能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和節(jié)能理念 PPT課件

能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與節(jié)能理念 華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院匯報(bào)人 2012年9月18日 1 常規(guī)的能源管理系統(tǒng) 常規(guī)的能源管理系統(tǒng)存在的問題 a 只是單純以能耗計(jì)量為目標(biāo)的粗放型的能源使用和管理方式 b 分類 分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顆粒度不夠精細(xì) 建筑用能 電 空調(diào) 動力 照明 水燃?xì)庥?汽 柴 煤油 冷 熱量 集中供冷供熱可再生能源 太陽能 水能 風(fēng)能 地?zé)崮艿?管理模式 計(jì)量 各種表計(jì) 報(bào)表 日 月 季度 年 曲線 趨勢圖 柱狀圖 餅圖 2 能源管理系統(tǒng)的改進(jìn) 作用 為物業(yè)管理者提供詳盡 可信的能源使用數(shù)據(jù)和圖形分析 采用科學(xué)的現(xiàn)代管理方法和手段建立高效的節(jié)能管理體系 在日常管理實(shí)踐中自我調(diào)節(jié) 不斷改進(jìn)和完善 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化 科學(xué)化 高效化的可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能目標(biāo) 實(shí)施方法 改變過去只是單純以能耗計(jì)量為目標(biāo)的粗放型 開環(huán)的 的能源使用和管理方式 使能源使用時(shí)間 使用環(huán)境 使用量和使用效率清晰展示在用戶面前 幫助物業(yè)管理者及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源使用過程中出現(xiàn)的問題 通過建筑能耗和能效的監(jiān)測 分析 評價(jià) 決策 控制 實(shí)現(xiàn)對建筑能耗的有效管理和調(diào)控 使建筑能效達(dá)到最高 3 能源管理系統(tǒng)的目標(biāo) 防止能源浪費(fèi) 降低運(yùn)營成本 掌握公正客觀的能耗水平 自動生成能耗指標(biāo)的各種曲線及報(bào)表 為管理節(jié)能提供事實(shí)依據(jù) 為技術(shù)節(jié)能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 應(yīng)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析與對比 發(fā)現(xiàn)目前能源能效狀況 預(yù)測未來能源消耗趨勢 應(yīng)能根據(jù)耗能設(shè)備的變化規(guī)律 自動診斷能耗疾病 并給出能耗評價(jià)報(bào)告 既可用于操作人員和運(yùn)行人員的日常運(yùn)行 又能夠作為管理人員有力的管理工具 例如 可以進(jìn)行能量計(jì)量和能耗考核 為制定科學(xué)的節(jié)能措施提供科學(xué)的 數(shù)字化的輔助決策功能 4 數(shù)據(jù)采集終端類型 建筑用能 電 空調(diào) 動力 照明 水燃?xì)庥?汽 柴 煤油 冷 熱量 集中供冷供熱可再生能源 太陽能 水能 風(fēng)能 地?zé)崮艿?采集終端的類型 電量表遠(yuǎn)傳水表 網(wǎng)絡(luò)水表 遠(yuǎn)傳燃?xì)獗碛捅砟芰勘?時(shí)間型計(jì)量或計(jì)算方式相關(guān)計(jì)量方式 5 能源管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 1 數(shù)據(jù)采集終端 2 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò) 3 數(shù)據(jù)采集模塊 4 業(yè)務(wù)平臺 6 數(shù)據(jù)采集終端功能 電量管理是通過全電量表采集重要用電設(shè)備的用電數(shù)據(jù) 包含三相電壓 三相電流 功率 電度 諧波分量等電力參數(shù) 冷 熱 量管理是通過能量型 冷量 熱量 表計(jì)和時(shí)間型風(fēng)機(jī)盤管溫控器實(shí)現(xiàn)冷量的采集和管理 能量表應(yīng)用于空調(diào)機(jī)和新風(fēng)機(jī)組的冷 熱量的采集和管理 時(shí)間型風(fēng)機(jī)盤管溫控器應(yīng)用于對風(fēng)機(jī)盤管的冷量采集和控制 從而實(shí)現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)冷量供應(yīng)的精確計(jì)量 水量的消耗主要為辦公用水 空調(diào)用水 飲用水及保潔綠化用水 水資源的回收利用包括雨水收集系統(tǒng) 能夠?qū)Ω鞣N能耗 電 水 冷 煤氣等 和耗能對象的能效數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)和精確的采集 數(shù)據(jù)采集應(yīng)支持根據(jù)數(shù)據(jù)中心命令采集和主動定時(shí)采集兩種模式 且定時(shí)采集周期可以從5分鐘到1小時(shí)靈活配置 7 空調(diào)設(shè)備的能耗模型與能效比 空調(diào)機(jī) 冷凍水 電力 冷風(fēng) 輸入條件 冷量 冷凍水 電量輸出條件 冷量 冷風(fēng) 空調(diào)設(shè)備的能效比能效比是指空調(diào)器在制冷運(yùn)行時(shí) 制冷量與有效輸入功率之比 能效比數(shù)值的大小 反映出空調(diào)器產(chǎn)品每消耗1000W電功率時(shí) 制冷量的大小 該數(shù)值的大小反映出不同空調(diào)器產(chǎn)品的節(jié)能情況 能效比數(shù)值越大 表明該產(chǎn)品使用時(shí)所需要消耗的電功率就越小 則在單位時(shí)間內(nèi) 該空調(diào)器產(chǎn)品的耗電量也就相對越少 變水量系統(tǒng) 變風(fēng)量系統(tǒng) 變冷媒系統(tǒng) 8 空調(diào)設(shè)備能效等級分類 能效等級分為5級 1級表示產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平 即耗能最低 2級表示比較節(jié)電 3級表示產(chǎn)品的能源效率為我國市場的平均水平 4級表示產(chǎn)品的能源效率低于市場的平均水平 5級表示耗能高 是市場準(zhǔn)入指標(biāo) 國家能效標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的空調(diào)能效比掛機(jī)柜機(jī)第一級3 43 3第二級3 23 1第三級3 02 9第四級2 82 7第五級2 62 5 凡是能效比達(dá)到第一 二級標(biāo)準(zhǔn)的 可稱為 節(jié)能空調(diào) 從2005年3月1日起停止生產(chǎn) 禁止銷售能效比在2 6以下的空調(diào) 舉例說 一空調(diào)的制冷量是4800W 制冷功率是1860W 制冷能效比是 4800 1860 2 6 9 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸分為就地傳輸和遠(yuǎn)程傳輸就地傳輸可以通過有線或短距離無線通信兩種方式實(shí)現(xiàn) 其中有線通信可以通過現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu) 例如BACnet LonWorks Modbus 無線傳輸可以通過WiFi ZigBee等方式 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通道目前有 公用電話PSTN網(wǎng) 光纖 數(shù)據(jù)網(wǎng)等等 數(shù)據(jù)采集終端應(yīng)將采集到的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)傳輸 一般規(guī)定分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)每15分鐘上傳1次 不分項(xiàng)的能耗數(shù)據(jù)每1小時(shí)上傳1次 9 通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求 通信規(guī)約多 不同類型的采集終端采用不同的通信協(xié)議和規(guī)約 控制器采用不同的通信協(xié)議和規(guī)約 大規(guī)模的并發(fā)任務(wù)處理 要求系統(tǒng)需要在同一時(shí)間內(nèi)采集 就是說系統(tǒng)需要處理大規(guī)模的并發(fā)任務(wù)處理 實(shí)時(shí)通信 此系統(tǒng)要能在短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)用戶的數(shù)據(jù)召測請求 數(shù)據(jù)處理量大 能耗量都是模擬量的數(shù)據(jù) 處理的工作量比較大 有的采集器采集的數(shù)量比較多 例如 電量表需要采集的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一個(gè) 10 能效模擬分析流程 空調(diào)設(shè)備能效模擬分析流程 10 能耗模擬分析流程 建筑能效模擬分析流程 11 能源管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 以太網(wǎng) 現(xiàn)場總線 12 中國館空調(diào)設(shè)備的能耗報(bào)表 13 中國館能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表 14 分類能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表 15 建筑物能耗系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖 16 業(yè)務(wù)平臺 數(shù)據(jù)存儲層能夠存儲系統(tǒng)采集到的實(shí)時(shí)能耗能效數(shù)據(jù) 相關(guān)的支持?jǐn)?shù)據(jù)和系統(tǒng)產(chǎn)生的中間分析和預(yù)測性的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔保持 業(yè)務(wù)管理和分析層業(yè)務(wù)管理和分析層是系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理的邏輯平臺 它通過對數(shù)據(jù)核心層的數(shù)據(jù)訪問以及與接入管理層的數(shù)據(jù)交互 實(shí)現(xiàn)不同的功能模塊 滿足不同的業(yè)務(wù)需求 17 能源管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 能耗模型的研究大致可以概括為四個(gè)階段 第一階段為20世紀(jì)70年代以前 大多采用建立單目標(biāo)函數(shù)能源模型對能源需求和供應(yīng)進(jìn)行預(yù)測和規(guī)劃 一些隨時(shí)間發(fā)生變化的因素和條件導(dǎo)致了預(yù)測結(jié)果的失效 按模型運(yùn)算得到的結(jié)果不足以作為決策的依據(jù) 第二階段為20世紀(jì)70 80年代 石油危機(jī) 之后 能源系統(tǒng)研究日益受到人們的重視 如美國的布魯克海文能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)模型系統(tǒng) 國家能源模型系統(tǒng) 日本的國家能源經(jīng)濟(jì)模型系統(tǒng) 蘇聯(lián)的能源系統(tǒng)預(yù)測等都是這一時(shí)期建模和應(yīng)用的 能源系統(tǒng)決策模型應(yīng)盡可能在考慮多種可能發(fā)生的情況進(jìn)行規(guī)劃和決策 供決策者參考和使用 第三階段為在20世紀(jì)80年代之后 在現(xiàn)有能源系統(tǒng)模型的需求和供應(yīng)中 采用人機(jī)對話 以便與決策者及時(shí)交流信息 使制訂出的能源系統(tǒng)能更充分地考慮決策者當(dāng)時(shí)的要求與希望 目前進(jìn)入了第四階段 2000年之后 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代 智慧城市 采用機(jī)器與機(jī)器之間的對話 18 目前節(jié)能算法研究的現(xiàn)狀 節(jié)能算法研究的現(xiàn)狀 在缺陷管理模型方面 有部分文獻(xiàn)對建筑場所隱性問題造成的能源浪費(fèi)進(jìn)行了研究 并介紹了幾種特殊的能源缺陷樣例 科學(xué)期刊上的一篇文章中指出 通過糾正錯(cuò)誤的使用習(xí)慣和管理方法 能夠節(jié)約20 左右的能源 文獻(xiàn) 綠色器件使城市和辦公室舊貌換新顏 用IT系統(tǒng)找出隱藏的能源浪費(fèi) 研究通過數(shù)據(jù)分析辦公場所無法直接捕捉到的能源浪費(fèi) 簡單介紹了幾種特殊的能源缺陷樣例 在差別化管理模型方面 已有的研究主要是關(guān)于公共資源及用電的差別化管理 土地調(diào)控政策差別化管理方面的內(nèi)容例如有文獻(xiàn)給出了一種智慧決策支持模型 用以支持典型的基于數(shù)據(jù)收集的能源節(jié)約策略 對單棟大樓的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)也已經(jīng)應(yīng)用在希臘 雅典等地 但是區(qū)域級或城市級多建筑的情況該文獻(xiàn)沒有考慮 在 階梯電價(jià) 公共資源利用走向差別化付費(fèi) 這篇文獻(xiàn)中 研究了對階梯電價(jià)的一種方案 可以是差別化管理的一部分 但差別化管理層面較低 管理對象 研究范圍和管理方法均比較狹窄單一 并沒有針對水 電 冷等多種能源提出相應(yīng)的差別化管理的方法 而且其面對的對象并沒有擴(kuò)展到城市和企業(yè) 并針對城市和企業(yè)的特點(diǎn)制定相應(yīng)的差別化管理 節(jié)能算法研究的現(xiàn)狀 在能源監(jiān)管方面 各國政府對能源管理都高度重視 紛紛采取了許多積極有效的措施建立和完善能源管理體制 并在能耗管理標(biāo)準(zhǔn)體系 監(jiān)測方法和監(jiān)測手段方面展開了研究 英國為管理者提供了簡便的網(wǎng)上工具和政府地產(chǎn)的各類建筑物的基準(zhǔn)能效數(shù)據(jù) 能夠定期對建筑物的能效進(jìn)行計(jì)算和比對 德國建設(shè)部和德國工程師協(xié)會出臺了單位能耗統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法 給出了不同類型建筑的標(biāo)準(zhǔn)能耗和目標(biāo)能耗 有關(guān)文獻(xiàn)從建筑節(jié)能 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 對環(huán)境的友好程度幾個(gè)方面討論了 什么樣的建筑才是能夠?yàn)楝F(xiàn)代化社會所接受的建筑 其中著重指出利用新技術(shù)對燈光 空調(diào) 暖氣等設(shè)備的管理在現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)中的地位 也有文獻(xiàn)討論了如何設(shè)計(jì)系統(tǒng) 從而在節(jié)能 可用 舒適之間找到最好的平衡點(diǎn) 有研究結(jié)論指出 管理節(jié)能可以得到8 的效益 18 結(jié)論 能源管理系統(tǒng)是從建筑設(shè)備管理系統(tǒng)中分離出來的一個(gè)子系統(tǒng) 與電力監(jiān)控 智能照明系統(tǒng)甚至聯(lián)網(wǎng)型風(fēng)機(jī)盤管溫控器系統(tǒng)一樣 系統(tǒng)的分離使系統(tǒng)專業(yè)性更強(qiáng) 功能更加完善 存在的問題是子系統(tǒng)越來越多 系統(tǒng)集成越來越復(fù)雜 同時(shí) 建筑能耗和設(shè)備能效的監(jiān)管如果脫離了控制 將變得毫無意義 換句話說 建筑能耗和設(shè)備能效數(shù)據(jù)不能用于改善控制策略將變成紙上談兵 我們期望實(shí)現(xiàn)主動節(jié)能的目標(biāo)將無法達(dá)成 按照合久必分 分久必合的規(guī)律 建筑設(shè)備管理系統(tǒng)將會逐步走