建筑节能技术第7章

建筑节能技术第7章第一页，共86页。主要内容7.1建筑设备监控节能7.2绿色/生态建筑设施监控节能7.3能耗分项计量与能源管理

第二页，共86页。7.1建筑设备监控节能7.1.1通风、采暖系统的节能控制7.1.2空调系统的节能控制7.1.3供配电监测与用电量计量7.1.4照明系统的节能控制第三页，共86页。供热系统监控原理图第四页，共86页。空调系统的节能控制空调监控系统节能的主要策略：根据系统实际冷负荷调节冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组以及冷却塔的运行台数，投入合适的运行台数根据室内实际温湿度变化调节新风/回风阀、冷/热水阀、蒸汽阀的开度根据房间实际负荷变化进行变风量（VAV）调节提前预冷关闭新风夏季工况的夜间吹洗焓差控制室内温度分层控制第五页，共86页。（1）冷源系统的节能控制监控内容：冷冻水供回水温度压力与回水流量监测冷却水供回水温度监测冷却水泵/冷冻水泵/冷却塔风机/冷水机组运行故障状态监测及启停控制第六页，共86页。冷站系统监控系统原理图第七页，共86页。（2）空调处理监控系统的节能控制监控内容：新风阀/排风阀/回风阀的开度室内外温湿度送回风温湿度过滤器两侧压差防冻开关状态送风机/回风机的故障状态及启停控制冷热水阀/蒸汽阀的开度控制第八页，共86页。空调机组监控原理图第九页，共86页。供配电监测与用电量计量建筑供配电系统监测内容：运行参数的监测运行状态的监视建筑物内用电设备的用电量统计及其费用的计算与管理对各种电气设备的检修、维护保养进行管理供配电用电量计量由用电量计量装置来确定电能量值，用电量计量装置是计量电能所必须的计量器具和辅助设备（包括电能表、电流互感器及其二次回路等）。

第十页，共86页。照明系统的节能控制

目前，照明系统也日益成为建筑中的能耗大户。据统计，照明能耗一般占整个建筑能耗的25％-35％，占全国电力总消耗量的13％，因此实现照明系统节能的意义十分重大，且经济效果明显。照明控制实现方式有两种，一种是利用建筑设备监控系统对照明系统进行控制，另一种是独立设置智能照明控制系统。

第十一页，共86页。（1）利用BAS对照明系统进行控制

通常以电气触点来实现分区域定时控制、中央监控等功能。定时控制：将建筑物内部使用有规律的场所照明分成若干组，每组灯具均受照明控制器的控制，通过软件编程的方式使各组照明灯具按用户预置的时间表自动开启、关闭。中央监控：用于公共场所的照明，根据各分区的具体用途、使用时段和天然采光状况，将公共场所所有的灯具分区、分组，设定各种照度参数和运行模式。第十二页，共86页。（2）独立设置智能照明控制系统

智能照明控制系统结构图

第十三页，共86页。智能照明控制系统设计

1）划分控制回路按场景及控制要求进行划分。比如房间或场所要实现自动调光，则所控灯列应与侧窗平行，根据室内天然光强弱，自动调节或开关各列灯具；对于电化教室、多功能会议室等场所，为实现多场景控制，所控灯列应按靠近或远离讲台分组，在使用投影仪时，可关闭讲台和邻近区段的灯光；每条照明回路的灯具应该为同类型的灯具，以便于调光模块的选择和配置；每条照明回路的最大负载功率应在需要选择的调光器允许的额定负载容量之内。第十四页，共86页。智能照明控制系统设计

2）选配调光器及其他控制部件调光器是智能照明控制系统的主要部件，按照明回路的性能选择调光器，不同类型的灯具应该选用不同的调光器。而后根据控制需要选择时间管理器、调光面板、摇控器、智能探测器等。第十五页，共86页。智能照明控制系统设计

3）与建筑设备综合管理系统集成智能照明系统作为建筑智能化系统之一，一方面应与其它的系统共享资源，另一方面应将智能照明控制系统的监控信息及时传送到建筑设备综合管理系统，实现建筑设备综合管理系统对智能照明系统的监视和综合管理，因而应与BMS集成。为满足集成要求，控制系统应采用国际标准的通信接口和协议，通过照明监控主机与楼宇智能管理系统相连接，实现建筑设备控制中心对照明监控系统的信号收集和监测。

第十六页，共86页。智能照明控制系统设计

4）智能照明控制系统节能智能照明系统中的自动调光功能，能根据室外光强弱，自动调节室内照度使其维持在设定值，充分利用自然光，实现节能；同时自动调光功能还可有效地控制房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。第十七页，共86页。7.2绿色/生态建筑设施监控节能

7.2.1围护结构节能控制7.2.2新能源应用系统的监控与管理7.2.3中水及雨水回用系统的监控与管理7.2.4废弃物管理及处置系统的监控与管理

第十八页，共86页。7.2.1围护结构节能控制1）通风窗和遮阳板通风窗，也称“呼吸窗”，是在双层玻璃的间层中加上百叶窗，间层下部有通风孔、上部连接排风管道和小型风机，靠风机动力使室内空调回风从下部进入间层，再从上部进入排风或回风管道。通风窗的内部结构第十九页，共86页。智能遮阳智能遮阳系统的实现有两种方式，一种是通过DDC监控，并将其纳入建筑设备监控系统；另一种是将专业的智能遮阳系统集成到智能化集成系统中，实现统一平台监控和管理。智能遮阳系统DDC监控的方式分为基于时间的遮阳控制和基于气候的遮阳控制。气候遮阳系统的监控原理图第二十页，共86页。2）太阳能屋顶太阳能发电屋顶将两片玻璃之间夹硅片组成的太阳能板或薄膜无定型硅光电板等光电设备与屋顶相结合，一方面能有效地加强屋顶的隔热，另一方面能利用太阳能发电，从长远的观点来看，这种太阳能屋顶在新能源的利用方面独具优势。用于节能发电的太阳能电池板自动跟踪装置有时钟式、程控式和光电式几种。第二十一页，共86页。

（1）太阳能应用系统1）太阳能热水监控系统太阳能热水系统由太阳能集热器、热水箱、补水箱、水泵、辅助加热装置、阀门以及管道等组成。7.2.2新能源应用系统的监控与管理第二十二页，共86页。太阳能热水系统监控原理图第二十三页，共86页。太阳能热水系统监控的内容：温度监测液位监测压力监测水流监测设备运行状态监视设备故障状态监视设备启停控制第二十四页，共86页。

2）太阳能采暖监控系统太阳能采暖监控系统主要包括太阳墙监控系统、太阳能热水辐射采暖监控系统和太阳能热泵供热采暖监控系统。太阳墙采暖监控系统太阳墙采暖系统核心组件是太阳墙板，太阳墙板吸收太阳光辐射将太阳能转换成热能，此外，太阳墙板还具有除尘功能。太阳墙采暖系统工作原理是将室外新鲜空气经太阳墙系统加热后由送风机送入室内，置换室内污浊空气，起到供暖和换气的双重功效。第二十五页，共86页。太阳墙采暖系统监控原理图第二十六页，共86页。太阳墙采暖系统监控的内容：温湿度监测压差监测送风机运行状态监视送风机故障状态监视风阀控制加湿阀控制风机启停控制第二十七页，共86页。太阳能热水辐射采暖监控系统该系统主要由太阳能集热器、储热水箱、辅助热源、补水箱以及地板辐射系统等组成。热水箱将太阳能集热器生产的热水储存起来，由供暖循环泵输送到敷设于地板中的加热盘管中，通过加热盘管的辐射散热提高室内温度，实现采暖的需求。热水箱内装有换热器，辅助热源可以是锅炉或者是热电联产后输送过来的热水，若仅靠太阳能集热器无法满足热水供应要求时，通过辅助热源换热器与热水箱内的水交换热量，提高热水箱内热水的温度。第二十八页，共86页。太阳能热水辐射采暖系统的监控原理图第二十九页，共86页。太阳能热水辐射采暖系统监控的内容：温度监测液位监测压力监测水流监测水泵运行状态监视水泵故障状态监视水泵启停控制阀门通断控制阀门调节控制第三十页，共86页。太阳能热泵供热采暖监控系统太阳能热泵供热系统主要由太阳能集热器、热水箱、电加热器、太阳能热水给水循环泵、太阳能热泵、热水循环泵、集水器和分水器等组成。太阳能热泵系统与建筑设备管理系统中的热力系统类似，只是热力系统的热源是锅炉，而太阳能热泵系统利用太阳能集热器在低温时收集太阳光辐射，将热量储备起来作为热泵的热源。第三十一页，共86页。太阳能热泵供热系统监控原理图第三十二页，共86页。太阳能热泵系统监控的内容：温度监测液位监测压力监测水流监测设备运行状态监视水泵故障状态监视水泵启停控制用户供水循环泵启停控制电加热器控制阀门通断控制第三十三页，共86页。

3）太阳能空调监控系统太阳能固体吸附式除湿空调机组与建筑中传统的空调机组组成类似，所不同的是太阳能固体吸附式除湿空调机组用到了太阳能除湿转轮。除湿转轮承担新风系统湿负荷，新风进入除湿转轮进行除湿，去湿后的新风经表冷器进行等湿降温后送入空调房间。除湿转轮的空气加热器由太阳能集热器提供再生热量，送入空气加热器的热水可直接由太阳能热水系统或者热力系统提供。第三十四页，共86页。太阳能固体吸附式除湿空调机组的监控原理图第三十五页，共86页。太阳能空调系统监控的内容：温湿度监测压差监测防冻监测二氧化碳浓度监测风机运行状态监测风机故障状态监测风机启停控制太阳能除湿转轮启停控制热转轮启停控制阀门控制第三十六页，共86页。

4）太阳能制冷监控系统太阳能吸收式制冷系统中太阳能集热系统主要是由太阳能热水系统、热交换器、电加热器组成。该系统有三个循环管路：太阳能热水循环系统、热交换循环系统和热媒水循环系统。太阳能热水循环系统通过太阳能集热器和热水箱为整个系统提供热水；热交换循环系统通过热交换器将太阳能热水循环系统的热量传递给热媒水循环系统；热媒水循环系统通过热媒水的循环为太阳能吸收式制冷机内的发生器提供热量，维持制冷剂蒸发汽化所需的能量，保证太阳能吸收式制冷机的制冷运行工况。第三十七页，共86页。太阳能制冷系统中集热系统的监控原理图第三十八页，共86页。太阳能集热系统监控的内容：温度监测液位监测水流监测设备运行状态监视水泵故障状态监视设备启停控制阀门通断控制第三十九页，共86页。（2）地热能应用系统

1）地热能供暖监控系统地热能供暖系统属于高品位地热能源应用，包括地热水开采系统、输送分配系统、中心泵站以及室内装置，以若干口地热井的热水为热源向建筑供暖，同时满足生活热水以及工业生产用热的要求。第四十页，共86页。地热供暖系统的监控原理图第四十一页，共86页。地热供暖系统监控的内容：温度监测压力监测流量监测水泵启停状态监视调峰站中锅炉的耗煤量的监测地热水井的液位监测换热器结垢状况监测变频水泵启停和运转频率控制第四十二页，共86页。

2）地源热泵监控系统地源热泵系统由水源热泵机组、土壤侧循环泵、循环泵、抽水水泵等组成。该系统是由地热井热泵和土壤源热泵相结合为建筑提供热源，系统通过DDC对循环泵、抽水泵、热力循环泵、供水泵和水源热泵机组进行监控或参数计量。第四十三页，共86页。地源热泵系统监控原理图第四十四页，共86页。地源热泵监控系统监控的内容：水泵运行状态监视水源热泵机组的监控故障监控地源热泵监控系统实时计量的内容：温度实时计量流量实时计量地源热泵监控系统对热能的计量地源热泵监控系统对电量的计量第四十五页，共86页。地源热泵监控系统对热能的计量：地热井供热水的热能的计量土壤侧提供的热能的计量地热水以及换热给用户侧提供的热能的计量地热水二级换热和土壤侧共同给用户侧提供热能的计量地源热泵监控系统对电量的计量：水源热泵机组消耗电量的计量变频泵消耗电量的计量对控制系统消耗电量的计量第四十六页，共86页。

3）地源热泵空调监控系统地源热泵空调系统由冷热源系统和用户终端空气处理系统以及阀门、管道、监测仪表等组成。其中冷热源系统包含地下埋管换热器、地源侧循环泵、水源热泵机组、用户侧循环水泵、分水器、集水器、冷却水泵、冷却塔、定压罐、补水泵、软化水箱、软化水装置等。用户终端空气处理系统包含空调机组、新风机组、风机盘管等形式。第四十七页，共86页。地源热泵空调系统冷热源监控系统的监控原理图第四十八页，共86页。地源热泵空调系统用户终端空气处理监控系统原理图第四十九页，共86页。地源热泵空调监控系统监测的内容：地埋管换热器的进水管的水温、压力，出水管的水温、压力、流量，侧水管上电动蝶阀的开关状态地源侧循环水泵的运行状态、故障状态、手/自动状态土壤耦合热泵机组的运行状态、故障状态、手/自动状态，地埋水侧电动蝶阀的开关状态用户侧循环水泵的运行状态、故障状态、手/自动状态冷却水泵的运行状态、故障状态、手/自动状态冷却塔风机的运行状态、故障状态、手/自动状态，冷却水液位补水泵的运行状态、故障状态、手/自动状态冷热水供/回水温度、压力，冷热水回水流量、软化水箱液位、定压罐压力电动蝶阀的开关状态用户空调机组中的室外/新风温湿度、送/回风温湿度、空气质量、过滤网两侧差压、送/回风机运行状态、故障状态，防冻开关状态第五十页，共86页。地源热泵空调监控系统控制的内容：地源热泵空调系统启停控制热泵机组台数的控制压差旁通阀控制循环水泵变频控制设备的切换控制软化水箱、水溶液箱的控制补水泵的控制用户终端空气处理系统控制第五十一页，共86页。（3）新能源应用系统的集成管理为了对新能源系统进行统一管理、信息共享、能耗分析、节能评估，需要把新能源应用系统集成到智能建筑集成系统中来。首先，要把新能源应用系统集成在建筑设备管理系统中，实现对新能源应用系统的统一管理；然后再把新能源应用系统通过建筑设备管理系统集成在智能建筑集成系统中，实现对新能源的信息共享、能耗分析、节能评估的等综合功能。第五十二页，共86页。7.2.3中水及雨水回用系统的监控与管理

1）中水回用及其监控2）雨水回用及其监控3）水环境系统集成管理第五十三页，共86页。“中水”是相对于上水（给水）、下水（排水）而言的。因其水质指标低于城市给水中饮用水的标准，但又高于允许排入地面水体的污水排放标准，即水质介于生活饮用水水质和允许排放污水水质标准之间，故称“中水”。建筑物中的生活污水、废水或其它可以收集到的水资源都可以作为中水水源。中水回用根据用途不同分为两种处理标准，一种是回用水的水质达到饮用水的标准而直接回用到日常生活中，即实现水资源的直接循环利用；另一种是回用水的水质达到非饮用水的标准，这种回用水可以用来浇灌花草、冲洗车辆、冲洗厕所、消防灭火、景观用水，还可以作为工业普通用水使用。（1）中水回用及其监控第五十四页，共86页。中水回用系统用于建筑和住宅小区的中水回用系统一般有三种型式：独立型中水回用系统、区域型中水回用系统、联网型中水回用系统。

独立型中水回用系统组成

第五十五页，共86页。区域型中水回用系统组成

联网型中水回用系统组成第五十六页，共86页。中水回用系统由中水原水系统、中水处理系统和中水供水系统三部分构成。中水原水系统是收集、输送中水原水到水处理系统的管道系统和附属构筑物；中水处理系统是把中水原水处理成为符合回用水水质标准的设备和装置；中水供水系统是收集、输送处理后的中水到中水用水设备的管道系统及附属构筑物。中水供水系统通常分为生活杂用供水系统和消防专用供水系统两类。第五十七页，共86页。生活杂用中水供水系统消防专用中水供水系统组成第五十八页，共86页。中水处理中水的处理可以分为三个阶段，即前处理阶段、中心处理阶段和后处理阶段。前处理阶段的作用是截留中水原水中的悬浮物以及其他杂质。中心处理阶段的作用是去除中水原水中呈胶体和溶解状态的有机物质，同时进一步截留悬浮物。后处理阶段的作用是进一步去除中水原水中的有机物、无机物及细菌、病毒等，使出水水质符合回用水的标准。中水处理的方法一般有物理化学处理法、生物处理法、物化生化结合处理法等。第五十九页，共86页。

中水回用系统及其监控独立型的中水回用系统流程图：第六十页，共86页。

中水回用系统监控原理图第六十一页，共86页。中水回用监控系统监控的内容：自动与手动细栅格滤网的自动切换调节池的监控生物处理池的监控过滤输送池的监控加药消毒自动调节消毒池的监测反冲洗泵的控制储水池的监控第六十二页，共86页。雨水回用包括雨水的收集、储存、处理、回用。一般的雨水处理方式可分为雨水渗透处理、雨水沉淀处理、雨水过滤处理和雨水生物处理。根据实际情况，各种处理方式可互相组合使用。（2）雨水回用及其监控第六十三页，共86页。雨水回用系统雨水回用系统由雨落管、初期弃流装置、储水池、混凝池、提升泵、压力滤池、中水池等部分组成。第六十四页，共86页。

雨水回用系统的监控第六十五页，共86页。雨水回用系统的监控内容：储水池的监控提升泵的监控投混凝剂泵的控制投药泵的控制第六十六页，共86页。对中水及雨水回用系统的集成即是要采用一个统一的集成平台将其集成到建筑设备管理系统中，实现对它们的全面管理，并与智能建筑内其他系统实现信息的共享，并根据实际需要进行系统间的联动，具体实现的功能：实现对所有水环境智能化系统（包括给排水、中水及雨水回用等）的统一管理建立开放的数据结构，共享数据资源实现子系统间的联动通过信息整合应用，提供更高层次的信息服务（3）水环境系统集成管理第六十七页，共86页。7.2.4废弃物管理及处置系统的监控与管理1）废弃物的管理2）废弃物处理技术3）废弃物处理系统的监控第六十八页，共86页。

废弃物的管理首先要对废弃物进行合理的分类，根据生活垃圾的成分构成、产生量，再结合本地垃圾的资源利用和处理方式来进行分类。在我国，生活垃圾一般分为可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四大类。

（1）废弃物的管理第六十九页，共86页。

废弃物处理技术主要有废弃物的粉碎和分选技术、堆肥处理技术、填埋处理技术、焚烧处理技术和干燥稳定技术，以及最新开发的甲烷化处理技术等。（2）废弃物处理技术第七十页，共86页。垃圾焚烧系统监控图（3）废弃物处理系统的监控第七十一页，共86页。垃圾焚烧系统的监控内容：各风机和输送机的监控监测温度信号监测压力信号焚烧炉的控制阀门控制自动保护与报警装置第七十二页，共86页。7.3能耗分项计量与能源管理

7.3.1能耗分项计量7.3.2能耗监测分析7.3.3能源管理第七十三页，共86页。7.3.1能耗分项计量建筑能耗计量分类分项图第七十四页，共86页。能耗数据采集与计量数据采集系统包括监测建筑中各种计量装置、数据采集器和数据采集通道。下面主要介绍计量装置和数据采集器。（1）计量装置计量装置是用来计量建筑内电、水、热能消耗的装置，主要有电能表、热量表、流量传感器、温度传感器等第七十五页，共86页。热量表

热量表是用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热量的仪表。由积算器、配对温度传感器、流量计组成，积算器接收来自流量传感器和配对温度传感器的信号，进行热量计算，并存储和显示系统所交换的热量值；配对温度传感器是在同一个热量表上，分别用来测量热交换系统的入口和出口温度的一对计量特性一致或相近的温度传感器。第七十六页，共86页。流量传感器

电磁流量传感器以电磁感应定律为基础，在管道上下安装励磁线圈产生磁场，流动的液体作为切割磁力线的导体，产生感应电动势，经过处理转换成标准信号用来测量管内液体流量。第七十七页，共86页。温度传感器

温度传感器的作用是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量。铂电阻温度传感器是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度，显示仪表指示出铂电阻值所对应的温度值，当被测介质中存在温度梯度时，所测量的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。第七十八页，共86页。（2）数据采集器数据采集器是在一个区域内进行电能或其它能耗信息采集的设备。它通过信道对其管辖的各类表计的信息进行采集、处理和存储，并通过远程信道与数据中心交换数据。数据采集器具有数据采集、数据处理、数据存储和数据远传的功能。第七十九页，共86页。7.3.2能耗监测分析能耗