課題7——綠色建筑運行管理策略和優化調控技術上海建科建筑節能技術股份有限公司清華大學西安建筑科技大學

中國城市科學研究會2018.061工作目標目錄C

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T2研究進展4后續安排2階段小結工作目標1(1)總體目標(2)考核指標（1）課題總體目標針對當前公共建筑運行策略與建筑實際需求不匹配、大量實際運行數據未充分利用的問題，建立基于實際運行數據和建筑使用需求的公共建筑用能系統優化調控技術，開發一套主要用能系統優化調控工具，編制公共建筑優化運行技術導則，并示范應用，所優化的設備及系統節能20%以上。（2）課題考核指標創新點：形成基于實時運行數據和建筑實際使用需求的公共建筑機電設備系統優化調控技術。優化運行技術提出基于已有實時運行數據和實際使用者需求的建筑主要用能系統優化技術完成高水平論文8篇，其中SCI/EI檢索論文3篇優化調控軟件開發基于實時運行數據和實際使用者需求的主要用能系統優化調控軟件工具

1套示范工程完成建筑面積大于30萬平方米的優化調控示范工程，實現所優化系統能效提升20%以上優化運行技術導則完成主要用能系統優化系統系統優化運行導則1部地方標準完成主要用能系統優化運行相關相關地方標準1部研究進展2(1)運行管理現狀研究優化運行策略研究調控工具研究綜合優化案例(1)運行管理現狀研究（1）運行管理現狀研究調研測試踏勘審計診斷武漢上海蘇州北京青島西安深圳重慶（1）運行管理現狀研究完成了35棟建筑的調研建科大廈辦公武漢未來科技城起步區一期A區新能源研究院B樓辦公蘇州工業園區設計研究院辦公樓辦公中國石油大廈（北京）辦公中國建筑科學研究院主樓（北京）辦公西安浐灞行政中心（二期）辦公西安華商傳媒文化中心-藝術館辦公西北設計院辦公樓辦公西安建筑科技大學南山書院行政樓辦公北京華為辦公北京頤堤港辦公上海科技館會展+辦公上海國際會議中心會展+酒店青島流亭機場機場西安建筑科技大學南山書院食堂教學西安建筑科技大學學府城1號樓教學西安建筑科技大學學府城8號樓教學西藏萬怡酒店酒店浦西洲際酒店酒店興國賓館酒店美倫美居大酒店酒店西安西部王朝商務會館酒店青島藍海大飯店酒店成都大悅城商場重慶萬象城商場南寧萬象城商場青島萬象城商場清河五彩城商場日照萬象匯商場上海環貿廣場商場+辦公西安崇立金世園商場辦公綜合體西安朝陽門廣場商場辦公綜合體上海虹橋商務區核心區一期03號地塊萬科中心1~7號樓商業辦公國際航運中心綜合體萬科南站商務城綜合體（1）運行管理現狀研究序號氣候區項目名稱星級建筑面積1夏熱冬冷地區（3個）上海虹橋商務區核心區一期03號地塊萬科中心1~7號樓★★★運行標識19.71萬㎡2武漢未來科技城起步區一期A區新能源研究院B樓★★★運行標識1.93萬㎡3蘇州工業園區設計研究院辦公樓★★★設計標識7.49萬㎡4寒冷地區（2個）中國石油大廈（北京）★★★運行標識20.08萬㎡5中國建筑科學研究院主樓（北京）★設計標識6.45萬㎡建筑現有運行策略使用者反饋設備系統：物業操作機組時普遍存在僅以過往經驗指導或是固定規范設定當日設備的情況，沒有根據實際需求調控的意識。數據采集：樓宇中BA利用程度不高。同時，大量傳感器存在問題。室內環境：部分建筑的使用者存在對當前室內熱濕環境不滿的情況。（1）運行管理現狀研究現狀傳感器異常未按季節控制末端控制無序輸配控制粗放其它問題建筑機電系統中，大約有94%及以上的建筑內部的傳感器損壞，或存在較大的偏差。（1）運行管理現狀研究實測風量(m3/h)監測風量(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)運行優化策略研究提高水側效率冷水機組外因降低冷凝溫度或提高蒸發溫度，更小的壓縮比需求內因壓縮機轉速/頻率與IGV/PRV的協同控制內外協同根據冷量需求調節冷機臺數控制，實現較優的PLR冷凍泵外因更小的“管道+末端阻力”內因水泵自身效率合理（選型）內外協同水泵臺數與頻率控制實現水泵總體電耗最低、效率最高冷卻側外因環境與冷卻介質的選擇（海水/淡水/空氣，冷卻塔/直連）冷卻塔周邊通風環境內因冷卻塔自身換熱效能內外協同多臺冷卻塔布水與風量調節實現總體冷卻效果最佳（1）運行優化策略研究夏季高負荷工況下優化運行調控的核心在于提高設備和系統效率3.563.562.903.563.561.110.380.660.890.715.004.504.003.503.002.502.001.501.000.500.002#雙工況

3#雙工況

4#雙工況

5#雙工況DCOPCOP3#冷機的冷凝器液位設定值低，僅為20%，限制了冷機出力。廠家判斷為制冷劑不

足，已充注制冷劑，效果改善（1）運行優化策略研究

冷水機組內因的解決

冷機實測COP與額定COP的比較

6.87.06.87.36.8

6.97.16.86.81#雙工況ICOP7.0876543210COP實測 額定0.690.630.410.650.580.650.640.66

0.650.650.800.700.600.500.400.300.200.100.00實測 額定?室外濕球/℃262626建筑排熱量kW1050070003500對應工況最熱季尖峰負荷最熱季部分負荷最熱季極小負荷冷卻水流量m3/水溫度/℃353535出水溫度/℃303030需要的風量m3/s319.6213.1106.5開啟策略（臺數）542風機頻率/Hz25.025.025.0風機電耗kW118.795.247.6輸配系數88.573.573.5（1）運行優化策略研究

冷卻塔內外協同提升效率常見問題離心風機電耗高，導致冷卻塔整體輸配系數偏低（僅20-40）解決方法調節冷卻塔開啟臺數、降低風機頻率。在保證換熱效率的同時降低總能耗（1）運行優化策略研究過渡季系統優化校核傳感器降低風系統電耗明確冷、熱需求降低水系統電耗降低冷源系統電耗節）過渡季部分負荷節能優化運行調節的核心在于避免過量供應（關鍵環（目標）保障末端環境舒適提升系統運行能效降低系統運行成本避免過量供冷；避免冷熱抵消；給風系統提供明確調控目標；增加閥門開度，減小阻力；給水側提供良好的調控環境；提高供水溫度；避免旁通混水；避免水溫波動；給冷源提供穩定的控制基礎；支撐問題分析；

實現精細化控制；優化策略對部分新風機組進行調試，保證風機出力；過渡季制定并實施新風免費供冷策略；當室外溫度為16℃，室內外溫差10℃，遮陽設施平均開啟50%時，新風免費供冷可承擔54%供冷量；利用新風降低冷需求（1）運行優化策略研究典型問題

38%VAV

box運行在風量下限；

VAV

Box閥門平均開度僅為42%；優化效果AHU風機功率降低60%~80%；實際室溫和CO2濃度合理；針對夏季（4~10月）、過渡季（11~3月）設置不同設定參數；改變策略降低風系統電耗（1）運行優化策略研究改變策略降低水系統電耗（1）運行優化策略研究根據實測的水泵曲線計算得到全工況下最優的水泵組合冷量供回水溫差冷凍水流量水泵揚程(kPa)(kW)(K)(m3/h)180190200210220230200062861111113000642911111140006571222222500067142222226000685733333270006100033333380006114344333390006128644444410000614295554441100061571——555551200061714————6555冷量供回水溫差冷凍水流量水泵揚程(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不同冷凍水流量及冷凍水系統總壓降下最優的水泵臺數不同冷凍水流量及冷凍水系統總壓降下最優的水泵頻率冷量范圍開啟臺數頻率下限頻率上限0~425RT1臺中泵35Hz45Hz425~850RT1臺大泵35Hz45Hz850~1700RT2臺大泵35Hz45Hz1700~2550RT3臺大泵35Hz40Hz>2550RT4臺大泵35Hz40Hz近似的工況下，采用4臺大泵同頻率運行，總功率降低33.8kW，節能率20%（3）調控工具研究（3）調控工具研究基于Wi-Fi連接的在室人員檢測實驗原理：利用現有網絡基礎設施，探測人 員攜帶的具有Wi-Fi功能的智能設備平均誤差為22.8%雖然有一定誤差，但依然可以作為一項 較為便捷的檢測方法。測試持續時間被探測到設備ID設備連接網絡屏幕狀態被探測次數位置誤差5分鐘BC5436051308室內Wifi網絡鎖屏182米5分鐘BC5436051308室內WiFi網絡亮屏462米5分鐘BC5436051308校園Wifi網絡鎖屏75.6米5分鐘BC5436051308校園Wifi網絡亮屏303.6米測試連接不同網絡時設備被探測次數及位置誤差增加網關數量可提高數據傳輸的穩定性，一般每5個節點設置一個網關（3）調控工具研究基于圖像識別估計人群密度實驗研究原理：利用動態圖像處理方法，識 別當前空間內在室人數及對應人員 密度。根據檢測結果將房間內人員 密度劃分為幾類，分別進行分析。檢測誤差較小，相關人員識別的圖 像技術成熟，精度較高。實際圖像局部區域似然統計特征建模局部區域Potts類型先驗建模多尺度Cauchy邊緣特征建模面向圖像分割的高階MRF建模自適應標號修剪策略人工圖像復雜圖像動態特征建模圖像前景/背景分割建立人群密度估計模型線性統計回歸方法EM算法、最大偽似然方法估計模型參數快速置信度傳播算法局部區域消息收斂策略（3）調控工具研究某文體館人群密度估計與負荷等級判別a

某文體館場景圖像b

提取的“人員”信息密度分類人群密度（人/m2）室內負荷等級低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（3）調控工具研究某機場人群密度估計與負荷等級判別a

某機場場景圖像b

提取的“人員”信息密度分類人群密度（人/m2）室內負荷等級低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（3）調控工具研究校園場景人群密度估計與負荷等級判別a

場景圖像b

提取的“人員”信息密度分類人群密度（人/m2）室內負荷等級低0～0.4Ⅰ中0.45～1.0Ⅱ高>1.05Ⅲ（4）綜合優化案例?（4）綜合優化案例

冷水機組內外協同，優化運行實際優化案例分析——A賓館運行優化在聯合運行時，磁懸浮主機冷凍水進水流量為

63m3/h，僅為額定流量的75%，流量不足，無法正常運行。新增一臺增壓泵，使得磁懸浮單臺流量達到88m3/h，滿足磁懸浮機組額定流量要求，優化后高峰負荷下可用磁懸浮替代螺桿機，COP提升30%客房區域設計設計流量偏大，二次側水流量大，末端客房供回水溫差僅有2℃左右。導致二次水流量大于一次水流量，冷凍水大量旁通優化措施根據末端，對二次側進行水平衡調節，降低了二次水總流量對二次泵進行變頻調節。計劃添加旁通閥，關斷旁通管。客房樓層末端設備設計負荷kW末端設備額定總流量m3/h區域設計流量之和區域流量測試m3/h樓層實測流量m3/h運行時平均溫差℃1513823.7126.712014159.627.41315626.812145.225.01113823.71013823.7118.7913823.7201.4813823.7713823.7613823.7132.6避免混水（4）綜合優化案例（4）綜合優化案例

改變水泵定壓控制方式，減少供熱需求運行問題節能改造后，為重要但啟用較少的1號樓單獨安裝熱水器。循環泵為增壓泵，夜間自來水補水壓力上升使得循環泵達到設定壓力后停機運行人員為了改善該問題，只能打開1#樓與地源熱泵系統水管閥門，降低樓內供水壓力，避 免水泵停機，使水泵長期連續運行由于閥門不切斷，熱水由1號樓流向地源熱泵系統進行循環，導致用水、用氣量偏大1號樓鍋爐自來水補水地源熱泵熱水系統地源熱泵循環水泵1號樓增壓泵興國主樓熱水系統主樓熱水循環水泵1號樓1號樓用戶供往興國主樓來自興國主樓來自大院熱水管網供往大院熱水管網1號樓燃氣熱水器運行記錄回水溫度℃日用氣/m3日用水/噸優化前24.3177.622.6優化后36.331.22.2（4）綜合優化案例

改變水泵定壓控制方式，減少供熱需求優化措施優化變頻增壓泵最低工作頻率：變頻器最小運行頻率由0Hz提高到10Hz，夜間水泵低頻運行、不停機，保持熱水流動、保溫，保證末端使用。關斷地源熱泵熱水系統管路。增壓泵電路改造，調整最低運行頻率階段小結3指標完成情況組織管理情況課題財務情況2.完成學術論文4篇。已完成3篇，均已被暖通空調年會錄用。（1）指標完成情況1.提出基于實時運行數據和實際使用者需求的建筑主要用能系統優化技術。技術研究工作已開展，取得初步進展。5.完成相關地方標準一部。初稿編制中4.完成主要用能系統優化運行導則一份。已啟動大綱編制3.開發基于實時運行數據和實際使用者需求的優化調控軟件工具1套，申請軟件著作權1項，申請發明專利1項。軟件開發工作已經啟動2.完成相關高水平論文8篇，其中SCI/EI檢索論文3篇。已完成3篇，均已被暖通空調年會錄用1.提出基于實時運行數據和實際使用者需求的建筑主要用能系統優化技術。技術研究工作已開展，取得初步進展成立總體工作組專家顧問專款專用定期會議參與單位課題組成立總體工作組，組長由課題負責人擔任；參與單位成立課題小組，各負責人把握工作；聘請專家顧問，確保課題高水平完成；定期召開工作會議，把握研究內容，工作進度等；課題經費專款專用，保證配套資金到位。課題組定期會議項目組定期會議咨詢專家顧問（2）組織管理情況課題專項經費總計300萬，自籌經費總計500萬元。截止2018年6月初，本階段課題專項經費支出總計為34.01萬元；自籌經費到位187.47萬元。科目預算批復數累計支出專項經費自籌經費合計專項經費自籌經費合計經費支出合計300.00500.00800.0034.01187.47221.48（一）直接費用257.00500.00757.0026.98187.47214.