CN110161863A - 一种建筑机电设备***调控优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑机电设备***调控优化方法，包括以下步骤：步骤一、采集建筑中各设备监测数据以及室内环境场数据；步骤二、将采集的数据按照设备类型存储在数据库中；步骤三、根据当前环境，通过DeST模型算法获得设备运行的目标状态，将设备实际运行状态与目标状态进行对比分析，并调整设备运行状态接近于目标状态；步骤四、基于历史能耗数据形成各项设备的能耗基准线；步骤五、将设备实际运行监测能耗数据与能耗基准线进行比对，得到总能耗的最佳阈值；步骤六、利用最佳阈值范围形成设备运行曲线，并依据设备运行曲线调控设备运行。本发明可以降低建筑设备的能耗，有利于提高节能减排效果。
Description
技术领域
本发明涉及大型公共建筑节能技术领域，尤其是一种建筑机电设备***调控优化方法。
背景技术
近年来，建筑能耗已与工业能耗、交通能耗并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升呈急剧上扬趋势。建筑能耗约占全社会总能耗的30％，其中，最主要的是采暖和空调。据统计，大型公共建筑建筑面积占不到城镇建筑总量的4％，但是却消耗了建筑能耗总量的22％，根据我国目前建筑的实际情况，对既有大型公共建筑进行节能改造在节能减排方面具有很大的潜力。
目前，超过70％的大型公共建筑没有专职的节能管理人员，企业内部普遍没有建立相应的能源管理制度，不能及时掌握能源的整体消耗情况，对主要用能设备的运行调节和节能状况也未能及时把握。随着人们节能减排意识的提高，以及全球气候变暖的影响，降低建筑整体能耗显然十分重要。
鉴于此提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种的建筑机电设备***调控优化方法，在满足建筑功能的前提下，使建筑能效得到提升，降低建筑能耗总量。
为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：
一种建筑机电设备***调控优化方法，包括以下步骤：
步骤一、采集建筑中各设备监测数据以及室内环境场数据；
步骤二、将采集的数据按照设备类型存储在数据库中；
步骤三、根据当前环境，通过DeST模型算法获得设备运行的目标状态，将设备实际运行状态与目标状态进行对比分析，并调整设备运行状态接近于目标状态；
步骤四、基于历史能耗数据形成各项设备的能耗基准线；
步骤五、将设备实际运行监测能耗数据与能耗基准线进行比对，得到总能耗的最佳阈值，并结合室内环境舒适度需求，对最佳阈值进行调整；
步骤六、利用调整后的最佳阈值范围形成设备运行曲线，并根据设备调控结果反馈及当地气象参数对设备运行曲线进行不断优化，并依据优化后的设备运行曲线调控设备运行。
进一步，所述步骤一中，
采集的设备监测数据包括，中央空调***中制冷主机压缩机电耗、压缩机转速、电压、电流、冷冻水流量、冷却水流量、蒸发器进出水温度、冷凝器进出水温度；水泵电耗、水泵电机转速、电压、电流、水泵进出口压力、供水干管和回水干管温度信号；末端空气处理机组风阀开度、水阀开度、电耗；排风机电耗、排风机电机转速、电压、电流；
所述室内环境场数据包括室内温度、湿度、PM2.5浓度、二氧化碳浓度。
进一步，所述步骤二中，采集的数据依次通过数据采集网关、路由器上传至服务器，并存储在数据库中。
进一步，所述步骤三中，DeST模型算法的输入量不断根据环境状态的变化进行调整。
进一步，所述步骤三中，调节调整设备运行状态包括压缩机转速调节，冷冻水流量调节，冷却水流量调节，水泵电机转速调节，末端空气处理机组风阀开度调节，水阀开度调节，排风机电机转速调节。
进一步，所述步骤五中将设备实际运行监测能耗数据与能耗基准线进行比对的过程为，
S1、将设备实际运行监测能耗数据与去年同期时的能耗数据进行比对；
S2、将设备实际运行监测能耗数据与最近采集的能耗数据进行比对；
S3、将S1和S2比对结果的能耗最低点作为最佳阀值。
进一步，所述数据采集采用多路模拟开关通道同步技术，多路传感器或电压经模拟开关芯片连接到***的输入点，然后由AO口发出的脉冲与***数据采集时刻保持同步，从而实现扩展数据采集。
采用本发明的技术方案后，带来以下有益效果：
本发明随着工作时间的延长，将逐渐寻找到设备能耗的最低点，在满足人们对室内环境要求的同时降低建筑设备的能耗，起到了节能效果，并具有良好的推广应用效果，为建筑节能提供了切实可行的方法。
附图说明
图1：本发明的流程示意图；
图2：本发明的***框图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，一种建筑机电设备***调控优化方法，包括以下步骤：
步骤一、采集建筑中各设备监测数据以及室内环境场数据；
步骤二、将采集的数据按照设备类型存储在数据库中，所述数据库用于设备实时基础运行数据的查询及维护，并为建筑机电设备***调控提供数据支撑；
步骤三、根据当前环境，通过DeST模型算法获得设备运行的目标状态，所述目标状态包含设备运行状态和能耗，将设备实际运行状态与目标状态进行对比分析，并调整设备运行状态接近于目标状态；设备在刚开始运行时，会处于能耗较高的状态(如以全功率运行)，通过与目标状态对比，可以获得控制设备运行的最佳运行模型库，用于前期指导调控设备的运行状态，降低设备能耗；
步骤四、基于历史能耗数据形成各项设备的能耗基准线，所述能耗基准线反映出设备能耗量随时间的变化，可以通过按照固定的时间间隔对设备能耗进行采样的方式建立起能耗基准线；
步骤五、将设备实际运行监测能耗数据与能耗基准线进行比对，得到总能耗的最佳阈值，并结合室内环境舒适度需求，对最佳阈值进行调整，所述最佳阀值代表设备能耗最低点；
步骤六、利用调整后的最佳阈值范围形成设备运行曲线，并根据设备调控结果反馈及当地气象参数对设备运行曲线进行不断优化，得到设备的最佳运行曲线，设备最佳运行曲线建立后，便可以按照设备最佳曲线的相应参数调整设备运行状态，降低设备能耗，达到节能目的。
具体地，所述步骤一中，采集的设备监测数据包括，中央空调***中制冷主机压缩机电耗、压缩机转速、电压、电流、冷冻水流量、冷却水流量、蒸发器进出水温度、冷凝器进出水温度；水泵电耗、水泵电机转速、电压、电流、水泵进出口压力、供水干管和回水干管温度信号；末端空气处理机组风阀开度、水阀开度、电耗；排风机电耗、排风机电机转速、电压、电流。
所述室内环境场数据包括室内温度、湿度、PM2.5浓度、二氧化碳浓度。
结合图2所示，上述数据通过传感器采集后，经过数据采集网关、路由器上传至服务器，并存储在数据库中。所述数据采集采用多路模拟开关通道同步技术，多路传感器或电压经模拟开关芯片连接到***的输入点，然后由AO口发出的脉冲与***数据采集时刻保持同步，从而实现扩展数据采集。
所述服务器包括，数据预处理模块、数据拆分模块、数据计算模块和数据库，所述数据预处理模块对采集的数据进行过滤，去除异常数据，所述数据拆分模块将采集的数据进行拆分分类，所述数据计算模块用于对数据进行对比分析，上述数据可以通过客户端进行显示。
优选地，所述步骤三中，DeST模型算法的输入量不断根据环境状态的变化进行调整，当环境条件发生变化时，相应的输入DeST模型的自变量也发生变化，使得DeST模型的输出结果更加准确。通过DeST模型算法，可以计算出使设备满足室内需求的最佳运行范围数据，为指导设备的调整提供方向。
所述DeST模型算法是建筑热环境设计模拟工具包(Designer′s SimulationToolkit)的简称，它是清华大学建筑技术科学系建筑环境与设备研究所十几年科研成果的结晶，是用于建筑热环境设计模拟分析的软件平台。DeST在开发过程中始终以更好地将模拟技术应用于建筑和建筑环境控制***的分析、研究和设计为宗旨，因此它是广大建筑设计师及相关研究人员用于模拟、分析及解决建筑和空调***的实际问题的有力工具。
具体地，所述步骤三中，调节调整设备运行状态包括压缩机转速调节，冷冻水流量调节，冷却水流量调节，水泵电机转速调节，末端空气处理机组风阀开度调节，水阀开度调节，排风机电机转速调节。如在调优前，室外温度为27℃～28℃，室内环境场温度为24.5℃～25.7℃，环境场温度垂直分布差异大，呈下冷上热现象，基于此，采用DeST模型算法，假定环境场温度目标值为25℃(＜设计值26℃)，然后关闭新风阀，经测试环境场二氧化碳浓度为600ppm(＜1000ppm)，之后调节供水温度为8.9℃，然后调节各层水阀开度(低层水阀开度为0～20％，高层水阀开度为30％～100％，水阀开度按楼层由低到高梯次增大)；调优后，室外温度27℃～28℃，室内环境场温度为24.5℃～25℃；通过上述调节，提升了供水温度，降低压缩机做功，降低电耗；水阀开度关小，调节了水力平衡，降低冷冻水泵电耗；环境场温度垂直分布均匀，舒适度提升。
在设备运行一定周期后，基于历史能耗数据形成各项设备的能耗基准线，然后执行所述步骤五，将设备实际运行监测能耗数据与能耗基准线进行比对，具体比对过程为，
S1、将设备实际运行监测能耗数据与去年同期时的能耗数据进行比对；
S2、将设备实际运行监测能耗数据与最近采集的能耗数据进行比对；
S3、将S1和S2比对结果的能耗最低点作为最佳阀值。
上述比对过程是不断自寻优的过程，在设备经过长时间的运行后，将找到一个最接近理想状态的能耗最低点，使设备的能耗达到最低。
综上所述，本发明先通过DeST模型算法获得目标状态，为调整设备运行状态提供思路，获得实现***自动控制的设备最佳运行范围数据，随着设备的长时间运行，不断积累相应的运行数据，并建立起能耗基准线，通过将设备的实时能耗与能耗基准线对比，获得最佳阀值，利用最佳阀值范围形成设备运行曲线，最终依据优化后的设备运行曲线调控设备运行。
以上所述为本发明的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种建筑机电设备***调控优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、采集建筑中各设备监测数据以及室内环境场数据；
步骤二、将采集的数据按照设备类型存储在数据库中；
步骤三、根据当前环境，通过DeST模型算法获得设备运行的目标状态，将设备实际运行状态与目标状态进行对比分析，并调整设备运行状态接近于目标状态；
步骤四、基于历史能耗数据形成各项设备的能耗基准线；
步骤五、将设备实际运行监测能耗数据与能耗基准线进行比对，得到总能耗的最佳阈值，并结合室内环境舒适度需求，对最佳阈值进行调整；
步骤六、利用调整后的最佳阈值范围形成设备运行曲线，并根据设备调控结果反馈及当地气象参数对设备运行曲线进行不断优化，并依据优化后的设备运行曲线调控设备运行。
2.根据权利要求1所述的一种建筑机电设备***调控优化方法，其特征在于：所述步骤一中，
采集的设备监测数据包括，中央空调***中制冷主机压缩机电耗、压缩机转速、电压、电流、冷冻水流量、冷却水流量、蒸发器进出水温度、冷凝器进出水温度；水泵电耗、水泵电机转速、电压、电流、水泵进出口压力、供水干管和回水干管温度信号；末端空气处理机组风阀开度、水阀开度、电耗；排风机电耗、排风机电机转速、电压、电流；
所述室内环境场数据包括室内温度、湿度、PM2.5浓度、二氧化碳浓度。
3.根据权利要求1所述的一种建筑机电设备***调控优化方法，其特征在于：所述步骤二中，采集的数据依次通过数据采集网关、路由器上传至服务器，并存储在数据库中。
4.根据权利要求1所述的一种建筑机电设备***调控优化方法，其特征在于：所述步骤三中，DeST模型算法的输入量不断根据环境状态的变化进行调整。
5.根据权利要求1或4所述的一种建筑机电设备***调控优化方法，其特征在于：所述步骤三中，调节调整设备运行状态包括压缩机转速调节，冷冻水流量调节，冷却水流量调节，水泵电机转速调节，末端空气处理机组风阀开度调节，水阀开度调节，排风机电机转速调节。
6.根据权利要求1所述的一种建筑机电设备***调控优化方法，其特征在于：所述步骤五中将设备实际运行监测能耗数据与能耗基准线进行比对的过程为，
S1、将设备实际运行监测能耗数据与去年同期时的能耗数据进行比对；
S2、将设备实际运行监测能耗数据与最近采集的能耗数据进行比对；
S3、将S1和S2比对结果的能耗最低点作为最佳阀值。
7.根据权利要求1所述的一种建筑机电设备***调控优化方法，其特征在于：所述数据采集采用多路模拟开关通道同步技术，多路传感器或电压经模拟开关芯片连接到***的输入点，然后由AO口发出的脉冲与***数据采集时刻保持同步，从而实现扩展数据采集。
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