公共建筑供熱節(jié)能控制措施研究

秦軍如+雷國華+吳婭軍

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國建筑行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。與此同時(shí)，公共建筑節(jié)能控制已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。公共建筑供熱節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)化、綜合化的工程，應(yīng)該采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，在有效控制資金投入的基礎(chǔ)上，提高供熱效率，最大限度地取得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：公共建筑；供熱節(jié)能；控制措施；供熱系統(tǒng)改造

中圖分類號：TU832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0075-03

1 概述

我國市場經(jīng)濟(jì)體制不斷成熟，建筑行業(yè)如同雨后春筍般的“茁壯成長”，特別是公共建筑的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國大型公共建筑正在以每天5%的速度發(fā)展，其占地面積是居住面積的8～10倍左右，而且這個(gè)數(shù)據(jù)還將進(jìn)一步提高。公共建筑節(jié)能減排已經(jīng)成為了我國公共建筑改革的一個(gè)重要方向。公共建筑供熱作為建筑能源消耗的重要方面，其獨(dú)特運(yùn)行規(guī)律和工作時(shí)間為節(jié)能減排提供了理論上的可能。筆者根據(jù)多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體實(shí)際工程案例，首先講述了當(dāng)前公共建筑供熱情況，然后講述了供熱系統(tǒng)的具體改造措施，再然后講述了一種GPRS和單片機(jī)結(jié)合的公共建筑供熱節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，最后對節(jié)能效果進(jìn)行了分析，具有一定實(shí)際參考意義和借鑒價(jià)值。

2 實(shí)際案例概述

某公共建筑是典型的高層建筑，占地面積為36000m2，地上24層，地下3層，建筑整體供熱面積達(dá)到240000m2，建筑功能為政府辦公。公共建筑位于我國華北平原，氣候冬冷夏熱，全年最低氣溫在1～2月份，最低氣溫為-8℃左右，每年大約有一個(gè)月的土地凍結(jié)時(shí)間。本建筑通過改造進(jìn)行供熱節(jié)能控制，并且取得了良好的效果。

3 公共建筑具體供熱狀況

本工程大廈內(nèi)部采用以風(fēng)機(jī)盤管為主的供熱系統(tǒng)，同時(shí)在每層設(shè)置散熱器。其中大廈內(nèi)部環(huán)境溫度控制應(yīng)該滿足以下條件：辦公室溫度≥18℃，會(huì)議室溫度≥16℃。大廈室內(nèi)供暖供應(yīng)方式和建筑構(gòu)造密不可分，本建筑大廈地上24層，每一層都配置了風(fēng)機(jī)盤管、暖氣片和新風(fēng)機(jī)組，具體情況如表1所示。

本大廈地下一層設(shè)置了換熱站，其中流量計(jì)設(shè)置在一次側(cè)，定流量系統(tǒng)設(shè)置在二次側(cè)，同時(shí)和固定功率二級泵相互結(jié)合，設(shè)置了自動(dòng)調(diào)節(jié)的閥門。大廈休息室和衛(wèi)生間采用散熱器供熱系統(tǒng)。供熱系統(tǒng)供熱量由機(jī)房的工作人員手動(dòng)操作，相關(guān)判定值應(yīng)該和二次側(cè)水溫相互結(jié)合，數(shù)據(jù)抄寫和設(shè)定都是通過人工進(jìn)行的。

4 公共建筑供熱系統(tǒng)改造措施

4.1 系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)整體框架

公共建筑供熱系統(tǒng)改造是在原有供熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，首先要保證建筑整體供熱性能，并且控制好供熱點(diǎn)。這并不是傳統(tǒng)意義上的人工控制，而是一種自動(dòng)控制的按需供熱。整個(gè)改造過程中還附加了自我學(xué)習(xí)功能。具體系統(tǒng)圖如圖1所示：

圖1 改造后的大廈供熱系統(tǒng)

如圖1所示，改造過后的系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：中央控制機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場控制器、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場檢測儀表。其中中央控制機(jī)構(gòu)是核心和大腦，現(xiàn)場控制器是信號搜集和整理發(fā)送的中轉(zhuǎn)站，現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行指令的手腳，現(xiàn)場檢測儀表是采集數(shù)據(jù)的“五官”。具體功能如表2

所示。

4.2 控制模式的設(shè)定

4.2.1 控制模式設(shè)定原則。系統(tǒng)改造之后需要設(shè)定控制模式，良好的控制模式設(shè)定能夠提高供熱效率，最終達(dá)到節(jié)能減排的效果。主要可以分為以下三種供熱模式：工作模式、周末模式和特殊模式。其中工作模式主要工作在周一到周五，周末模式工作在周末，特殊模式要根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定，比如節(jié)假日的模式設(shè)定。其中周末模式下相關(guān)供熱閥門應(yīng)該小于工作模式下的供熱閥門。

此外，根據(jù)不同條件判斷可以設(shè)置不同供熱模式，比如可以根據(jù)溫度或者供熱熱量等條件控制供熱模式。手動(dòng)控制模式是不能夠省略和忽視的，手動(dòng)控制模式應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是在消除危險(xiǎn)的時(shí)候，手動(dòng)控制的優(yōu)先級應(yīng)該控制在較高的“層次”，保證系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行。系統(tǒng)改造過程中難以避免地要遇到諸多安裝問題，相關(guān)設(shè)備安裝過程中應(yīng)該綜合考慮工程的具體情況，保證設(shè)備安裝不會(huì)影響到其他設(shè)備運(yùn)行，而且要保證其他設(shè)備不會(huì)影響改造設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.2.2 控制模式具體設(shè)定?？刂颇Ｊ降脑O(shè)定到本工程中具體如下：

（1）工作模式設(shè)定，工作時(shí)間：7∶30～18∶00，溫度控制在20℃，此外的下班時(shí)間應(yīng)該保證各種管道中的有效流量水流。為了杜絕新風(fēng)溫度過低對系統(tǒng)設(shè)備造成影響，所以可以適當(dāng)提高供熱熱量，比如提高到24℃。

（2）周末模式，周末屬于非工作日，溫度可以適當(dāng)降低，只要保證供熱管道內(nèi)部蘊(yùn)含少量熱水水流就好。

（3）特殊模式，例如節(jié)假日大廈內(nèi)部召開聯(lián)歡晚會(huì)，供熱時(shí)間應(yīng)該適當(dāng)增強(qiáng)，又如節(jié)假日但是有少量工作人員進(jìn)行工作，應(yīng)該采用局部供暖方式進(jìn)行供暖，使得供暖更加人性化、更加合理化。

5 公共建筑供熱監(jiān)控系統(tǒng)

公共建筑供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造之后，還應(yīng)該設(shè)置一套更為先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)。本文提出了一種新型監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過和改造后的系統(tǒng)相互結(jié)合工作，節(jié)能效果更為明顯。監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5.1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件的構(gòu)成

監(jiān)控系統(tǒng)硬件采用新型的單片機(jī)技術(shù)，通過擴(kuò)展設(shè)置輔助模塊，能夠采集現(xiàn)場模擬量和數(shù)字量。根據(jù)具體監(jiān)控對象設(shè)置不同的監(jiān)控點(diǎn)，最好能夠和改造后的系統(tǒng)相互呼應(yīng)。軟件開發(fā)采用VB，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的二次開發(fā)，通過形象生動(dòng)的文字圖片和曲線實(shí)現(xiàn)界面優(yōu)化控制，而且支持以太網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)改造的無縫融合，同時(shí)方便控制設(shè)備相互連接成網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控功能。

圖2 公共建筑供熱監(jiān)控系統(tǒng)

5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成

GPRS是一種分組交換數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的可靠性傳送，并且資金投入較少，十分適合遠(yuǎn)程的無線數(shù)據(jù)傳送。供熱系統(tǒng)改造過程中，其布線十分復(fù)雜，應(yīng)該綜合考慮多方面因素，做到統(tǒng)籌兼顧，未雨綢繆。所以為了減少布線，采用GPRS通信是十分明智的選擇。

數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵所在，數(shù)據(jù)庫構(gòu)成應(yīng)該和節(jié)能算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。數(shù)據(jù)庫作用并不僅僅用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且可以通過數(shù)據(jù)讀取分析來進(jìn)行節(jié)能狀況分析。

6 節(jié)能效果分析

圖3 耗能對比圖

大廈供熱系統(tǒng)經(jīng)過改造之后投入運(yùn)行，并且取得了良好的節(jié)能效果。試驗(yàn)日期是從2012年1月29日到2月5日。試驗(yàn)階段天氣狀況良好，室外最低溫度為-12℃，最高氣溫為1℃。在不使用改造的系統(tǒng)時(shí)間段內(nèi)，平均消耗熱能夠達(dá)到42.34W/m2，而采用改造后供熱系統(tǒng)之后，單位面積耗能能夠降低到32.46W。耗能對比圖如圖3所示。

通過分析圖3，我們可以得出，供熱系統(tǒng)經(jīng)過改造之后，供熱性能得到了長足提高，供熱轉(zhuǎn)換效率得到了大大的提高和增長。

7 結(jié)語

綜合上述，公共建筑供熱系統(tǒng)是較大的能源消耗系統(tǒng)，不僅和建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且和運(yùn)行方式與模式控制有關(guān)。合理使用供熱設(shè)備、提高熱轉(zhuǎn)換效率是供熱系統(tǒng)改造的核心和關(guān)鍵部分。只有做好規(guī)劃，將規(guī)劃落實(shí)到實(shí)處才能達(dá)到節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 史登峰，李琳.公共建筑供熱節(jié)能控制[J].區(qū)域供

熱，2010，（6）：11-14.

[2] 劉賀明.深化供熱體制改革，促進(jìn)供熱節(jié)能[J].區(qū)域

供熱，2009，（3）：1-4.

[3] 河北工業(yè)大學(xué)，石家莊工大科雅能源技術(shù)有限公司.

一種實(shí)時(shí)熱量分?jǐn)傃b置：中國，ZL201020209004.endprint

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國建筑行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。與此同時(shí)，公共建筑節(jié)能控制已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。公共建筑供熱節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)化、綜合化的工程，應(yīng)該采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，在有效控制資金投入的基礎(chǔ)上，提高供熱效率，最大限度地取得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：公共建筑；供熱節(jié)能；控制措施；供熱系統(tǒng)改造

中圖分類號：TU832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0075-03

1 概述

我國市場經(jīng)濟(jì)體制不斷成熟，建筑行業(yè)如同雨后春筍般的“茁壯成長”，特別是公共建筑的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國大型公共建筑正在以每天5%的速度發(fā)展，其占地面積是居住面積的8～10倍左右，而且這個(gè)數(shù)據(jù)還將進(jìn)一步提高。公共建筑節(jié)能減排已經(jīng)成為了我國公共建筑改革的一個(gè)重要方向。公共建筑供熱作為建筑能源消耗的重要方面，其獨(dú)特運(yùn)行規(guī)律和工作時(shí)間為節(jié)能減排提供了理論上的可能。筆者根據(jù)多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體實(shí)際工程案例，首先講述了當(dāng)前公共建筑供熱情況，然后講述了供熱系統(tǒng)的具體改造措施，再然后講述了一種GPRS和單片機(jī)結(jié)合的公共建筑供熱節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，最后對節(jié)能效果進(jìn)行了分析，具有一定實(shí)際參考意義和借鑒價(jià)值。

2 實(shí)際案例概述

某公共建筑是典型的高層建筑，占地面積為36000m2，地上24層，地下3層，建筑整體供熱面積達(dá)到240000m2，建筑功能為政府辦公。公共建筑位于我國華北平原，氣候冬冷夏熱，全年最低氣溫在1～2月份，最低氣溫為-8℃左右，每年大約有一個(gè)月的土地凍結(jié)時(shí)間。本建筑通過改造進(jìn)行供熱節(jié)能控制，并且取得了良好的效果。

3 公共建筑具體供熱狀況

本工程大廈內(nèi)部采用以風(fēng)機(jī)盤管為主的供熱系統(tǒng)，同時(shí)在每層設(shè)置散熱器。其中大廈內(nèi)部環(huán)境溫度控制應(yīng)該滿足以下條件：辦公室溫度≥18℃，會(huì)議室溫度≥16℃。大廈室內(nèi)供暖供應(yīng)方式和建筑構(gòu)造密不可分，本建筑大廈地上24層，每一層都配置了風(fēng)機(jī)盤管、暖氣片和新風(fēng)機(jī)組，具體情況如表1所示。

本大廈地下一層設(shè)置了換熱站，其中流量計(jì)設(shè)置在一次側(cè)，定流量系統(tǒng)設(shè)置在二次側(cè)，同時(shí)和固定功率二級泵相互結(jié)合，設(shè)置了自動(dòng)調(diào)節(jié)的閥門。大廈休息室和衛(wèi)生間采用散熱器供熱系統(tǒng)。供熱系統(tǒng)供熱量由機(jī)房的工作人員手動(dòng)操作，相關(guān)判定值應(yīng)該和二次側(cè)水溫相互結(jié)合，數(shù)據(jù)抄寫和設(shè)定都是通過人工進(jìn)行的。

4 公共建筑供熱系統(tǒng)改造措施

4.1 系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)整體框架

公共建筑供熱系統(tǒng)改造是在原有供熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，首先要保證建筑整體供熱性能，并且控制好供熱點(diǎn)。這并不是傳統(tǒng)意義上的人工控制，而是一種自動(dòng)控制的按需供熱。整個(gè)改造過程中還附加了自我學(xué)習(xí)功能。具體系統(tǒng)圖如圖1所示：

圖1 改造后的大廈供熱系統(tǒng)

如圖1所示，改造過后的系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：中央控制機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場控制器、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場檢測儀表。其中中央控制機(jī)構(gòu)是核心和大腦，現(xiàn)場控制器是信號搜集和整理發(fā)送的中轉(zhuǎn)站，現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行指令的手腳，現(xiàn)場檢測儀表是采集數(shù)據(jù)的“五官”。具體功能如表2

所示。

4.2 控制模式的設(shè)定

4.2.1 控制模式設(shè)定原則。系統(tǒng)改造之后需要設(shè)定控制模式，良好的控制模式設(shè)定能夠提高供熱效率，最終達(dá)到節(jié)能減排的效果。主要可以分為以下三種供熱模式：工作模式、周末模式和特殊模式。其中工作模式主要工作在周一到周五，周末模式工作在周末，特殊模式要根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定，比如節(jié)假日的模式設(shè)定。其中周末模式下相關(guān)供熱閥門應(yīng)該小于工作模式下的供熱閥門。

此外，根據(jù)不同條件判斷可以設(shè)置不同供熱模式，比如可以根據(jù)溫度或者供熱熱量等條件控制供熱模式。手動(dòng)控制模式是不能夠省略和忽視的，手動(dòng)控制模式應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是在消除危險(xiǎn)的時(shí)候，手動(dòng)控制的優(yōu)先級應(yīng)該控制在較高的“層次”，保證系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行。系統(tǒng)改造過程中難以避免地要遇到諸多安裝問題，相關(guān)設(shè)備安裝過程中應(yīng)該綜合考慮工程的具體情況，保證設(shè)備安裝不會(huì)影響到其他設(shè)備運(yùn)行，而且要保證其他設(shè)備不會(huì)影響改造設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.2.2 控制模式具體設(shè)定?？刂颇Ｊ降脑O(shè)定到本工程中具體如下：

（1）工作模式設(shè)定，工作時(shí)間：7∶30～18∶00，溫度控制在20℃，此外的下班時(shí)間應(yīng)該保證各種管道中的有效流量水流。為了杜絕新風(fēng)溫度過低對系統(tǒng)設(shè)備造成影響，所以可以適當(dāng)提高供熱熱量，比如提高到24℃。

（2）周末模式，周末屬于非工作日，溫度可以適當(dāng)降低，只要保證供熱管道內(nèi)部蘊(yùn)含少量熱水水流就好。

（3）特殊模式，例如節(jié)假日大廈內(nèi)部召開聯(lián)歡晚會(huì)，供熱時(shí)間應(yīng)該適當(dāng)增強(qiáng)，又如節(jié)假日但是有少量工作人員進(jìn)行工作，應(yīng)該采用局部供暖方式進(jìn)行供暖，使得供暖更加人性化、更加合理化。

5 公共建筑供熱監(jiān)控系統(tǒng)

公共建筑供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造之后，還應(yīng)該設(shè)置一套更為先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)。本文提出了一種新型監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過和改造后的系統(tǒng)相互結(jié)合工作，節(jié)能效果更為明顯。監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5.1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件的構(gòu)成

監(jiān)控系統(tǒng)硬件采用新型的單片機(jī)技術(shù)，通過擴(kuò)展設(shè)置輔助模塊，能夠采集現(xiàn)場模擬量和數(shù)字量。根據(jù)具體監(jiān)控對象設(shè)置不同的監(jiān)控點(diǎn)，最好能夠和改造后的系統(tǒng)相互呼應(yīng)。軟件開發(fā)采用VB，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的二次開發(fā)，通過形象生動(dòng)的文字圖片和曲線實(shí)現(xiàn)界面優(yōu)化控制，而且支持以太網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)改造的無縫融合，同時(shí)方便控制設(shè)備相互連接成網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控功能。

圖2 公共建筑供熱監(jiān)控系統(tǒng)

5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成

GPRS是一種分組交換數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的可靠性傳送，并且資金投入較少，十分適合遠(yuǎn)程的無線數(shù)據(jù)傳送。供熱系統(tǒng)改造過程中，其布線十分復(fù)雜，應(yīng)該綜合考慮多方面因素，做到統(tǒng)籌兼顧，未雨綢繆。所以為了減少布線，采用GPRS通信是十分明智的選擇。

數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵所在，數(shù)據(jù)庫構(gòu)成應(yīng)該和節(jié)能算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。數(shù)據(jù)庫作用并不僅僅用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且可以通過數(shù)據(jù)讀取分析來進(jìn)行節(jié)能狀況分析。

6 節(jié)能效果分析

圖3 耗能對比圖

大廈供熱系統(tǒng)經(jīng)過改造之后投入運(yùn)行，并且取得了良好的節(jié)能效果。試驗(yàn)日期是從2012年1月29日到2月5日。試驗(yàn)階段天氣狀況良好，室外最低溫度為-12℃，最高氣溫為1℃。在不使用改造的系統(tǒng)時(shí)間段內(nèi)，平均消耗熱能夠達(dá)到42.34W/m2，而采用改造后供熱系統(tǒng)之后，單位面積耗能能夠降低到32.46W。耗能對比圖如圖3所示。

通過分析圖3，我們可以得出，供熱系統(tǒng)經(jīng)過改造之后，供熱性能得到了長足提高，供熱轉(zhuǎn)換效率得到了大大的提高和增長。

7 結(jié)語

綜合上述，公共建筑供熱系統(tǒng)是較大的能源消耗系統(tǒng)，不僅和建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且和運(yùn)行方式與模式控制有關(guān)。合理使用供熱設(shè)備、提高熱轉(zhuǎn)換效率是供熱系統(tǒng)改造的核心和關(guān)鍵部分。只有做好規(guī)劃，將規(guī)劃落實(shí)到實(shí)處才能達(dá)到節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 史登峰，李琳.公共建筑供熱節(jié)能控制[J].區(qū)域供

熱，2010，（6）：11-14.

[2] 劉賀明.深化供熱體制改革，促進(jìn)供熱節(jié)能[J].區(qū)域

供熱，2009，（3）：1-4.

[3] 河北工業(yè)大學(xué)，石家莊工大科雅能源技術(shù)有限公司.

一種實(shí)時(shí)熱量分?jǐn)傃b置：中國，ZL201020209004.endprint

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國建筑行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。與此同時(shí)，公共建筑節(jié)能控制已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。公共建筑供熱節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)化、綜合化的工程，應(yīng)該采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，在有效控制資金投入的基礎(chǔ)上，提高供熱效率，最大限度地取得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：公共建筑；供熱節(jié)能；控制措施；供熱系統(tǒng)改造

中圖分類號：TU832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0075-03

1 概述

我國市場經(jīng)濟(jì)體制不斷成熟，建筑行業(yè)如同雨后春筍般的“茁壯成長”，特別是公共建筑的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國大型公共建筑正在以每天5%的速度發(fā)展，其占地面積是居住面積的8～10倍左右，而且這個(gè)數(shù)據(jù)還將進(jìn)一步提高。公共建筑節(jié)能減排已經(jīng)成為了我國公共建筑改革的一個(gè)重要方向。公共建筑供熱作為建筑能源消耗的重要方面，其獨(dú)特運(yùn)行規(guī)律和工作時(shí)間為節(jié)能減排提供了理論上的可能。筆者根據(jù)多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體實(shí)際工程案例，首先講述了當(dāng)前公共建筑供熱情況，然后講述了供熱系統(tǒng)的具體改造措施，再然后講述了一種GPRS和單片機(jī)結(jié)合的公共建筑供熱節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，最后對節(jié)能效果進(jìn)行了分析，具有一定實(shí)際參考意義和借鑒價(jià)值。

2 實(shí)際案例概述

某公共建筑是典型的高層建筑，占地面積為36000m2，地上24層，地下3層，建筑整體供熱面積達(dá)到240000m2，建筑功能為政府辦公。公共建筑位于我國華北平原，氣候冬冷夏熱，全年最低氣溫在1～2月份，最低氣溫為-8℃左右，每年大約有一個(gè)月的土地凍結(jié)時(shí)間。本建筑通過改造進(jìn)行供熱節(jié)能控制，并且取得了良好的效果。

3 公共建筑具體供熱狀況

本工程大廈內(nèi)部采用以風(fēng)機(jī)盤管為主的供熱系統(tǒng)，同時(shí)在每層設(shè)置散熱器。其中大廈內(nèi)部環(huán)境溫度控制應(yīng)該滿足以下條件：辦公室溫度≥18℃，會(huì)議室溫度≥16℃。大廈室內(nèi)供暖供應(yīng)方式和建筑構(gòu)造密不可分，本建筑大廈地上24層，每一層都配置了風(fēng)機(jī)盤管、暖氣片和新風(fēng)機(jī)組，具體情況如表1所示。

本大廈地下一層設(shè)置了換熱站，其中流量計(jì)設(shè)置在一次側(cè)，定流量系統(tǒng)設(shè)置在二次側(cè)，同時(shí)和固定功率二級泵相互結(jié)合，設(shè)置了自動(dòng)調(diào)節(jié)的閥門。大廈休息室和衛(wèi)生間采用散熱器供熱系統(tǒng)。供熱系統(tǒng)供熱量由機(jī)房的工作人員手動(dòng)操作，相關(guān)判定值應(yīng)該和二次側(cè)水溫相互結(jié)合，數(shù)據(jù)抄寫和設(shè)定都是通過人工進(jìn)行的。

4 公共建筑供熱系統(tǒng)改造措施

4.1 系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)整體框架

公共建筑供熱系統(tǒng)改造是在原有供熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，首先要保證建筑整體供熱性能，并且控制好供熱點(diǎn)。這并不是傳統(tǒng)意義上的人工控制，而是一種自動(dòng)控制的按需供熱。整個(gè)改造過程中還附加了自我學(xué)習(xí)功能。具體系統(tǒng)圖如圖1所示：

圖1 改造后的大廈供熱系統(tǒng)

如圖1所示，改造過后的系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：中央控制機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場控制器、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場檢測儀表。其中中央控制機(jī)構(gòu)是核心和大腦，現(xiàn)場控制器是信號搜集和整理發(fā)送的中轉(zhuǎn)站，現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行指令的手腳，現(xiàn)場檢測儀表是采集數(shù)據(jù)的“五官”。具體功能如表2

所示。

4.2 控制模式的設(shè)定

4.2.1 控制模式設(shè)定原則。系統(tǒng)改造之后需要設(shè)定控制模式，良好的控制模式設(shè)定能夠提高供熱效率，最終達(dá)到節(jié)能減排的效果。主要可以分為以下三種供熱模式：工作模式、周末模式和特殊模式。其中工作模式主要工作在周一到周五，周末模式工作在周末，特殊模式要根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定，比如節(jié)假日的模式設(shè)定。其中周末模式下相關(guān)供熱閥門應(yīng)該小于工作模式下的供熱閥門。

此外，根據(jù)不同條件判斷可以設(shè)置不同供熱模式，比如可以根據(jù)溫度或者供熱熱量等條件控制供熱模式。手動(dòng)控制模式是不能夠省略和忽視的，手動(dòng)控制模式應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是在消除危險(xiǎn)的時(shí)候，手動(dòng)控制的優(yōu)先級應(yīng)該控制在較高的“層次”，保證系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行。系統(tǒng)改造過程中難以避免地要遇到諸多安裝問題，相關(guān)設(shè)備安裝過程中應(yīng)該綜合考慮工程的具體情況，保證設(shè)備安裝不會(huì)影響到其他設(shè)備運(yùn)行，而且要保證其他設(shè)備不會(huì)影響改造設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.2.2 控制模式具體設(shè)定。控制模式的設(shè)定到本工程中具體如下：

（1）工作模式設(shè)定，工作時(shí)間：7∶30～18∶00，溫度控制在20℃，此外的下班時(shí)間應(yīng)該保證各種管道中的有效流量水流。為了杜絕新風(fēng)溫度過低對系統(tǒng)設(shè)備造成影響，所以可以適當(dāng)提高供熱熱量，比如提高到24℃。

（2）周末模式，周末屬于非工作日，溫度可以適當(dāng)降低，只要保證供熱管道內(nèi)部蘊(yùn)含少量熱水水流就好。

（3）特殊模式，例如節(jié)假日大廈內(nèi)部召開聯(lián)歡晚會(huì)，供熱時(shí)間應(yīng)該適當(dāng)增強(qiáng)，又如節(jié)假日但是有少量工作人員進(jìn)行工作，應(yīng)該采用局部供暖方式進(jìn)行供暖，使得供暖更加人性化、更加合理化。

5 公共建筑供熱監(jiān)控系統(tǒng)

公共建筑供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造之后，還應(yīng)該設(shè)置一套更為先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)。本文提出了一種新型監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過和改造后的系統(tǒng)相互結(jié)合工作，節(jié)能效果更為明顯。監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5.1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件的構(gòu)成

監(jiān)控系統(tǒng)硬件采用新型的單片機(jī)技術(shù)，通過擴(kuò)展設(shè)置輔助模塊，能夠采集現(xiàn)場模擬量和數(shù)字量。根據(jù)具體監(jiān)控對象設(shè)置不同的監(jiān)控點(diǎn)，最好能夠和改造后的系統(tǒng)相互呼應(yīng)。軟件開發(fā)采用VB，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的二次開發(fā)，通過形象生動(dòng)的文字圖片和曲線實(shí)現(xiàn)界面優(yōu)化控制，而且支持以太網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)改造的無縫融合，同時(shí)方便控制設(shè)備相互連接成網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控功能。

圖2 公共建筑供熱監(jiān)控系統(tǒng)

5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成

GPRS是一種分組交換數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的可靠性傳送，并且資金投入較少，十分適合遠(yuǎn)程的無線數(shù)據(jù)傳送。供熱系統(tǒng)改造過程中，其布線十分復(fù)雜，應(yīng)該綜合考慮多方面因素，做到統(tǒng)籌兼顧，未雨綢繆。所以為了減少布線，采用GPRS通信是十分明智的選擇。

數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵所在，數(shù)據(jù)庫構(gòu)成應(yīng)該和節(jié)能算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。數(shù)據(jù)庫作用并不僅僅用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且可以通過數(shù)據(jù)讀取分析來進(jìn)行節(jié)能狀況分析。

6 節(jié)能效果分析

圖3 耗能對比圖

大廈供熱系統(tǒng)經(jīng)過改造之后投入運(yùn)行，并且取得了良好的節(jié)能效果。試驗(yàn)日期是從2012年1月29日到2月5日。試驗(yàn)階段天氣狀況良好，室外最低溫度為-12℃，最高氣溫為1℃。在不使用改造的系統(tǒng)時(shí)間段內(nèi)，平均消耗熱能夠達(dá)到42.34W/m2，而采用改造后供熱系統(tǒng)之后，單位面積耗能能夠降低到32.46W。耗能對比圖如圖3所示。

通過分析圖3，我們可以得出，供熱系統(tǒng)經(jīng)過改造之后，供熱性能得到了長足提高，供熱轉(zhuǎn)換效率得到了大大的提高和增長。

7 結(jié)語

綜合上述，公共建筑供熱系統(tǒng)是較大的能源消耗系統(tǒng)，不僅和建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且和運(yùn)行方式與模式控制有關(guān)。合理使用供熱設(shè)備、提高熱轉(zhuǎn)換效率是供熱系統(tǒng)改造的核心和關(guān)鍵部分。只有做好規(guī)劃，將規(guī)劃落實(shí)到實(shí)處才能達(dá)到節(jié)能效果。

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