公共建筑供暖节能方案

高等院校的供暖负荷一般由教学楼、实验楼、食堂、办公楼、图书馆等公共建筑、学生公寓和家属住宅等组成。各类建筑对供暖的需求是不同的，其中的公共建筑在夜间没人时可以少供暖；寒假期间，公共建筑和学生公寓可普遍实行低温供暖；家属楼则需要正常供暖，供暖温度达到国家规定的标准。

我公司的供暖热流量自动控制系统具有调节负荷分配的功能。对一些公共建筑，在夜间无人时，调小阀门开度，减少热流量，热水会在循环泵的作用下，流向家属楼和学生公寓，升高那里的温度，改善薄弱环节的热循环。由于学校的公共建筑面积比较大，夜间减少的热流量除了改善薄弱环节的供暖效果外，还能节约一部分。寒假期间低温运行，节能效果更明显。

1、楼宇的控制

在楼宇热力入口的回水管上安装调节阀，调节阀由控制器进行控制。控制器接室内多路室温传感器、供回水温度传感器。控制器根据采集的温度信息，按照程序对调节阀进行控制，如下图所示。

楼宇终端控制原理图

将供暖季分成非寒假期和寒假期两个部分。按照非寒假期和寒假期，对公共楼宇的控制有两种模式。

（1）非寒假期对公共楼宇的控制

一般，在非寒假期，教学楼、实验楼等公共楼宇白天有人上班、上课，需要正常供暖，夜间无人时可以将阀门关小，减少流入楼宇的热流量，进行节能控制。例如，夜间22:00-次日凌晨5:00，将调节阀的开度设为10%，其余时间5:00-22:00将调节阀的开度设置为100%，属于分时按开度进行控制。供暖的情况是，自22:00减少流量后，从系统中获取的热源少了，至凌晨5:00，调节阀的开度恢复为100%，供热系统重新向楼内供暖，经过3个小时后，室温升到了正常值，学生上课时感到室内很温暖，相当于夜间没有关闭供暖一样。

（2）寒假期的控制

寒假期间，公共建筑和学生公寓楼可进行全天控制，减少热流量，低温运行，实现节能。一般小流量运行3-5个小时后，大流量运行1-2小时，使热水在楼内的暖气管道中完成一次大循环，然后继续小流量运行，将室内温度维持在5-8度左右低温运行，既节约能源，又能防止上冻。

2、燃气锅炉的联动控制

在楼宇端进行节能控制的同时，应对燃气锅炉进行联动控制。主要是稳定压力的联动控制和对供水温度的控制。

实现压力的联动控制，应在供回水管道上安装压力传感器，将供水压力值输入到压力控制器，由控制器对循环泵变频器进行变频控制，从而获得需要的供水压力。通常情况下，在夜间进行节能控制时，需要降低频率，使循环泵输出的功率降低，从而维持供水压力不升高。

实现温度的联动控制，应在供回水管道上安装温度传感器，将温度信号输入到气候补偿控制器，该控制器与锅炉控制器进行信息交换，由锅炉控制器控制燃气调节阀和燃烧器，从而控制供回水温度以及各类的启停，实现锅炉的燃烧时间和燃烧量与楼宇端的节能控制相匹配。

锅炉的联动控制原理图如图所示。

锅炉房的控制原理图

3、换热站的联动控制

在换热站的一次侧和二次侧供回水管道上安装温度和压力传感器，将压力和温度信息传输到控制器，并在一次侧安装电动调节阀。通过检测二次侧的温度和压力，动态调节电动阀和变频器频率，实现压力控制，避免压力升高。同时保证出水温度不因节能控制而升高，实现按需供暖。

换热站设备运行原理图

4、监控平台的建设

监控平台主要作用是将楼宇和锅炉房的信息上传到监控平台，用于了解整个供暖状况，将控制指令下传到终端控制器，实现对整个供暖系统的控制。

楼宇节能控制器和锅炉房控制器的数据通讯模块通过校园网向监控平台设置的固定IP发送数据，其通信协议需符合国际和国家标准。

监控平台的服务器负责接收控制器发送的数据，并解析入库。根据系统负载变化，服务器可以是一台或多台。

监控平台系统架构图

数据展示主要由WEB服务器、工作站和显示屏组成。其中，WEB服务器主要是为客户端的浏览服务；工作站供监测中心工作人员配置建筑信息以及查询各个监测中建筑的实时数据以及根据实时数据对控制终端下发控制命令；显示屏主要作用是信息的公开展示，增加管理的方便性。

监控平台软件系统的建设主要包括物理设备数据通讯层子系统的建设、数据处理与存储层子系统的建设、业务逻辑分析层子系统建设、信息展示层子系统的建设。

（1）数据通讯层

数据通讯层处于监控平台软件系统的底层，主要负责完成与现场物理设备进行实时通讯、数据采集、数据下发任务。

（2）数据处理与存储层

数据处理层完成通讯层采集到的数据的存储、处理、过滤等工作。数据处理层采用Microsoft SQL 2008数据库服务软件。

（3）业务逻辑层

业务逻辑层是整个监控平台软件的核心，业务逻辑层主要由实时数据处理模块、历史数据处理模块、历史曲线生成模块、报表生成模块、能耗数据统计模块、能耗数据分析模块、日志管理模块、用户管理模块等组成。

（4）信息展现层

信息展现层是与用户交互的关键模块，通过信息展现层可查询供暖楼宇实时室内温度、实时供水压力、实时阀门开度、历史室内温度、历史供水压力、历史阀门开度、报表生成、参数设置。

5、软件功能

（1）用户管理

从监控软件自身和使用两个方面的安全性考虑，采用集中分布式授权和多级分中心授权对登录的用户进行权限管理，限制非法用户对系统的操作和较小权限用户的越权操作，保证系统的运行安全。

登录界面

（2）参数设定功能

在监控平台能够对楼宇和锅炉房的控制参数进行设定，设定的信息通过网络传给楼宇和锅炉房控制器，由楼宇控制器和锅炉房控制器对阀门进行调节，实现按需供暖的节能控制。

（3）实时数据监测

将传感器测量的室内外温度、压力、阀门开度等数据以及网络状态、控制模式实时显示在系统界面上。各个设备采集的信息通过设备总表一目了然地展现出来。

供暖实时信息显示

（4）历史数据查看

在监控平台可以查看任意时间的历史数据和历史曲线，并可导出表格，方便用户了解历史供暖和节能情况，为能源管理提供数据。

（5）异常报警

异常事件的预/报警包括设备运行异常的预/报警和实时参数异常的预/报警等。对于各类预/报警信息进行记录、提醒、展示，方便用户及时了解异常事件的来源以及异常情况。如室内温度过低、管网压力过低等均可发出异常报警。

6、硬件设备

（1）楼宇控制器

选用讯飞电子的DDC-224型控制器，该控制器的参数如下：控制芯片采用高速32位ARM处理器；uCOS-III操作系统、10M/100M自适应以太网和Modbus接口。

（2）电动调节阀

选择武汉伯力达有限公司的BLD-20系列电动调节阀作为楼宇控制系统的调节阀，该阀门参数如下：

工作电源：220V AC/50HZ； 动作范围：0-90度； 动作时间：0-15s；保护装置：过热保护、除湿加热；手动操作：带手动操作手柄；控制接口：Modbus RTU；防护等级：IP68、防水、防尘。

（3）无线室温传感器

选择东大工控的WYTS-W01型无线温度传感器作为房间测温装置，该温度传感器的参数如下：

温度测量范围：-50--50℃；工作电源：12V DC；介质温度：-50--50℃；长期稳定性：0.1%FS/年；综合精度：0.5℃；分辨率：0.01℃；测量接口：无线接口（以太网接口）。

（4）水温传感器

选择东大工控的WYTS-M01型温度传感器作为水温测温装置，该温度传感器的参数如下：

测量范围：0~200℃；工作电源：12V DC；介质温度：-20~200℃；长期稳定性：0.1%FS/年；综合精度：0.5℃；分辨率：0.0625℃；测量接口：Modbus RTU；防护等级：IP67、防水、防尘。

（5）压力传感器

选择青岛华泰仪表厂的远传压力表作为压力信号监控装置，该压力表的参数如下：测量范围：0~1.6MPa；介质温度：-20~200℃；长期稳定性：0.1%FS/年；综合精度：0.1MPa。

（6）气候补偿控制器

采用东大工控的WYGH-01-03型控制器。该控制器的参数如下：控制芯片采用高速32位ARM处理器；Ucos-III操作系统、10M/100M自适应以太网和Modbus接口。