈变动时工工作效率明明显降低,导导致在同等等输出量下下,过低或或过高负荷荷时耗电量量同比最佳佳负荷时明明显上升。建筑设备控控制中最为为复杂的就就是空调系系统的控制制,监控设设备多,控控制变量多多并且往往往相互联系系相互影响响的,其中中某个控制制变量的改改变和调整整,不仅影影响该变量量所在的局局部能耗,而而且还将影影响整个系系统的能耗耗。而目前前应用的节节能控制方方法多局限限于局部优优化方案,尽尽管这些控控制方案可可以达到一一定节能和和提高室内内舒适性的的效果,但但由于它们们只考虑系系统的某些些局部特性性,因而有有可能损害害或降低系系统其他局局
17、部的控制制质量。因因此,要真真正实现楼楼宇空调的的优化管理理和控制,必必须从系统统的层次上上综合考虑虑整个系统统的控制特特性,优化化控制和管管理各控制制回路的控控制设定值值。4 节能控控制现状目前在对设设备管理上上缺乏协调调级的控制制策略,多多数为基于于PID的的控制策略略,所以造造成了整体体能源利用用率低,问问题就是冷冷冻水供水水温度、冷冷却水回水水温度、冷冷冻水流量量、末端压压差及冷机机台数不是是孤立存在在的。当末末端用冷需需求降低时时,压差增增大,调节节泵变频运运行,降低低流量或在在不适宜量量调节的场场合作适度度温差降低低的质调节节。由此可可见,量调调节与质调调节存在耦耦合关系,那那么究
18、竟让让哪些因素素变、变多多少?PID控制制造成控制制独立分散散,PIDD将对这些些参数的控控制分立化化,如温度度回路、湿湿度回路、压压力回路等等等,各信信息之间不不存在相互互关联,造造成控制上上独立分散散的弊端。PPID控制制更趋向于于点对点的的相对分散散的监控,不不利于系统统集成。在在这样的控控制思路下下,之前需需要解决的的探索参数数间内部关关联,使流流程内外协协调运作的的预想变得得不再可能能。第三节、IInteBBASE节节能解决思思路1 节能解解决思路系统以能源源最优化分分配为思路路,即按需需分配,如如冷冻站系系统能耗主主要由冷却却塔、制冷冷机、冷却却水泵、冷冷冻水泵能能耗4部分分组成。
19、每每一个设备备都有自身身的最优工工况,而我我们所要关关注的是整整个系统的的协调运转转,能量在在设备间如如何分配,怎怎样实现这这种分配才才能使总能能耗最低?2 节能管管理系统的的宗旨通过对建筑筑内各类设设备的能耗耗进行检测测,利用能能量管理系系统进行能能耗分析,获获得能源使使用状况,结结合大楼的的运行模式式给出能量量使用的合合理性分析析,并据此此给出相应应的优化运运行指导意意见,调整整系统的运运行策略,便便于充分利利用能量,减减少浪费。3实现基础础:建筑集集成技术与与智能控制制完美结合合计算机技术术的高速发发展促使建建筑系统集集成技术日日趋成熟,从从而为建筑筑设备节能能提供更广广阔的发展展条件,
20、一一场新的建建筑设备控控制技术的的革命即将将引发。在在系统集成成平台上,楼楼宇自控系系统、冷水水机组、电电量计量系系统、热量量计量系统统、智能照照明系统、消消防火灾报报警系统、门门禁系统等等各个子系系统的信息息可以自由由通讯, 建筑设备备的控制不不再仅仅局局限于单一一设备或单单一系统的的反馈控制制,而是从从建筑整体体能耗的角角度考虑各各个系统的的协调控制制。在建筑筑系统集成成平台上,对对建筑进行行综合能耗耗管理,使使实现建筑筑设备系统统的协调运运行和综合合性能优化化成为可能能。 4 优化控控制实现条条件第一:有一一个高度网网络化的信信息平台,进进行数据的的采集与监监控。 IInterrBASE
21、E系统集成成平台提供供了必要条条件,可自自由读写来来自不同通通讯协议的的设备的信信息,如冷冷水机组内内部的详细细参数,楼楼宇自控系系统的监控控点,能量量计量系统统的数据,照照明系统的的状态,门门禁系统的的数据。第二:有一一个准确而而高效的优优化控制预预测模型,能能够实时在在线预测系系统动态响响应。基本控制节能控制优化控制第三:优化化计算方法法能够快速速获得优化化解,并能能够适应在在线检测信信号带有噪噪声的特点点,并且从从而给出使使整个系统统总能耗为为最小的前前提下优化化各控制变变量的设定定值。InteBBASE智智能楼宇节节能管理系系统配置四四大功能模模块:1.能耗检测测和趋势预预测模块;2.
22、专家家和节能运运行模块;3.节能能控制模式式;4.节节能效果的的测量与验验证。一、能耗检检测和趋势势预测,系系统具备一一种自学习习的功能,可可以自动将将数据分析析,采用自自校正的方方法,对下下一时刻的的能耗有所所预测,进进行下一个个时刻能源源最优化的的配置。 二、专家模模式和节能能运行模式式专家模式式和节能运运行模式的的目的是诊诊断出建筑筑物能量使使用过程中中的不合理理之处,提提出相应运运行模式。某一个项目目的运行,根根据一周几几天的时间间分别采取取不同的控控制方式,比比如时间表表、智能控控制、手动动控制分别别进行记录录,进行统统计分析。三、节能控控制模式也也就是最终终将节能的的措施落到到实处
23、而不不仅仅是停停留于建议议阶段。四、节能效效果的测量量与验证InteBBASE能能效管理系系统拥有专专家控制系系统,在知知识库中输输入若干实实践经验,需需要不断验验证,包括括采用目标标函数、预预测函数等等等。 InteeBASEE智能楼宇宇能效管理理系统予以以概括即: 首先按需需分配,将将整个楼宇宇进行分析析处理,而而不是作为为一各环节节独立控制制,这就是是我们InnteBAASE能效效管理系统统特色之一一,即协调调级控制策策略按需分分配,降低低由于能量量传输过程程中损耗和和无用功。 第二趋势势预测,系系统对整个个建筑物进进行建模动动态分析,提提出趋势预预测的概念念,即楼宇宇能量的供供给量是以
24、以下一时段段楼宇需求求量为准,现现场反馈量量作为修正正值,而不不是决定值值。可操作的协协调级的控控制策略是是实现建筑筑节能的重重要手段,而而可操作的的协调级的的控制策略略必须是在在高程度的的系统集成成的平台实实现,北京京中创立方方软件有限限公司在IInteBBASE能能效管理系系统开发过过程中充分分利用网络络技术与智智能控制方方法进行建建筑设备控控制,在线线进行系统统能量优化化管理和优优化能源配配置,在实实现建筑物物“高性能设设计”“集成控控制”和“动态控制制”做出了有有益的尝试试。I3BMS 集成软件专业制造商 - 8 -地址:北京市西城区车公庄大街6号市委党校3号楼568室 电话:(010)68008232 68008726