一种基于计算机的建筑节能系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于计算机的建筑节能系统，依托的基层平台为建筑电气系统中所选用的各种机电设备子系统，所述机电设备子系统包括供配电系统、暖通空调系统、照明系统、电机拖拽系统、给排水系统以及可再生能源系统，包括：用能监测子系统，用于对楼宇内的各类节电设备、分布式能源、楼宇自动化进行在线监测，为其他子系统提供数据来源；用能分析子系统，用于对各类用电服务中能源使用情况进行直接数字统计和可视化分析，从而直接得到当前楼宇能源运行情况；用节能服务子系统，用于根据专家知识库自动地制定楼宇内节能方案；以及双向互动子系统，用于连通电力企业和楼宇用户，楼宇用户根据电力企业的发电计划安排楼宇内的用电服务。

A building energy saving system based on computer

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机的建筑节能系统
本专利技术涉及建筑领域，特别是基于包括大数据分析在内的计算机技术的建筑节能系统。
技术介绍
伴随着世界经济和社会的飞速发展，未来世界的能源需求也在持续增加。特别是城市中高层楼宇，楼宇增加是城市内用电量上升的重要因素。在信息技术技术上建立的楼宇节电管理系统，以客观综合能源数据为依据，实现建筑楼宇电、气等能源消耗的监控、分析、控制，是节能降耗最根本的方法，已有的楼宇节电管理系统收集建筑内部的信息并通过启发式规则对楼宇的照明、动力、通风、空调、安防等系统进行协调控制及整合。现有的系统缺陷在于：(1)大部分楼宇缺少专职的节电管理机构，没有相关的电能使用及管理办法，在各个楼宇和电离公司之间还没有形成一个有效的信息共享链，内外信息共享能力差，存在信息孤岛现象；(2)系统中的节点模型没有学习过程，不能根据建筑情况的变化，自动调整节电模式。由此造成的一些具体问题包括：(1)变压器空载损耗非常高，老化现象严重，大大增加了变压器运行的综合能耗，且错误的将变压器设计为长期处于满载荷运行工况，没有从经济型、技术性、运行搞笑方面充分发挥变压器最高效率；(2)供配电线路经济截面与电气系统运行时实际需求经济截面间存在严重不匹配情况，供配电线路长期运行在低效工况状态，线路损耗大大增加，不仅影响到建筑物内部各机电设备系统的正常运行，降低了高层楼宇建筑的综合服务水平。(3)照明和电机拖拽系统运行方案不合理，需求调度智能分配自动化水平低，综合维护措施不到位，长期运行在低效工况，且大量发热降低了电机等配套系统综合使用寿命；(4)日常运行维护方面也存在由于节能降耗以实以及使用习惯的问题。因此，需要设计一种新的智能楼宇节能系统，以全面解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述背景施工的不足，提供一种基于计算机的建筑节能系统，推广先进的楼宇智能节电系统理念，改变传统的能源无科学依据的生产管理方式，提高楼宇节能管理信息系统的运行、管理效率的同时，找到用户用能环节中能源消耗最佳流程数据，为楼宇用户提供一个成熟的、有效的、使用方便的节点管控解决方案。本专利技术的目的在于提供一种基于计算机的建筑节能系统，所述基于计算机的建筑节能系统依托的基层平台为建筑电气系统中所选用的各种机电设备子系统，所述机电设备子系统包括供配电系统、暖通空调系统、照明系统、电机拖拽系统、给排水系统以及可再生能源系统，包括：用能监测子系统，用于对楼宇内的各类节电设备、分布式能源、楼宇自动化进行在线监测，为其他子系统提供数据来源；用能分析子系统，用于对各类用电服务中能源使用情况进行直接数字统计和可视化分析，从而直接得到当前楼宇能源运行情况；用节能服务子系统，用于根据专家知识库自动地制定楼宇内节能方案；以及双向互动子系统，用于连通电力企业和楼宇用户，楼宇用户根据电力企业的发电计划安排楼宇内的用电服务。优选的，所述用节能服务子系统分析所述机电设备子系统控制的基本控制目标、控制对象以及控制函数的基础上，明确系统节能控制综合控制内容和控制方式的基础上，明确控制目标，确定影响系统大量能源浪费的主要原因和系统控制的对象参数，然后利用先进控制手段和优化算法，对建筑电气系统运行调度实现优化，实现对整个建筑电气系统的动态调节控制。优选的，所述专家库子系统包括：能耗诊断模型，通过统计各个用户的用能情况，通过回归算法分析各个用能环节与最终用能总量的关系，从而找到能搞较高的关键设备，发现设备的耗能过高原因，然后采取相应的节能增效措施，降低设备的耗能量；用能策略模型，系统利用能耗诊断模型的结果，建立用能策略模型，对建筑楼宇的长期、短期用能策略及用能方式、节能手段进行统一管理。优选的，所述用能策略模型采用专家知识库的形式，定义若干用能策略模板，系统能够在能耗诊断模型结果的基础上，自动选择合适的用能策略模型，所述用能策略模板包括空调用能策略、风能太阳能新能源用能策略、水泵用能策略、照明用能策略、电梯用能策略以及其他用能策略。优选的，所述空调用能策略建立依据冰蓄冷空调电气节能方法以及暖通空调系统中的冷热电联产方法，其中所述冷蓄冷空调电气节能方法是在电力负荷较低的夜间，利用低谷区的电能资源采用制冷机进行制冷，将电能转换为冷量，然后利用冰的潜热特性，利用相应储存容量将冷量储存起来，而在电力负荷较高的白天电能需求高峰期，将冰中所存储的冷量有机释放出来，以满足建筑物制冷空调系统或其他制冷生产工艺的需求，从而达到添补高峰电能供应不足，利用峰谷电价差价节省电费以及降低空调设备容量的目的；所述冷热电联产电气节能方法建立在能源梯级综合利用理念的基础上，集制冷、供热、建筑物采暖与供热水以及发电三个过程为一体的多联产能量综合分配利用高效系统，冷热电三联产供应系统由于能源采用能源就地使用原则，可以大大减少电能输配电系统和热能供热管网的投资以及相应能源传输损耗。优选的，所述风能太阳能新能源用能策略依据大规模使用在楼宇的风力发电机以及太阳能热水器电气系统特点设置，太阳能热水和采暖电气节能光热利用对太阳能集热器的安装角度、采集面积以及周围的遮挡物信息进行采集，实现与建筑功能结构间的完美结合，根据工程项目的实际情况，太阳能热水和采暖系统的光热采集装置安装在建筑物坡面上，利用楼宇建筑屋顶面解决楼宇部分热水供应需求，采用风力发电以及风光互补供电系统、太阳能庭院照明以及风光互补庭院照明。优选的，所述水泵用能策略依据如下：水泵是高层楼宇建筑中给排水系统的重要动力源，包括离心式、涡流式和轴流式，工作时用特性工作曲线描述各参量数据间的关系很直观，其中水泵处于两个不同状态的工作扬程之比与两个状态下水泵的转速比平方相等，水泵处于两个不同状态的流量之比与两个状态下水泵的转速相等，水泵处于两个不同状态的电机轴即水泵轴的功率之比与两个状态下水泵的转速比立方相等，水泵采用变频调速控制后，转速略有改变，整个系统轴功率P将发生三次方大幅度的变化，采用变频调速控制，当水泵转速比有小幅度降低变化时，轴功率会发生一个较大的幅度变化，所带来的节能效果十分明显；高层楼宇中的风机采用变频调速控制技术调节风机工况点达到节能降耗的效果，采用工频电源向变频器切换、变频器向工频电源切换的双向切换控制。优选的，所述电气照明设施电能消耗函数表达为：P＝T(Pr+Pl+Ps),其中，P为电气照明设备总耗电量，T为电气照明设备总共使用时间；Pr为配套电气照明设备的损耗；Pl为电气照明配套线路与开关设备总损耗；Ps为电气照明设备电能转换为可见光过程中的能量损耗；同时P＝F/N，其中F为光通量，P为照明设备的发光效率，而在建筑物室内光通量可以表示为：F＝EKSZ/PN，其中N为房间最小照度标准；E为见光补偿系统；S为照明设备所安装的房间面积；Z为照明器的数量；E为光通量的综合利用系数。建筑电气系统中照明设备的综合耗电量与整个照明系统的设备损耗等因素有关，在进行建筑照明系统设计时，结合工程实际情况，充分分析系统所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述基于计算机的建筑节能系统依托的基层平台为建筑电气系统中所选用的各种机电设备子系统，所述机电设备子系统包括供配电系统、暖通空调系统、照明系统、电机拖拽系统、给排水系统以及可再生能源系统，包括：/n用能监测子系统，用于对楼宇内的各类节电设备、分布式能源、楼宇自动化进行在线监测，为其他子系统提供数据来源；/n用能分析子系统，用于对各类用电服务中能源使用情况进行直接数字统计和可视化分析，从而直接得到当前楼宇能源运行情况；/n用节能服务子系统，用于根据专家知识库自动地制定楼宇内节能方案；以及/n双向互动子系统，用于连通电力企业和楼宇用户，楼宇用户根据电力企业的发电计划安排楼宇内的用电服务。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述基于计算机的建筑节能系统依托的基层平台为建筑电气系统中所选用的各种机电设备子系统，所述机电设备子系统包括供配电系统、暖通空调系统、照明系统、电机拖拽系统、给排水系统以及可再生能源系统，包括：
用能监测子系统，用于对楼宇内的各类节电设备、分布式能源、楼宇自动化进行在线监测，为其他子系统提供数据来源；
用能分析子系统，用于对各类用电服务中能源使用情况进行直接数字统计和可视化分析，从而直接得到当前楼宇能源运行情况；
用节能服务子系统，用于根据专家知识库自动地制定楼宇内节能方案；以及
双向互动子系统，用于连通电力企业和楼宇用户，楼宇用户根据电力企业的发电计划安排楼宇内的用电服务。


2.根据权利要求1所述的一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述用节能服务子系统分析所述机电设备子系统控制的基本控制目标、控制对象以及控制函数的基础上，明确系统节能控制综合控制内容和控制方式的基础上，明确控制目标，确定影响系统大量能源浪费的主要原因和系统控制的对象参数，然后利用先进控制手段和优化算法，对建筑电气系统运行调度实现优化，实现对整个建筑电气系统的动态调节控制。


3.根据权利要求1所述的一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述专家库子系统包括：
能耗诊断模型，通过统计各个用户的用能情况，通过回归算法分析各个用能环节与最终用能总量的关系，从而找到能搞较高的关键设备，发现设备的耗能过高原因，然后采取相应的节能增效措施，降低设备的耗能量；
用能策略模型，系统利用能耗诊断模型的结果，建立用能策略模型，对建筑楼宇的长期、短期用能策略及用能方式、节能手段进行统一管理。


4.根据权利要求3所述的一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述用能策略模型采用专家知识库的形式，定义若干用能策略模板，系统能够在能耗诊断模型结果的基础上，自动选择合适的用能策略模型，所述用能策略模板包括空调用能策略、风能太阳能新能源用能策略、水泵用能策略、照明用能策略、电梯用能策略以及其他用能策略。


5.根据权利要求4所述的一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述空调用能策略建立依据冰蓄冷空调电气节能方法以及暖通空调系统中的冷热电联产方法，其中所述冷蓄冷空调电气节能方法是在电力负荷较低的夜间，利用低谷区的电能资源采用制冷机进行制冷，将电能转换为冷量，然后利用冰的潜热特性，利用相应储存容量将冷量储存起来，而在电力负荷较高的白天电能需求高峰期，将冰中所存储的冷量有机释放出来，以满足建筑物制冷空调系统或其他制冷生产工艺的需求，从而达到添补高峰电能供应不足，利用峰谷电价差价节省电费以及降低空调设备容量的目的；所述冷热电联产电气节能方法建立在能源梯级综合利用理念的基础上，集制冷、供热、建筑物采暖与供热水以及发电三个过程为一体的多联产能量综合分配利用高效系统，冷热电三联产供应系统由于能源采用能源就地使用原则，可以大大减少电能输配电系统和热能供热管网的投资以及相应能源传输损耗。


6.根据权利要求4所述的一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述风能太阳能新能源用能策略依据大规模使用在楼宇的风力发电机以及太阳能热水器电气系统特点设置，太阳能热水和采暖电气节能光热利用对太阳能集热器的安装角度、采集面积以及周围的遮挡物信息进行采集，实现与建筑功能结构间的完美结合，根据工程项目的实际情况，太阳能热水和采暖系统的光热采集装置安装在建筑物坡面上，利用楼宇建筑屋顶面解决楼宇部分热水供应需求，采用风力发电以及风光互补供电系统、太阳能庭院照明以及风光互补庭院照明。


7.根据权利要求4所述的一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述水泵用能策略依据如下：水泵是高层楼宇建筑中给排水系统的重要动力源，包括离心式、涡流式和轴流式，工作时用特性工作曲线描述各参量数据间的关系很直观，其中水泵处于两个不同状态的工作扬程之比与两个状态下水泵的转速比平方相等，水泵处于两个不同状态的流量之比与两个状态下水泵的转速相等，水泵处于两个不同状态的电机轴即水泵轴的功率之比与两个状态下水泵的转速比立方相等，水泵采用变频调速控制后，转速略有改变，整个系统轴功率P将发生三次方大幅度的变化，采用变频调速控制，当水泵转速比有小幅度降低变化时，轴功率会发生一个较大的幅度变化，所带来的节能效果十分明显；高层楼宇中的风机采用变频调速控制技术调节风机工况点达到节能降耗的效果，采用工频电源向变频器切换、变频器向工频电源切换的双向切换控制。


8.根据权利要求4所述的一种基于计算机的建筑节能系统，其特征在于：所述电气照明设施电能消耗函数表达为：
P＝T(Pr+Pl+Ps),其中，P为电气照明设备总耗电量，T为电气照明设备总共使用时间；Pr为配套电气照明设备的损耗；Pl为电气照明配套线路与开关设备总损耗；Ps为电气照明设备电能转换为可见光过程中的能量损耗；
同时P＝F/N，其中F为光通量，P为照明设备的发光效率，而在建筑物室内光通量可以表示为：F＝EKSZ/PN，其中N为房间最小照度标准；E为见光补偿系统；S为照明设备所安装的房间面积；Z为照明器的数量；E为光通量的综合利用系数。建筑电气系统中照明设备的综合耗电量与整个照明系统的设备损耗等因素有关，在进行建筑照明系统设计时，结合工程实际情况，充分分析系统所包含的信息要求，合理设置和搭配，包括安装技术经济型、实用性、实际性等原则进行的建筑艺术照明设计产品，在空调房间选用照明空调组合式节能功能系统，按照建筑物分区设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，聂俊，殷叶，张红梅，杜永刚，
申请(专利权)人：张伟，
类型：发明
国别省市：陕西;61