07课题七-绿色建筑运行管理策略和优化调控技术-20180703

课题7——绿色建筑运行管理策略和优化调控技术上海建科建筑节能技术股份有限公司清华大学西安建筑科技大学

中国城市科学研究会2018.061工作目标目录C

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T2研究进展4后续安排2阶段小结工作目标1(1)总体目标(2)考核指标（1）课题总体目标针对当前公共建筑运行策略与建筑实际需求不匹配、大量实际运行数据未充分利用的问题，建立基于实际运行数据和建筑使用需求的公共建筑用能系统优化调控技术，开发一套主要用能系统优化调控工具，编制公共建筑优化运行技术导则，并示范应用，所优化的设备及系统节能20%以上。（2）课题考核指标创新点：形成基于实时运行数据和建筑实际使用需求的公共建筑机电设备系统优化调控技术。优化运行技术提出基于已有实时运行数据和实际使用者需求的建筑主要用能系统优化技术完成高水平论文8篇，其中SCI/EI检索论文3篇优化调控软件开发基于实时运行数据和实际使用者需求的主要用能系统优化调控软件工具

1套示范工程完成建筑面积大于30万平方米的优化调控示范工程，实现所优化系统能效提升20%以上优化运行技术导则完成主要用能系统优化系统系统优化运行导则1部地方标准完成主要用能系统优化运行相关相关地方标准1部研究进展2(1)运行管理现状研究优化运行策略研究调控工具研究综合优化案例(1)运行管理现状研究（1）运行管理现状研究调研测试踏勘审计诊断武汉上海苏州北京青岛西安深圳重庆（1）运行管理现状研究完成了35栋建筑的调研建科大厦办公武汉未来科技城起步区一期A区新能源研究院B楼办公苏州工业园区设计研究院办公楼办公中国石油大厦（北京）办公中国建筑科学研究院主楼（北京）办公西安浐灞行政中心（二期）办公西安华商传媒文化中心-艺术馆办公西北设计院办公楼办公西安建筑科技大学南山书院行政楼办公北京华为办公北京颐堤港办公上海科技馆会展+办公上海国际会议中心会展+酒店青岛流亭机场机场西安建筑科技大学南山书院食堂教学西安建筑科技大学学府城1号楼教学西安建筑科技大学学府城8号楼教学西藏万怡酒店酒店浦西洲际酒店酒店兴国宾馆酒店美伦美居大酒店酒店西安西部王朝商务会馆酒店青岛蓝海大饭店酒店成都大悦城商场重庆万象城商场南宁万象城商场青岛万象城商场清河五彩城商场日照万象汇商场上海环贸广场商场+办公西安崇立金世园商场办公综合体西安朝阳门广场商场办公综合体上海虹桥商务区核心区一期03号地块万科中心1~7号楼商业办公国际航运中心综合体万科南站商务城综合体（1）运行管理现状研究序号气候区项目名称星级建筑面积1夏热冬冷地区（3个）上海虹桥商务区核心区一期03号地块万科中心1~7号楼★★★运行标识19.71万㎡2武汉未来科技城起步区一期A区新能源研究院B楼★★★运行标识1.93万㎡3苏州工业园区设计研究院办公楼★★★设计标识7.49万㎡4寒冷地区（2个）中国石油大厦（北京）★★★运行标识20.08万㎡5中国建筑科学研究院主楼（北京）★设计标识6.45万㎡建筑现有运行策略使用者反馈设备系统：物业操作机组时普遍存在仅以过往经验指导或是固定规范设定当日设备的情况，没有根据实际需求调控的意识。数据采集：楼宇中BA利用程度不高。同时，大量传感器存在问题。室内环境：部分建筑的使用者存在对当前室内热湿环境不满的情况。（1）运行管理现状研究现状传感器异常未按季节控制末端控制无序输配控制粗放其它问题建筑机电系统中，大约有94%及以上的建筑内部的传感器损坏，或存在较大的偏差。（1）运行管理现状研究实测风量(m³/h)监测风量(m³/h)偏差AHU-CAV24-W24031470-39%31-E2488295319%60-E6983-445-106%76-E86457024-19%PAU10F-E-HR2399515588-35%35F-W-HR126641868848%49F-E-HR16749259-98%(2)运行优化策略研究提高水侧效率冷水机组外因降低冷凝温度或提高蒸发温度，更小的压缩比需求内因压缩机转速/频率与IGV/PRV的协同控制内外协同根据冷量需求调节冷机台数控制，实现较优的PLR冷冻泵外因更小的“管道+末端阻力”内因水泵自身效率合理（选型）内外协同水泵台数与频率控制实现水泵总体电耗最低、效率最高冷却侧外因环境与冷却介质的选择（海水/淡水/空气，冷却塔/直连）冷却塔周边通风环境内因冷却塔自身换热效能内外协同多台冷却塔布水与风量调节实现总体冷却效果最佳（1）运行优化策略研究夏季高负荷工况下优化运行调控的核心在于提高设备和系统效率3.563.562.903.563.561.110.380.660.890.715.004.504.003.503.002.502.001.501.000.500.002#双工况

3#双工况

4#双工况

5#双工况DCOPCOP3#冷机的冷凝器液位设定值低，仅为20%，限制了冷机出力。厂家判断为制冷剂不

足，已充注制冷剂，效果改善（1）运行优化策略研究

冷水机组内因的解决

冷机实测COP与额定COP的比较

6.87.06.87.36.8

6.97.16.86.81#双工况ICOP7.0876543210COP实测 额定0.690.630.410.650.580.650.640.66

0.650.650.800.700.600.500.400.300.200.100.00实测 额定•室外湿球/℃262626建筑排热量kW1050070003500对应工况最热季尖峰负荷最热季部分负荷最热季极小负荷冷却水流量m³/水温度/℃353535出水温度/℃303030需要的风量m³/s319.6213.1106.5开启策略（台数）542风机频率/Hz25.025.025.0风机电耗kW118.795.247.6输配系数88.573.573.5（1）运行优化策略研究

冷却塔内外协同提升效率常见问题离心风机电耗高，导致冷却塔整体输配系数偏低（仅20-40）解决方法调节冷却塔开启台数、降低风机频率。在保证换热效率的同时降低总能耗（1）运行优化策略研究过渡季系统优化校核传感器降低风系统电耗明确冷、热需求降低水系统电耗降低冷源系统电耗节）过渡季部分负荷节能优化运行调节的核心在于避免过量供应（关键环（目标）保障末端环境舒适提升系统运行能效降低系统运行成本避免过量供冷；避免冷热抵消；给风系统提供明确调控目标；增加阀门开度，减小阻力；给水侧提供良好的调控环境；提高供水温度；避免旁通混水；避免水温波动；给冷源提供稳定的控制基础；支撑问题分析；

实现精细化控制；优化策略对部分新风机组进行调试，保证风机出力；过渡季制定并实施新风免费供冷策略；当室外温度为16℃，室内外温差10℃，遮阳设施平均开启50%时，新风免费供冷可承担54%供冷量；利用新风降低冷需求（1）运行优化策略研究典型问题

38%VAV

box运行在风量下限；

VAV

Box阀门平均开度仅为42%；优化效果AHU风机功率降低60%~80%；实际室温和CO2浓度合理；针对夏季（4~10月）、过渡季（11~3月）设置不同设定参数；改变策略降低风系统电耗（1）运行优化策略研究改变策略降低水系统电耗（1）运行优化策略研究根据实测的水泵曲线计算得到全工况下最优的水泵组合冷量供回水温差冷冻水流量水泵扬程(kPa)(kW)(K)(m3/h)180190200210220230200062861111113000642911111140006571222222500067142222226000685733333270006100033333380006114344333390006128644444410000614295554441100061571——555551200061714————6555冷量供回水温差冷冻水流量水泵扬程(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不同冷冻水流量及冷冻水系统总压降下最优的水泵台数不同冷冻水流量及冷冻水系统总压降下最优的水泵频率冷量范围开启台数频率下限频率上限0~425RT1台中泵35Hz45Hz425~850RT1台大泵35Hz45Hz850~1700RT2台大泵35Hz45Hz1700~2550RT3台大泵35Hz40Hz>2550RT4台大泵35Hz40Hz近似的工况下，采用4台大泵同频率运行，总功率降低33.8kW，节能率20%（3）调控工具研究（3）调控工具研究基于Wi-Fi连接的在室人员检测实验原理：利用现有网络基础设施，探测人 员携带的具有Wi-Fi功能的智能设备平均误差为22.8%虽然有一定误差，但依然可以作为一项 较为便捷的检测方法。测试持续时间被探测到设备ID设备连接网络屏幕状态被探测次数位置误差5分钟BC5436051308室内Wifi网络锁屏182米5分钟BC5436051308室内WiFi网络亮屏462米5分钟BC5436051308校园Wifi网络锁屏75.6米5分钟BC5436051308校园Wifi网络亮屏303.6米测试连接不同网络时设备被探测次数及位置误差增加网关数量可提高数据传输的稳定性，一般每5个节点设置一个网关（3）调控工具研究基于图像识别估计人群密度实验研究原理：利用动态图像处理方法，识 别当前空间内在室人数及对应人员 密度。根据检测结果将房间内人员 密度划分为几类，分别进行分析。检测误差较小，相关人员识别的图 像技术成熟，精度较高。实际图像局部区域似然统计特征建模局部区域Potts类型先验建模多尺度Cauchy边缘特征建模面向图像分割的高阶MRF建模自适应标号修剪策略人工图像复杂图像动态特征建模图像前景/背景分割建立人群密度估计模型线性统计回归方法EM算法、最大伪似然方法估计模型参数快速置信度传播算法局部区域消息收敛策略（3）调控工具研究某文体馆人群密度估计与负荷等级判别a

某文体馆场景图像b

提取的“人员”信息密度分类人群密度（人/m2）室内负荷等级低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（3）调控工具研究某机场人群密度估计与负荷等级判别a

某机场场景图像b

提取的“人员”信息密度分类人群密度（人/m2）室内负荷等级低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（3）调控工具研究校园场景人群密度估计与负荷等级判别a

场景图像b

提取的“人员”信息密度分类人群密度（人/m2）室内负荷等级低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（4）综合优化案例•（4）综合优化案例

冷水机组内外协同，优化运行实际优化案例分析——A宾馆运行优化在联合运行时，磁悬浮主机冷冻水进水流量为

63m³/h，仅为额定流量的75%，流量不足，无法正常运行。新增一台增压泵，使得磁悬浮单台流量达到88m³/h，满足磁悬浮机组额定流量要求，优化后高峰负荷下可用磁悬浮替代螺杆机，COP提升30%客房区域设计设计流量偏大，二次侧水流量大，末端客房供回水温差仅有2℃左右。导致二次水流量大于一次水流量，冷冻水大量旁通优化措施根据末端，对二次侧进行水平衡调节，降低了二次水总流量对二次泵进行变频调节。计划添加旁通阀，关断旁通管。客房楼层末端设备设计负荷kW末端设备额定总流量m3/h区域设计流量之和区域流量测试m3/h楼层实测流量m3/h运行时平均温差℃1513823.7126.712014159.627.41315626.812145.225.01113823.71013823.7118.7913823.7201.4813823.7713823.7613823.7132.6避免混水（4）综合优化案例（4）综合优化案例

改变水泵定压控制方式，减少供热需求运行问题节能改造后，为重要但启用较少的1号楼单独安装热水器。循环泵为增压泵，夜间自来水补水压力上升使得循环泵达到设定压力后停机运行人员为了改善该问题，只能打开1#楼与地源热泵系统水管阀门，降低楼内供水压力，避 免水泵停机，使水泵长期连续运行由于阀门不切断，热水由1号楼流向地源热泵系统进行循环，导致用水、用气量偏大1号楼锅炉自来水补水地源热泵热水系统地源热泵循环水泵1号楼增压泵兴国主楼热水系统主楼热水循环水泵1号楼1号楼用户供往兴国主楼来自兴国主楼来自大院热水管网供往大院热水管网1号楼燃气热水器运行记录回水温度℃日用气/m3日用水/吨优化前24.3177.622.6优化后36.331.22.2（4）综合优化案例

改变水泵定压控制方式，减少供热需求优化措施优化变频增压泵最低工作频率：变频器最小运行频率由0Hz提高到10Hz，夜间水泵低频运行、不停机，保持热水流动、保温，保证末端使用。关断地源热泵热水系统管路。增压泵电路改造，调整最低运行频率阶段小结3指标完成情况组织管理情况课题财务情况2.完成学术论文4篇。已完成3篇，均已被暖通空调年会录用。（1）指标完成情况1.提出基于实时运行数据和实际使用者需求的建筑主要用能系统优化技术。技术研究工作已开展，取得初步进展。5.完成相关地方标准一部。初稿编制中4.完成主要用能系统优化运行导则一份。已启动大纲编制3.开发基于实时运行数据和实际使用者需求的优化调控软件工具1套，申请软件著作权1项，申请发明专利1项。软件开发工作已经启动2.完成相关高水平论文8篇，其中SCI/EI检索论文3篇。已完成3篇，均已被暖通空调年会录用1.提出基于实时运行数据和实际使用者需求的建筑主要用能系统优化技术。技术研究工作已开展，取得初步进展成立总体工作组专家顾问专款专用定期会议参与单位课题组成立总体工作组，组长由课题负责人担任；参与单位成立课题小组，各负责人把握工作；聘请专家顾问，确保课题高水平完成；定期召开工作会议，把握研究内容，工作进度等；课题经费专款专用，保证配套资金到位。课题组定期会议项目组定期会议咨询专家顾问（2）组织管理情况课题专项经费总计300万，自筹经费总计500万元。截止2018年6月初，本阶段课题专项经费支出总计为34.01万元；自筹经费到位187.47万元。科目预算批复数累计支出专项经费自筹经费合计专项经费自筹经费合计经费支出合计300.00500.00800.0034.01187.47221.48（一）直接费用257.00500.00757.0026.98187.47214.