節(jié)能技術在數字城市工程中的典型應用(同方)

1、數字城市數字城市E-CITY在數字城市工程中的典型應用在數字城市工程中的典型應用節(jié)能技術數字城市數字城市E-CITY2021-12-281目目 錄錄 n1.節(jié)能形勢n2.工程應用u2.1 智能建筑工程應用u2.2 城市能源工程應用u2.3 軌道交通工程應用數字城市數字城市E-CITY2021-12-282n1. 節(jié)能形勢數字城市數字城市E-CITYn 建設資源節(jié)約型社會是我國的戰(zhàn)略決策。n 建筑運行能耗（建筑照明、采暖、空調及建筑物內其他設備的用能）占社會總能源消耗25%40%,建筑節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力最大，最有效的節(jié)能途徑之一。n 采暖節(jié)能位于建筑節(jié)能的首位。建筑運行能耗中，約40%用于

2、北方建筑采暖。n 采用中央空調的大型公共建筑具有巨大節(jié)能潛力。1.1 節(jié)能現狀節(jié)能現狀 數字城市數字城市E-CITY1.2對節(jié)能的新認識對節(jié)能的新認識n 根據我國實際情況，結合各類建筑能耗的特點和發(fā)展趨勢n 維持節(jié)能的生活方式，管理節(jié)能，行為節(jié)能n 采用適宜的節(jié)能技術，低成本的節(jié)能改造n 提高運行控制與能源管理水平，能耗計量統(tǒng)計，系統(tǒng)協(xié)調高效數字城市數字城市E-CITY2021-12-285n2. 工程應用u2.1 智能建筑工程應用u2.2 城市能源工程應用u2.3 軌道交通工程應用數字城市數字城市E-CITY2021-12-2862.1 智能建筑工程應用智能建筑工程應用媒體建筑媒體建筑體育建

3、筑體育建筑商業(yè)建筑商業(yè)建筑文化建筑文化建筑學校建筑學校建筑住宅建筑住宅建筑數字城市數字城市E-CITY項目背景同方科技廣場2.1 智能建筑工程應用智能建筑工程應用 同方科技廣場一期：A、B雙塔和C裙房，是一座高級商用綜合辦公樓，附屬設施有餐廳、娛樂場所、健身場所、銀行等；建筑面積：106000m2，空調面積8萬平米，2001年初開始投入使用。 同方科技廣場二期：D座寫字樓，E座公寓。建筑面積75000m2。2010年使用。數字城市數字城市E-CITY2021-12-288n2.1.1 典型解決方案及技術2.1 智能建筑工程應用智能建筑工程應用同方科技廣場 2.1.1.1 網絡通訊診斷解決方案

4、2.1.1.2 控制效果診斷解決方案 2.1.1.3 環(huán)境效果診斷解決方案 2.1.1.4 設備內嵌優(yōu)化算法數字城市數字城市E-CITYn2.1.1.1 網絡通訊診斷-網絡出現問題是系統(tǒng)的致命傷數字城市數字城市E-CITYn2.1.1.1網絡通訊診斷-響應時間圖數字城市數字城市E-CITYn2.1.1.1網絡通訊診斷-系統(tǒng)資源圖數字城市數字城市E-CITYn2.1.1.2 控制效果診斷聯(lián)動效果診斷傳感器校訂各種傳感器的調整對送風效果診斷數字城市數字城市E-CITYn2.1.1.3環(huán)境效果診斷數字城市數字城市E-CITYn2.1.1.4設備內嵌優(yōu)化算法n優(yōu)化起停設備n控制溫度n室外溫度n策略n最

5、長提前開機時間數字城市數字城市E-CITY2021-12-2815n2.1.2 運行維護改造節(jié)能應用2.1 智能建筑工程應用智能建筑工程應用同方科技廣場2.1.2.1 冷卻塔運行2.1.2.2 氣流組織測量2.1.2.3 增加遮陽措施2.1.2.4 熱泵型顯熱回收新風機組 2.1.2.5 樓層水閥配備2.1.2.6 照明控制2.1.2.7 能量計量數字城市數字城市E-CITY2021-12-2816n2.1.2.1 冷卻塔運行 n 共共13臺冷卻塔臺冷卻塔n 冷卻塔效率冷卻塔效率=（供水溫度（供水溫度出水溫度）出水溫度）/（供水溫度（供水溫度室外濕球溫度）室外濕球溫度） 數字城市數字城市E-C

6、ITY兩種運行策略的能耗比較n 2.1.2.1 冷卻塔運行 數字城市數字城市E-CITY調查結果超過半數的工作人員覺得空氣質量不佳；部分人員感覺壓抑，胸悶，嚴重影響工作效率調查人數調查人數感覺不新鮮感覺不新鮮空氣不流通空氣不流通是否嚴重影響工是否嚴重影響工作效率作效率B2227567711B102080%70%30%A162070%63%35%B171478.5%57.5%28.5%n 2.1.2.2 氣流組織測量 數字城市數字城市E-CITYn B22層實際使用人數200個左右人均新風量20m3/h/人,設計標準最小人均新風量為18m3/h/人，新風量滿足要求n 末端風口的送風量也達到額定風

7、量n 2.1.2.2 氣流組織測量 數字城市數字城市E-CITYB22層建筑平面布置圖N辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室辦公室會議室會議室接待處走廊走廊電梯公共辦公區(qū)公共辦公室公共辦公室ABCDEFGHn 2.1.2.2 氣流組織測量 數字城市數字城市E-CITYn 模擬結果地面以上2.6米平面氣流分布n 2.1.2.2 氣流組織測量 數字城市數字城市E-CITYn 模擬結果地面以上1.5米平面氣流分布n 2.1.2.2 氣流組織測量 數字城市數字城市E-CITYn 模擬結果地面以上0.7米平面氣流分布n 2.1.2.2 氣

8、流組織測量 數字城市數字城市E-CITYn 模擬結果這是房間剖面的氣流組織分布圖人員工作區(qū)，空氣滯留；相當部分新鮮空氣直接回流，并沒作用于人員工作區(qū)；部分送風貼地面流動后才進入人員工作區(qū)，空氣質量較差。n 2.1.2.2 氣流組織測量 數字城市數字城市E-CITY16層不同朝向的房間溫度n 2.1.2.3 增加遮陽措施 數字城市數字城市E-CITY2021-12-2826n二期寫字樓的新風系統(tǒng)現不考慮原有在建筑物核心筒統(tǒng)一供排風的設計方式，采用每層的獨立控制的新風系統(tǒng)。取消核心筒的供、回風風井和新風機房。新風機采用熱泵型顯熱回收設備，利用熱泵技術冬季回收排風余熱，夏季回收排風的余冷。并考慮到冬

9、季新風與送風焓差過大的因素，在機組內部增加顯熱交換器用以減少新風和送風狀態(tài)的焓差。 n 2.1.2.4熱泵型顯熱回收新風機組 數字城市數字城市E-CITY2021-12-2827n二期工程以層為單位，各層風機盤管總水管上加裝電磁閥，進行遠程開斷控制。精細管理手段,靈活控制相關空調設備的運營管理模式,避免不必要浪費根據建筑出租情況,建筑物業(yè)靈活管理機電設備的運行,節(jié)省人力和能源消耗n 2.1.2.5 樓層水閥配備 數字城市數字城市E-CITY2021-12-2828n80%公共區(qū)域照明燈通過樓宇自控系統(tǒng)控制（夜間只需20的燈亮），具備逐層控制功能。其它公共區(qū)域照明如庭院照明、外景照明通過樓宇自控

10、系統(tǒng)控制。 n地下車庫照明分區(qū)控制。普通照明通過樓宇自控系統(tǒng)控制。 精細控制管理照明所用能耗。n 2.1.2.6照明控制 數字城市數字城市E-CITY2021-12-2829n按用電設備進行獨立的 分項電量計量。記錄建筑單位能耗數據,提供運行管理機制的參考評價精細運行管理參考,實現對癥下藥,整改建筑設備手段n對共用能量的用戶做分攤計量。細分管理,增加建筑收益提高用戶節(jié)能降耗意識,從客戶意識降低建筑單位能耗n 2.1.2.7能量計量 數字城市數字城市E-CITY2.1 智能建筑工程應用智能建筑工程應用n 分項電計量研究建筑分析電力消耗的各個分項;結合地區(qū)峰谷電價制度,合理運行建筑機電設備,降低建

11、筑運營成本.n提供建筑機電設備精細的管理手段,根據建筑的實際運行情況,靈活調整運行策略,達到建筑最優(yōu)化運行管理n對建筑環(huán)境,機電設備的增加調控手段,提供建筑內健康舒適的工作環(huán)境.項目應用效益 同方科技廣場數字城市數字城市E-CITY能耗比較 2.1 智能建筑工程應用智能建筑工程應用數字城市數字城市E-CITY2021-12-28322.2城市能源工程應用城市能源工程應用熱網監(jiān)控及多熱源聯(lián)網調度熱網監(jiān)控及多熱源聯(lián)網調度換熱機組個性化定制換熱機組個性化定制燃氣輸配調度燃氣輸配調度SCADA管網管理管網管理GIS解決方案解決方案信息化管理信息化管理熱電廠熱電廠DCS控制及廠級監(jiān)控控制及廠級監(jiān)控數字城

12、市數字城市E-CITY2021-12-2833n大慶經濟開發(fā)區(qū)物業(yè)總公司熱力公司現有兩個熱源，均為鍋爐房，兩個鍋爐房共有一個集中供熱網，目前割裂運行。1熱源現有14MW熱水鍋爐4臺、20噸蒸汽鍋爐1臺；2熱源現有29MW熱水鍋爐2臺，在建58MW熱水鍋爐1臺。 熱力公司共有換熱站14座，直接管理的換熱站12座，間接管理的換熱站2座，正建的換熱站2座（實驗中學和哈醫(yī)大）。如2003年供暖面積78.3萬平米，2004年增加到近120萬平米。n供熱系統(tǒng)的運行和管理存在：換熱站水泵功耗大，普遍存在“大馬拉小車”的情況；一些流量調節(jié)閥不能正常工作。初調節(jié)工作量大； 2.2 城市能源工程應用城市能源工程應

13、用項目背景大慶經濟開發(fā)區(qū)物業(yè)總公司熱力公司供熱系統(tǒng)數字城市數字城市E-CITY2021-12-2834n2.2.1城市集中供熱網的特點2.2城市能源工程應用城市能源工程應用2.2.1.1 熱慣性大，滯后大。2.2.1.2 熱力站之間的耦合性強。2.2.1.3 城市集中供熱網涉及的區(qū)域廣，分散性大。2.2.1.4 系統(tǒng)的擾動因素多。2.2.1.5 系統(tǒng)存在失調。2.2.1.6 管理體制。數字城市數字城市E-CITY2021-12-2835n2.2.2 典型應用及技術2.2城市能源工程應用城市能源工程應用2.2.2.1 工藝和控制完美結合2.2.2.2 多種通訊解決方案2.2.2.3 熱網全網平衡

14、控制方案2.2.2.4 設計階段的管網分析供熱系統(tǒng)水力分析軟件 2.2.2.5 控制系統(tǒng)與企業(yè)信息化結合數字城市數字城市E-CITYn 2.2.2.1工藝和控制完美結合 1. 直連系統(tǒng)2.間連系統(tǒng)3.混水系統(tǒng)數字城市數字城市E-CITYn 2.2.2.1工藝和控制完美結合 4.蒸汽系統(tǒng) 5.分布式變頻系統(tǒng)6.換熱首站數字城市數字城市E-CITYn 2.2.2.2 多種通訊解決方案 初期初期成本成本運行運行成本成本維護維護費用費用實時性實時性安全性安全性穩(wěn)定性穩(wěn)定性網絡網絡接口接口區(qū)域區(qū)域面積面積局域網局域網高高低低較高較高高高高高高高以太網以太網小小電話撥號電話撥號低低適中適中低低較低較低較高

15、較高較低較低串行串行大大GPRS低低較高較高低低低低較低較低低低串行串行大大ADSL較低較低適中適中低低高高高高高高以太網以太網大大數字城市數字城市E-CITYn 2.2.2.3 熱網全網平衡控制軟件 全網平衡控制全網平衡控制1. 各熱力站單獨控制2.固定各熱力站流量3.最不利端壓差控制數字城市數字城市E-CITYn 3.2.2.3 熱網全網平衡控制軟件 1. 以全網為目標，同時兼顧個別換熱站的特殊要求。2.避免一次網電動調節(jié)閥開度的大幅度波動，減少一次管網的運行振蕩，延長管網的運行壽命。3.提供多種采暖方式的協(xié)調供熱（工業(yè)用戶、普通（暖氣片）用戶、地盤管采暖用戶等。4.可以滿足間歇采暖的要求

16、。5.提供熱網運行的評價指標。提供指導熱源運行的指標。6.縮短一次管網的水力平衡時間，減少勞動強度。提高供熱質量。7.達到節(jié)能的目的，為業(yè)主創(chuàng)造經濟效益和社會效益。數字城市數字城市E-CITY平衡后的水壓圖平衡后的水壓圖0 1 2 5 6 4 11 7 8 9 10 3供水壓力回水壓力0 1 2 5 6 4 11 7 8 9 10 3供水壓力回水壓力n 2.2.2.3 熱網全網平衡控制軟件 數字城市數字城市E-CITY全網平衡軟件全網平衡軟件- -主界面主界面n 2.2.2.3 熱網全網平衡控制軟件 數字城市數字城市E-CITY全網平衡軟件全網平衡軟件- -閥門控制界面閥門控制界面n 2.2.

17、2.3 熱網全網平衡控制軟件 數字城市數字城市E-CITY全網平衡軟件全網平衡軟件- -循環(huán)泵控制界面循環(huán)泵控制界面n 2.2.2.3 熱網全網平衡控制軟件 數字城市數字城市E-CITY全網平衡軟件全網平衡軟件- -控制效果排行界面控制效果排行界面n 2.2.2.3 熱網全網平衡控制軟件 數字城市數字城市E-CITY平衡后的水壓圖平衡后的水壓圖n 2.2.2.4供熱系統(tǒng)水力分析軟件 水力計算軟件HACNet的主要功能1. 圖形化水力網絡結構及參數輸入。2.水力模擬調節(jié)計算。3.水力可及性分析計算。4.水力計算參數的實時顯示。5.水壓圖顯示。6.自動查錯及聯(lián)機幫助功能。數字城市數字城市E-CIT

18、Yn 2.2.2.5控制系統(tǒng)與企業(yè)信息化結合 數字城市數字城市E-CITY集中供熱監(jiān)控管理套件集中供熱監(jiān)控管理套件- -數據節(jié)點管理數據節(jié)點管理n 2.2.2.5控制系統(tǒng)與企業(yè)信息化結合 集中供熱管網地理信息系統(tǒng)集中供熱管網地理信息系統(tǒng)供熱收費管理套件供熱收費管理套件- -統(tǒng)計報表界面統(tǒng)計報表界面數字城市數字城市E-CITY2021-12-2849n在自動控制方案的實施下，對一次網電動調節(jié)、換熱站水泵實現了最合理、最及時的調節(jié)，從而避免了人工調節(jié)的在時間上的滯后性和對經驗的依賴性，因此可以保證用戶舒適性的基礎上節(jié)省熱費10以上。煤單耗指標可降低到45.0公斤/平米供熱面積，1、2熱源總耗煤量為

19、54098.9噸，節(jié)煤6011.0噸，按煤單價200元/噸計算，可節(jié)省費用120.2萬以上。 n 在換熱站增設水泵的變頻設施，一方面可以通過減小電機轉速來降低水泵的揚程和流量。管網最小流量，即水泵可減小到的最小流量，取決于二次網管網水平失調的情況。根據大慶經濟開發(fā)區(qū)的現狀，可減少平米泵耗20以上。另一方面，可通過改變現有的定流量和分階段改變流量的運行調節(jié)方法，采用變流量調節(jié)方法，可減少平米泵耗25以上。可將換熱站水泵的電單耗指標可降低到1.8度/平米當量供熱面積，總耗電量為145.8萬度，節(jié)電56.8萬度，按電單價0.654元/度計算，可節(jié)省購電費用37.1萬以上。 n 另外，由于新增自動控制

20、設施，換熱站最終可達到無人值守，若以減少30人工計算，可節(jié)省人工費用30萬元每年。2.2 城市能源工程應用城市能源工程應用項目應用效益大慶經濟開發(fā)區(qū)物業(yè)總公司熱力公司供熱系統(tǒng)數字城市數字城市E-CITY2021-12-28502.3 軌道交通工程應用軌道交通工程應用城市交通綜合指揮平臺系統(tǒng)城市交通綜合指揮平臺系統(tǒng)路網管理服務指揮中心系統(tǒng)路網管理服務指揮中心系統(tǒng)軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)機電設備監(jiān)控系統(tǒng)機電設備監(jiān)控系統(tǒng)多媒體乘客信息系統(tǒng)多媒體乘客信息系統(tǒng)自動售檢票系統(tǒng)自動售檢票系統(tǒng)數字城市數字城市E-CITY項目背景南京地鐵BAS2.3 軌道交通工程應用軌道交通工程應用南京地鐵一號

21、線工程是南京南北線客流走廊的骨干交通線，線路長度達到21.72公里，全線設車站16座，其中地下車站11座，地面及高架站5座.獲獎情況: 1.軌道交通BAS系統(tǒng)關鍵技術研究與實踐 項目2006年度江蘇省科技進步獎三等獎2006年度南京市科技進步獎一等獎2.南京地鐵一號線環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）-設計方案 2009年度中國勘察設計協(xié)會建筑智能化專業(yè)優(yōu)秀工程勘察設計一等獎數字城市數字城市E-CITY2021-12-2852n2.3.1典型應用及技術2.3 軌道交通工程應用軌道交通工程應用2.3.1.1 地鐵車站全年溫度控制標準2.3.1.2 大系統(tǒng)通風、空調運行模式2.3.1.3 大系統(tǒng)水系統(tǒng)控制2.

22、3.1.4 優(yōu)化控制管理軟件數字城市數字城市E-CITYn2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準n 合理的設定溫度是自動控制的基礎n 設定溫度提高-不舒適，節(jié)能n 設定溫度降低-舒適，不節(jié)能n 目前的規(guī)范只對車站公共區(qū)的夏、冬季溫度作了規(guī)定n 沒有對過渡季作出規(guī)定 地鐵車站環(huán)境特點地鐵車站環(huán)境特點n 人員密集，且逗留時間短暫的公共場所 n 臨時性的過渡空間 n 乘客衣著受室外氣象條件的影響n 環(huán)境舒適，有利于吸引客流n 環(huán)境舒適，也可能吸引人群滯留n 內部發(fā)熱量大n 主要任務是防止站內溫度過高數字城市數字城市E-CITY地鐵車站設定溫度的基本原則地鐵車站設定溫度的基本原則n 滿足基本的舒適性要求

23、n 夏季，比室外舒適，但長期逗留會感覺較熱n 過渡季，不如室外舒適（偏熱）n 冬季，比室外溫暖n 設定溫度應有利于節(jié)能n 設定溫度應盡量高n2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準數字城市數字城市E-CITY夏季溫度設定值夏季溫度設定值n 采用相對熱舒適指數RWI(Relative Warmth Index) n RWI與熱舒適的對應表舒適性分類 RWI值 暖 0.25 微暖 0.15 舒適 0.08 微涼 0圖1 RWI滿意度曲線00.10.20.30.4020406080100感覺不舒適的比例（RWI值n2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準數字城市數字城市E-CITY典型乘車過程典型乘車過程R

24、WIRWI變化曲線變化曲線圖3.22 乘車過程RWI變化曲線室外出站下車開始候車進站室外上車00.10.20.30.4051015202530時間RWI值n2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準數字城市數字城市E-CITY夏季典型日溫度及夏季典型日溫度及RWIRWI曲線曲線 05101520253035610141822時刻溫度C00.20.40.60.811.2RWI室外溫度室內溫度室外穩(wěn)態(tài)RWI站內穩(wěn)態(tài)RWI圖3.24夏季溫度及RWI曲線（2）n2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準數字城市數字城市E-CITY冬季車站溫度冬季車站溫度 n 冬季車站仍可能過熱n 車站環(huán)境相對封閉n 內部發(fā)熱量大

25、n 乘客衣著較多n 冬季車站也可能過冷n 室外溫度很低n 室內外溫差大，少量通風即可導致車站低溫n2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準數字城市數字城市E-CITY冬季熱舒適指標冬季熱舒適指標n 熱損失率HDR(Heat Deficit Rate) n HDR對時間的積分即熱債n 當人體的熱債達到約100kJ/m2皮膚面積時，會感到冷不適。n 當人體蓄熱量達到100kJ/m2皮膚面積時，將感到熱不適。 n2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準數字城市數字城市E-CITY全年溫度計算全年溫度計算 n 綜合應用兩種指標-5051015202530351月1日4月1日6月30日9月28日12月27日溫度

26、車站溫度上限車站溫度下限白天室外均溫圖3.28 地鐵車站全年溫度曲線（南京）南京全年溫度曲線南京全年溫度曲線n2.3.1 地鐵車站全年溫度控制標準數字城市數字城市E-CITYn 模式1：停運模式n 空調系統(tǒng)所有設備停止運行，用于防止車站溫度過低和防止盤管凍裂。n 模式2：只送不排模式n 空調箱全新風送風，回排風機關閉；新風閥全開，混風閥關閉；依靠出入口排風。n 模式3：只排不送模式n 空調箱停止運行，回排風機運行；混風閥關閉，排風閥全開；冷凍機停止運行，依靠出入口進風。n 模式4：最小新風空調模式n 空調箱送風，回排風機運行；混風閥全開，新風閥和排風閥小開度，冷凍機運行。n2.3.2 大系統(tǒng)通

27、風空調運行模式數字城市數字城市E-CITY控制方法控制方法n 開環(huán)控制：根據不同的室外溫度和客流量，預先制訂一系列運行模式，實際運行中根據轉換條件進行切換。n 閉環(huán)控制：每種運行模式中，根據車站溫度反饋情況，對風機變頻調風量，必要時調整冷凍水供水溫度。n2.3.2 大系統(tǒng)通風空調運行模式數字城市數字城市E-CITY大系統(tǒng)各模式功率比較大系統(tǒng)各模式功率比較各種運行模式風機功率比較256.879.0177.80.050.0100.0150.0200.0250.0300.0空調運行過渡季運行冬季運行功率(kW)n2.3.2 大系統(tǒng)通風空調運行模式數字城市數字城市E-CITYn “變流量，定水溫變流量

28、，定水溫” 方式n 適用范圍：用戶眾多且負荷變化不盡相同n 水系統(tǒng)能耗不隨負荷減小而減小n “定流量，變水溫定流量，變水溫” 方式方式n 適合地鐵大系統(tǒng)（多空調機組負擔同一空間）n 減少二通調節(jié)閥的使用n 簡化系統(tǒng)，避免控制耦合n 冷凍水出水溫度由軟件確定n 不會增加水系統(tǒng)能耗n2.3.3 大系統(tǒng)水系統(tǒng)運行模式數字城市數字城市E-CITY在工藝設計基礎上的優(yōu)化控制在工藝設計基礎上的優(yōu)化控制 n 地鐵通風空調優(yōu)化控制軟件（Environment Control System，簡稱EnCs） n 地鐵空調在線實時識別優(yōu)化控制 n 根據以前的運行方式和相應的實測溫度變化情況，辨識并修正的地鐵傳熱模型 n 以修正后的模型來預測在各種不同通風方案和列車運行制度下地鐵熱環(huán)境的變化情況，再通過綜合評價的方法對各種通風方案進行評價，找出最優(yōu)的運行方案 n2.3.4 優(yōu)化控制管理軟件數字城市數字城市E-CITY地鐵設備運行管理軟件地鐵設備運行管理軟件 n Equipment Man