CN101169106A - 建筑智能分布复合式能源*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种用于建筑的智能分布复合式能源***，也称建筑智能分布复合式能源***。该***中，以可再生能源为基础、以传统能源为后备、使用分布及复合方式组成***，并由智能控制***根据可再生能源优先、智能化控制的原则控制各种能源的启用、组合、切换、停止等，控制能源设备的开启顺序、数量等。

Description

建筑智能分布复合式能源***
技术领域
本发明涉及一种智能分布复合式能源***，更具体地说，涉及一种用于建筑的智能分布复合式能源***。
背景技术
能源是人类生存和社会发展的原动力和基本要素。随着社会经济的飞速发展，能源日益成为影响经济继续健康发展的瓶颈。
目前全世界都在推动新一代的能源***，它主要具备这样的特点：能源多样化、可再生能源优先、冷热电***联产、智能化控制和信息化管理、网络化、绿色和环保。这种新能源***也称为智能分布复合式能源***。
在形态上，智能分布复合式能源***根据用户用能性质、资源配置等不同情况，将风力发电、太阳能发电、太阳能热水、地源和空气源热泵热水、太阳能制冷、地源和空气源热泵制冷与各种传统的能源结成；发电***，制热制冷***。或叫做建筑冷、热、电联供***。以分布和靠近用户中心的方式布局，减少电力长途运输及高低压变配电的成本和损耗。冷热***也同样如此，以分布方式布局可以大大减少管网成本和途中损耗。更重要的意义是：该***给用户带来安全方便的能源，当大面积停电等意外发生，它可以继续保证用户的基本工作、生活需求。
在因特网和智能计算机的优化运行调度下，智能分布复合式能源***进一步与智能家用电器实现协同优化，实现最小范围的优化调度。并利用低谷电力资源为用户的交通工具蓄电、储氢，实现燃气、电力、供暖、制冷和生活热水的供需平衡，使各***都达到最优效益状态，以降低能源***代价。
但是，把可再生能源***应用到建筑中，特别是应用到民用建筑中，会遇到一些困难和问题：
首先，民用建筑、特别是住宅小区的能耗本身具有的特点如耗能位置分散、时间不集中等，以及小区本身的布局、景观、绿色规划等，这些因素给实施绿色能源***带来了难度。
其次，民用建筑所在地的自然地形、当地气象、水文、地址条件的差异化，给能源结构的优化配置、能源中心的产能方式和各种能源的比例关系的确定带来了困难。
第三，可再生能源具有不稳定性和分散性的缺点。要克服这些缺点，则易导致一次投入设备负荷偏大，造价偏高，***各自独立，资源不能共享。
第四，可再生能源与传统能源的综合利用是一个***工程。初期投入比传统能源***的投入大。为了达到资源最大化以及综合效益最大化，在一次投入时，必须在低成本、高产出的原则下，优化设备配置，尽可能做到***综合、管网综合、设备综合；在投入时，应当充分发挥智能***的调节作用，减少设备重复投入。在极端不利的气候条件下，适当使用传统能源***可能是最好的选择。这就要求在实施智能分布复合式能源***时，必须使智能***准确控制可再生能源***与传统能源***之间的最佳平衡点。实现设备投入最少，节能效益最大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术在建筑中应用各自独立的可再生能源***和传统能源***的缺陷，提供一种综合解决的方案。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种建筑分布复合式能源***。该***中，以可再生能源为基础、以传统能源为后备、使用分布及复合方式组成结构，并由智能控制***根据可再生能源优先、智能化控制的原则控制各种能源的启用、组合、切换、停止等，控制能源设备的开启顺序、数量等。
该***中包含楼宇智能控制***(建筑或小区中央设备控制)和家庭智能控制***(室内环境控制)。楼宇智能控制***包含小区发电***、中央热水、采暖、空调***智能管理，小区给排水、变配电、电梯***智能管理。采用BACnet通讯协议接口、485总线。家庭智能控制***包含家庭环境温湿度、新风控制，家庭电器灯光、安全防范控制，家庭场景控制。
该***具体分为：建筑分布复合式可再生能源发电***、建筑分布复合式可再生冷热能源联供***和家庭环境控制***。
它的***构成为：采用楼宇智能控制***与中央能源设备组成一个建筑或小区的宏观控制***，采用家庭智能控制***与家庭能源电器设备组成一个微观控制***，在以上二个***中均可包含一个规模不同的分布复合式发电***，以上各***之间无缝连接。
它的技术特点：
1能源使用的顺序、数量控制原则
2能源构成的比例优化原则
3***综合、管网综合、设备综合使投入最少，收效最大的优化原则
4学科综合、技术综合，从建筑规划设计开始就充分利用建筑朝向、建筑小气候将太阳能、风力发电等可再生能源科技、建筑学、电子信息技术、智能控制技术综合规划利用的原则
附图说明
附图是建筑智能分布复合式能源***网络图，从图中可以看到；该***是由二条主干网络-楼宇智能控制***和家庭智能控制***所组成。两个主干网络有各自不同的功能，同时又无缝连接。楼宇***是建筑、小区的中央设备控制，家庭***是家庭或小面积环境内的设备控制。它们都包含了空调，热水、灯光、变配电及安全防范等。所不同是楼宇***中包含了一个复合式发电***，该***将与变配电***有机连接。
具体实施方式
建筑分布复合式可再生能源发电***的技术方案是：
1当需要的负载功率为100％时，建筑风力发电约占60％，建筑太阳能光伏发电10％或加上建筑重力下降发电30％，电梯/污水下降重力发电(当建筑具有电梯或高层建筑的污水管道)，或其它类发电。最少具有二项以上可再生能源为首选，传统市电作为补充。当可再生能源的发电不足以供应负载时，控制***可自动切换到市电。
2建筑发电由逆变器将直流电转换成交流电尽可能靠近设备负载并直接对负载供电。并以传统市电作为补充。
3将用电低谷时多余的电进行电解转换，将产生的氢气加以储存，等用电高峰时发电使用。或控制***自动启动水泵，将多余电力用来抽水蓄能。或将电转换成热能加以利用。
4当用电高峰和风力较少时，建筑或风电机组智能集风体将自动展开到最佳最大状态，使风力发电达到最佳值。当风力较大时，建筑或风电机组智能集风体将根据风力强度和风电机的转速，自动调整集风体的面积、角度到最适宜状态。
5建筑智能集风体为屋顶、建筑转角或建筑上的洞口、二建筑之间的空隙。设置风力发电机组的位置，在机组上预先设置的智能型，可改变角度的电动挡板，它即是建筑的景观，又是风电机组的集风体，巨大的由纤维或固定板块组成的水平或垂直集风体是由智能控制器带动工作，它根据风力发电机组的转速或风速探感器发回的信号同步工作，根据风力的大小和发电机的转速改变垂直集风体的面积大小或水平集风体的角度，同时结合建筑的体形，建筑风的分布规律使该发电机组的合理布置，如设置在二建筑之间或建筑屋顶、转角处或广场，实现无自然风可以发电，发电机微风可以启动，小风变大风，可大大提高发电效率。
6智能控制***包括传感***和设定好的软件模式，智能控制***根据传感器传递过来的信号以及设定好的软件模式对设备的开启/关闭顺序、数量进行控制。
7包含一个规模适宜的蓄电***和控制***
建筑分布复合式可再生冷热能源联供***的技术方案是：
1能源结构的生态型配置，根据能源产能位置和能源负荷位置，合理均衡地安排能源***，合理地配置能源结构，优化的能源配置顺序。
2采用楼宇智能控制***对其进行闭环//开环自动控制，以求达到节能最大化。3太阳能中央热水/太阳能空调与水源或土壤源或空气源热泵组成复合冷热联供***，以热力管网或燃气锅炉作为后备补充。
4各设备以分布方式靠近用热用冷负荷中心。
5***优先使用太阳能，此能源接近临界时，自动启动热泵，再次接近临界时，自动启动后备能源。
6利用峰谷电价差，在夜间谷电期间利用热泵制冷或制热加以储存，供白天峰电期间使用，由此可以减少一次设备投资，实现节能节钱。
7智能控制***包括传感***和设定好的软件模式，智能控制***根据传感器传递过来的信号以及设定好的软件模式对设备的开启/关闭顺序、数量进行控制。
家庭环境控制***的技术方案是：
1包含一个适宜规模的建筑分布复合式可再生能源发电***和一个适宜规模的建筑分布复合式可再生冷热能源联供***。此二***在此不再重述。
2在发电***中增加健身器械发电和水龙头微型发电送往蓄电***。该***和发电机组是家庭独立***。
3在冷热能源联供***中增加室内环境温湿度、有害气体探感***与控制***连接，在闭环控制条件下，自动按照预先设置运行。
4在冷热能源联供***中有一个室内新风控制***，在室外空气适宜和室内空气质量不能达到要求时，开启此***进行室内换气，在室外空气不能达到要求时，可以进行予处理，如加温、降温、加湿干燥，保证室内空气质量，减少能源损耗。
5在冷热能源联供***中有各类能源的计量设备，数字水表、电表、气表。
6在冷热能源联供***中有二次利用水箱，该水箱悬挂于靠近便器的洗脸池下，用于将洗涤用水冲洗马桶。
7有一个家庭灯光、电器、安防的综合智能控制***，有闭环和开环控制。

Claims (10)

1.一种建筑智能分布复合式能源***，该***包括智能控制***以及两种以上的能源，其特征在于，该***以可再生能源为基础，以传统能源为后备，且多以分布方式和复合方式布置，根据建筑项目的要求因地制宜地选择最优的能源组合方案；所述智能控制***控制该能源组合方面中的多种能源设备同时或顺序工作、闭环和开环控制各种能源的产生数量、时间、切换，使各能源***和谐有序及节能环保。
2.根据权利要求1所述的建筑智能分布复合式能源***，其特征在于，该***中制冷/制热设备优先使用的能源顺序是太阳能、浅地层能源热泵、空气源热泵；燃气或热力管网，生活热水的优先使用能源是太阳能、浅地层能源热泵、空气源热泵、燃气或电加热。上述能源设备以分布方式靠近用户布置，直接切入用户到每个家庭/单栋楼房/单个区域。节省管网投资及能量损失，并便于管理核算。
3.根据权利要求1或2所述的建筑智能分布复合式能源***，其特征在于，该***包括建筑的可再生能源分布复合式冷热联供如-太阳能热水、地源热泵、空气源热泵、燃气锅炉或热力管网及可再生能源分布复合式发电***。蓄冷蓄热***和中央楼宇控制***及智能家庭控制***。
4.根据权利要求3所述的建筑智能分布复合式能源***，其特征在于，所述能源***包括分布复合式发电***，所述分布复合式发电***包括建筑风力发电***、太阳能光伏发电、城市垃圾及粪便产沼气发电、电梯/污水下降重力发电及市电作为后备电源或者他们的任意组合。上述发电设备以分布方式靠近用户布置，直接切入电网。节省电力的远距离运输及变配电投资。
5.根据权利要求4所述的建筑智能分布复合式发电***，其特征在于，所述风力发电***由一种水平旋转或其他形式的扇叶组成的的一台或多台发电机联网而成，这种发电机搭配灵活，它可多台垂直摆放或水平摆放或单台为独户分体摆放，可根据建筑规划将风机设置在特定的位置，利用建筑小气候、配合建筑智能集风体，改变风力的密度及启动路线，实现从一级到十二级均可发电，将风能的利用率提高到60％以上。
6.根据权利要求5所述的智能集风体，其特征在于，巨大的由纤维或固定板块组成的水平或垂直集风体是由智能控制器带动工作，它根据风力发电机组的转速或风速探感器发回的信号同步工作，根据风力的大小和发电机的转速改变垂直集风体的面积大小或水平集风体的角度，同时结合建筑的体形，建筑风的分布规律使该发电机组的合理布置，如设置在二建筑之间或建筑屋顶、转角处，实现无自然风可以发电，发电机微风可以启动，小风变大风，提高发电效率。
7.根据权利要求4所述的建筑智能分布复合式能源***，其特征在于，所述建筑重力发电是利用建筑污水/电梯和安装在建筑内的重力发电设备利用污水电梯下降重力带动发电设备或助力给中立发电设备进行发电。小水利发电***利用小区的标高位差、楼房高位水箱、家庭的水龙头的管网压力及峰谷电价差进行发电和节能、节钱。
8.根据权利要求1或2所述的建筑智能分布复合式能源***，其特征在于，所述智能控制***包括传感***和设定好的软件模式，智能控制***根据传感器传递过来的信号以及设定好的软件模式对设备的开启/关闭顺序、数量进行控制。
9.根据权利要求8所述的建筑智能分布复合式能源***，其特征在于，所述软件模式被设置成可再生能源为主、传统能源为辅。
10.根据权利要求8所述的建筑智能分布复合式能源***，其特征在于，所述的控制至少分为三级：一级为单台设备内的变频控制；二级为在一组设备内的智能控制，即根据需求决定开启的数量；三级为在一个项目上的智能控制，即当一组设备达到极限时，可由临近的设备组进行支援。
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