建筑智能化技術節能第七章主要內容7.1建筑設備監控節能7.2綠色/生態建筑設施監控節能7.3能耗分項計量與能源管理

7.1建筑設備監控節能7.1.1通風、采暖系統的節能控制7.1.2空調系統的節能控制7.1.3供配電監測與用電量計量7.1.4照明系統的節能控制供熱系統監控原理圖空調系統的節能控制空調監控系統節能的主要策略：根據系統實際冷負荷調節冷凍水泵、冷卻水泵、冷水機組以及冷卻塔的運行臺數，投入合適的運行臺數根據室內實際溫濕度變化調節新風/回風閥、冷/熱水閥、蒸汽閥的開度根據房間實際負荷變化進行變風量（VAV）調節提前預冷關閉新風夏季工況的夜間吹洗焓差控制室內溫度分層控制（1）冷源系統的節能控制監控內容：冷凍水供回水溫度壓力與回水流量監測冷卻水供回水溫度監測冷卻水泵/冷凍水泵/冷卻塔風機/冷水機組運行故障狀態監測及啟停控制冷站系統監控系統原理圖（2）空調處理監控系統的節能控制監控內容：新風閥/排風閥/回風閥的開度室內外溫濕度送回風溫濕度過濾器兩側壓差防凍開關狀態送風機/回風機的故障狀態及啟停控制冷熱水閥/蒸汽閥的開度控制空調機組監控原理圖供配電監測與用電量計量建筑供配電系統監測內容：運行參數的監測運行狀態的監視建筑物內用電設備的用電量統計及其費用的計算與管理對各種電氣設備的檢修、維護保養進行管理供配電用電量計量由用電量計量裝置來確定電能量值，用電量計量裝置是計量電能所必須的計量器具和輔助設備（包括電能表、電流互感器及其二次回路等）。

照明系統的節能控制

目前，照明系統也日益成為建筑中的能耗大戶。據統計，照明能耗一般占整個建筑能耗的25％-35％，占全國電力總消耗量的13％，因此實現照明系統節能的意義十分重大，且經濟效果明顯。

照明控制實現方式有兩種，一種是利用建筑設備監控系統對照明系統進行控制，另一種是獨立設置智能照明控制系統。

（1）利用BAS對照明系統進行控制

通常以電氣觸點來實現分區域定時控制、中央監控等功能。定時控制：將建筑物內部使用有規律的場所照明分成若干組，每組燈具均受照明控制器的控制，通過軟件編程的方式使各組照明燈具按用戶預置的時間表自動開啟、關閉。中央監控：用于公共場所的照明，根據各分區的具體用途、使用時段和天然采光狀況，將公共場所所有的燈具分區、分組，設定各種照度參數和運行模式。（2）獨立設置智能照明控制系統

智能照明控制系統結構圖

智能照明控制系統設計

1）劃分控制回路按場景及控制要求進行劃分。比如房間或場所要實現自動調光，則所控燈列應與側窗平行，根據室內天然光強弱，自動調節或開關各列燈具；對于電化教室、多功能會議室等場所，為實現多場景控制，所控燈列應按靠近或遠離講臺分組，在使用投影儀時，可關閉講臺和鄰近區段的燈光；每條照明回路的燈具應該為同類型的燈具，以便于調光模塊的選擇和配置；每條照明回路的最大負載功率應在需要選擇的調光器允許的額定負載容量之內。智能照明控制系統設計

2）選配調光器及其他控制部件調光器是智能照明控制系統的主要部件，按照明回路的性能選擇調光器，不同類型的燈具應該選用不同的調光器。而后根據控制需要選擇時間管理器、調光面板、搖控器、智能探測器等。智能照明控制系統設計

3）與建筑設備綜合管理系統集成智能照明系統作為建筑智能化系統之一，一方面應與其它的系統共享資源，另一方面應將智能照明控制系統的監控信息及時傳送到建筑設備綜合管理系統，實現建筑設備綜合管理系統對智能照明系統的監視和綜合管理，因而應與BMS集成。為滿足集成要求，控制系統應采用國際標準的通信接口和協議，通過照明監控主機與樓宇智能管理系統相連接，實現建筑設備控制中心對照明監控系統的信號收集和監測。

智能照明控制系統設計

4）智能照明控制系統節能智能照明系統中的自動調光功能，能根據室外光強弱，自動調節室內照度使其維持在設定值，充分利用自然光，實現節能；同時自動調光功能還可有效地控制房間內整體的照度值，從而提高照度均勻性。7.2綠色/生態建筑設施監控節能

7.2.1圍護結構節能控制7.2.2新能源應用系統的監控與管理7.2.3中水及雨水回用系統的監控與管理7.2.4廢棄物管理及處置系統的監控與管理

7.2.1圍護結構節能控制1）通風窗和遮陽板通風窗，也稱“呼吸窗”，是在雙層玻璃的間層中加上百葉窗，間層下部有通風孔、上部連接排風管道和小型風機，靠風機動力使室內空調回風從下部進入間層，再從上部進入排風或回風管道。通風窗的內部結構智能遮陽智能遮陽系統的實現有兩種方式，一種是通過DDC監控，并將其納入建筑設備監控系統；另一種是將專業的智能遮陽系統集成到智能化集成系統中，實現統一平臺監控和管理。智能遮陽系統DDC監控的方式分為基于時間的遮陽控制和基于氣候的遮陽控制。氣候遮陽系統的監控原理圖2）太陽能屋頂太陽能發電屋頂將兩片玻璃之間夾硅片組成的太陽能板或薄膜無定型硅光電板等光電設備與屋頂相結合，一方面能有效地加強屋頂的隔熱，另一方面能利用太陽能發電，從長遠的觀點來看，這種太陽能屋頂在新能源的利用方面獨具優勢。用于節能發電的太陽能電池板自動跟蹤裝置有時鐘式、程控式和光電式幾種。

（1）太陽能應用系統1）太陽能熱水監控系統太陽能熱水系統由太陽能集熱器、熱水箱、補水箱、水泵、輔助加熱裝置、閥門以及管道等組成。7.2.2新能源應用系統的監控與管理太陽能熱水系統監控原理圖太陽能熱水系統監控的內容：溫度監測液位監測壓力監測水流監測設備運行狀態監視設備故障狀態監視設備啟停控制

2）太陽能采暖監控系統太陽能采暖監控系統主要包括太陽墻監控系統、太陽能熱水輻射采暖監控系統和太陽能熱泵供熱采暖監控系統。太陽墻采暖監控系統太陽墻采暖系統核心組件是太陽墻板，太陽墻板吸收太陽光輻射將太陽能轉換成熱能，此外，太陽墻板還具有除塵功能。太陽墻采暖系統工作原理是將室外新鮮空氣經太陽墻系統加熱后由送風機送入室內，置換室內污濁空氣，起到供暖和換氣的雙重功效。太陽墻采暖系統監控原理圖太陽墻采暖系統監控的內容：溫濕度監測壓差監測送風機運行狀態監視送風機故障狀態監視風閥控制加濕閥控制風機啟停控制太陽能熱水輻射采暖監控系統該系統主要由太陽能集熱器、儲熱水箱、輔助熱源、補水箱以及地板輻射系統等組成。熱水箱將太陽能集熱器生產的熱水儲存起來，由供暖循環泵輸送到敷設于地板中的加熱盤管中，通過加熱盤管的輻射散熱提高室內溫度，實現采暖的需求。熱水箱內裝有換熱器，輔助熱源可以是鍋爐或者是熱電聯產后輸送過來的熱水，若僅靠太陽能集熱器無法滿足熱水供應要求時，通過輔助熱源換熱器與熱水箱內的水交換熱量，提高熱水箱內熱水的溫度。太陽能熱水輻射采暖系統的監控原理圖太陽能熱水輻射采暖系統監控的內容：溫度監測液位監測壓力監測水流監測水泵運行狀態監視水泵故障狀態監視水泵啟停控制閥門通斷控制閥門調節控制太陽能熱泵供熱采暖監控系統太陽能熱泵供熱系統主要由太陽能集熱器、熱水箱、電加熱器、太陽能熱水給水循環泵、太陽能熱泵、熱水循環泵、集水器和分水器等組成。太陽能熱泵系統與建筑設備管理系統中的熱力系統類似，只是熱力系統的熱源是鍋爐，而太陽能熱泵系統利用太陽能集熱器在低溫時收集太陽光輻射，將熱量儲備起來作為熱泵的熱源。太陽能熱泵供熱系統監控原理圖太陽能熱泵系統監控的內容：溫度監測液位監測壓力監測水流監測設備運行狀態監視水泵故障狀態監視水泵啟停控制用戶供水循環泵啟停控制電加熱器控制閥門通斷控制

3）太陽能空調監控系統太陽能固體吸附式除濕空調機組與建筑中傳統的空調機組組成類似，所不同的是太陽能固體吸附式除濕空調機組用到了太陽能除濕轉輪。除濕轉輪承擔新風系統濕負荷，新風進入除濕轉輪進行除濕，去濕后的新風經表冷器進行等濕降溫后送入空調房間。除濕轉輪的空氣加熱器由太陽能集熱器提供再生熱量，送入空氣加熱器的熱水可直接由太陽能熱水系統或者熱力系統提供。太陽能固體吸附式除濕空調機組的監控原理圖太陽能空調系統監控的內容：溫濕度監測壓差監測防凍監測二氧化碳濃度監測風機運行狀態監測風機故障狀態監測風機啟停控制太陽能除濕轉輪啟停控制熱轉輪啟停控制閥門控制

4）太陽能制冷監控系統太陽能吸收式制冷系統中太陽能集熱系統主要是由太陽能熱水系統、熱交換器、電加熱器組成。該系統有三個循環管路：太陽能熱水循環系統、熱交換循環系統和熱媒水循環系統。太陽能熱水循環系統通過太陽能集熱器和熱水箱為整個系統提供熱水；熱交換循環系統通過熱交換器將太陽能熱水循環系統的熱量傳遞給熱媒水循環系統；熱媒水循環系統通過熱媒水的循環為太陽能吸收式制冷機內的發生器提供熱量，維持制冷劑蒸發汽化所需的能量，保證太陽能吸收式制冷機的制冷運行工況。太陽能制冷系統中集熱系統的監控原理圖太陽能集熱系統監控的內容：溫度監測液位監測水流監測設備運行狀態監視水泵故障狀態監視設備啟停控制閥門通斷控制（2）地熱能應用系統

1）地熱能供暖監控系統地熱能供暖系統屬于高品位地熱能源應用，包括地熱水開采系統、輸送分配系統、中心泵站以及室內裝置，以若干口地熱井的熱水為熱源向建筑供暖，同時滿足生活熱水以及工業生產用熱的要求。地熱供暖系統的監控原理圖地熱供暖系統監控的內容：溫度監測壓力監測流量監測水泵啟停狀態監視調峰站中鍋爐的耗煤量的監測地熱水井的液位監測換熱器結垢狀況監測變頻水泵啟停和運轉頻率控制

2）地源熱泵監控系統地源熱泵系統由水源熱泵機組、土壤側循環泵、循環泵、抽水水泵等組成。該系統是由地熱井熱泵和土壤源熱泵相結合為建筑提供熱源，系統通過DDC對循環泵、抽水泵、熱力循環泵、供水泵和水源熱泵機組進行監控或參數計量。地源熱泵系統監控原理圖地源熱泵監控系統監控的內容：水泵運行狀態監視水源熱泵機組的監控故障監控地源熱泵監控系統實時計量的內容：溫度實時計量流量實時計量地源熱泵監控系統對熱能的計量地源熱泵監控系統對電量的計量地源熱泵監控系統對熱能的計量：地熱井供熱水的熱能的計量土壤側提供的熱能的計量地熱水以及換熱給用戶側提供的熱能的計量地熱水二級換熱和土壤側共同給用戶側提供熱能的計量地源熱泵監控系統對電量的計量：水源熱泵機組消耗電量的計量變頻泵消耗電量的計量對控制系統消耗電量的計量

3）地源熱泵空調監控系統地源熱泵空調系統由冷熱源系統和用戶終端空氣處理系統以及閥門、管道、監測儀表等組成。其中冷熱源系統包含地下埋管換熱器、地源側循環泵、水源熱泵機組、用戶側循環水泵、分水器、集水器、冷卻水泵、冷卻塔、定壓罐、補水泵、軟化水箱、軟化水裝置等。用戶終端空氣處理系統包含空調機組、新風機組、風機盤管等形式。地源熱泵空調系統冷熱源監控系統的監控原理圖地源熱泵空調系統用戶終端空氣處理監控系統原理圖地源熱泵空調監控系統監測的內容：地埋管換熱器的進水管的水溫、壓力，出水管的水溫、壓力、流量，側水管上電動蝶閥的開關狀態地源側循環水泵的運行狀態、故障狀態、手/自動狀態土壤耦合熱泵機組的運行狀態、故障狀態、手/自動狀態，地埋水側電動蝶閥的開關狀態用戶側循環水泵的運行狀態、故障狀態、手/自動狀態冷卻水泵的運行狀態、故障狀態、手/自動狀態冷卻塔風機的運行狀態、故障狀態、手/自動狀態，冷卻水液位補水泵的運行狀態、故障狀態、手/自動狀態冷熱水供/回水溫度、壓力，冷熱水回水流量、軟化水箱液位、定壓罐壓力電動蝶閥的開關狀態用戶空調機組中的室外/新風溫濕度、送/回風溫濕度、空氣質量、過濾網兩側差壓、送/回風機運行狀態、故障狀態，防凍開關狀態地源熱泵空調監控系統控制的內容：地源熱泵空調系統啟停控制熱泵機組臺數的控制壓差旁通閥控制循環水泵變頻控制設備的切換控制軟化水箱、水溶液箱的控制補水泵的控制用戶終端空氣處理系統控制（3）新能源應用系統的集成管理為了對新能源系統進行統一管理、信息共享、能耗分析、節能評估，需要把新能源應用系統集成到智能建筑集成系統中來。首先，要把新能源應用系統集成在建筑設備管理系統中，實現對新能源應用系統的統一管理；然后再把新能源應用系統通過建筑設備管理系統集成在智能建筑集成系統中，實現對新能源的信息共享、能耗分析、節能評估的等綜合功能。7.2.3中水及雨水回用系統的監控與管理

1）中水回用及其監控2）雨水回用及其監控3）水環境系統集成管理“中水”是相對于上水（給水）、下水（排水）而言的。因其水質指標低于城市給水中飲用水的標準，但又高于允許排入地面水體的污水排放標準，即水質介于生活飲用水水質和允許排放污水水質標準之間，故稱“中水”。建筑物中的生活污水、廢水或其它可以收集到的水資源都可以作為中水水源。中水回用根據用途不同分為兩種處理標準，一種是回用水的水質達到飲用水的標準而直接回用到日常生活中，即實現水資源的直接循環利用；另一種是回用水的水質達到非飲用水的標準，這種回用水可以用來澆灌花草、沖洗車輛、沖洗廁所、消防滅火、景觀用水，還可以作為工業普通用水使用。（1）中水回用及其監控中水回用系統用于建筑和住宅小區的中水回用系統一般有三種型式：獨立型中水回用系統、區域型中水回用系統、聯網型中水回用系統。

獨立型中水回用系統組成

區域型中水回用系統組成

聯網型中水回用系統組成中水回用系統由中水原水系統、中水處理系統和中水供水系統三部分構成。中水原水系統是收集、輸送中水原水到水處理系統的管道系統和附屬構筑物；中水處理系統是把中水原水處理成為符合回用水水質標準的設備和裝置；中水供水系統是收集、輸送處理后的中水到中水用水設備的管道系統及附屬構筑物。中水供水系統通常分為生活雜用供水系統和消防專用供水系統兩類。生活雜用中水供水系統消防專用中水供水系統組成中水處理中水的處理可以分為三個階段，即前處理階段、中心處理階段和后處理階段。前處理階段的作用是截留中水原水中的懸浮物以及其他雜質。中心處理階段的作用是去除中水原水中呈膠體和溶解狀態的有機物質，同時進一步截留懸浮物。后處理階段的作用是進一步去除中水原水中的有機物、無機物及細菌、病毒等，使出水水質符合回用水的標準。中水處理的方法一般有物理化學處理法、生物處理法、物化生化結合處理法等。

中水回用系統及其監控獨立型的中水回用系統流程圖：

中水回用系統監控原理圖中水回用監控系統監控的內容：自動與手動細柵格濾網的自動切換調節池的監控生物處理池的監控過濾輸送池的監控加藥消毒自動調節消毒池的監測反沖洗泵的控制儲水池的監控雨水回用包括雨水的收集、儲存、處理、回用。一般的雨水處理方式可分為雨水滲透處理、雨水沉淀處理、雨水過濾處理和雨水生物處理。根據實際情況，各種處理方式可互相組合使用。（2）雨水回用及其監控雨水回用系統雨水回用系統由雨落管、初期棄流裝置、儲水池、混凝池、提升泵、壓力濾池、中水池等部分組成。

雨水回用系統的監控雨水回用系統的監控內容：儲水池的監控提升泵的監控投混凝劑泵的控制投藥泵的控制對中水及雨水回用系統的集成即是要采用一個統一的集成平臺將其集成到建筑設備管理系統中，實現對它們的全面管理，并與智能建筑內其他系統實現信息的共享，并根據實際需要進行系統間的聯動，具體實現的功能：實現對所有水環境智能化系統（包括給排水、中水及雨水回用等）的統一管理建立開放的數據結構，共享數據資源實現子系統間的聯動通過信息整合應用，提供更高層次的信息服務（3）水環境系統集成管理7.2.4廢棄物管理及處置系統的監控與管理1）廢棄物的管理2）廢棄物處理技術3）廢棄物處理系統的監控

廢棄物的管理首先要對廢棄物進行合理的分類，根據生活垃圾的成分構成、產生量，再結合本地垃圾的資源利用和處理方式來進行分類。在我國，生活垃圾一般分為可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四大類。

（1）廢棄物的管理

廢棄物處理技術主要有廢棄物的粉碎和分選技術、堆肥處理技術、填埋處理技術、焚燒處理技術和干燥穩定技術，以及最新開發的甲烷化處理技術等。（2）廢棄物處理技術垃圾焚燒系統監控圖（3）廢棄物處理系統的監控垃圾焚燒系統的監控內容：各風機和輸送機的監控監測溫度信號監測壓力信號焚燒爐的控制閥門控制自動保護與報警裝置7.3能耗分項計量與能源管理

7.3.1能耗分項計量7.3.2能耗監測分析7.3.3能源管理7.3.1能耗分項計量建筑能耗計量分類分項圖能耗數據采集與計量數據采集系統包括監測建筑中各種計量裝置、數據采集器和數據采集通道。下面主要介紹計量裝置和數據采集器。（1）計量裝置計量裝置是用來計量建筑內電、水、熱能消耗的裝置，主要有電能表、熱量表、流量傳感器、溫度傳感器等熱量表

熱量表是用于測量及顯示水流經熱交換系統所釋放或吸收熱量的儀表。由積算器、配對溫度傳感器、流量計組成，積算器接收來自流量傳感器和配對溫度傳感器的信號，進行熱量計算，并存儲和顯示系統所交換的熱量值；配對溫度傳感器是在同一個熱量表上，分別用來測量熱交換系統的入口和出口溫度的一對計量特性一致或相近的溫度傳感器。流量傳感器

電磁流量傳感器以電磁感應定律為基礎，在管道上下安裝勵磁線圈產生磁場，流動的液體作為切割磁力線的導體，產生感應電動勢，經過處理轉換成標準信號用來測量管內液體流量。溫度傳感器

溫度傳感器的作用是利用物質各種物理性質隨溫度變化的規律把溫度轉換為電量。鉑電阻溫度傳感器是利用金屬鉑在溫度變化時自身電阻值也隨之改變的特性來測量溫度，顯示儀表指示出鉑電阻值所對應的溫度值，當被測介質中存在溫度梯度時，所測量的溫度是感溫元件所在范圍內介質層中的平均溫度。（2）數據采集器數據采集器是在一個區域內進行電能或其它能耗信息采集的設備。它通過信道對其管轄的各類表計的信息進行采集、處理和存儲，并通過遠程信道與數據中心交換數據。數據采集器具有數據采集、數據處理、數據存儲和數據遠傳的功能。7.3.2能耗監測分析能耗監測分析是指通過對建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸等手段及時采集能耗數據，對建筑內主要能耗系統（空調系統、照明系統、給排水系統等）的運行能耗實時監測和動態分析。能耗監測分析系統框架結構圖能耗監測分析系統的數據傳輸指能耗