摘要
公共建筑供熱節(jié)能器是針對大型公共建筑的用熱特點(diǎn)而專門設(shè)計(jì)的，用于公共建筑熱入口處的節(jié)能器。公共建筑供熱節(jié)能器的產(chǎn)生，解決了公共建筑不可調(diào)的缺憾。公共建筑供熱節(jié)能器在建筑物在無人使用時(shí)可自動(dòng)調(diào)節(jié)降低供熱量，達(dá)到節(jié)能的目的。本文簡單介紹了公共建筑供熱節(jié)能器的組成和控制策略。
關(guān)鍵詞：公共建筑 供熱 節(jié)能 控制
熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)越來越被供熱運(yùn)行管理部門所認(rèn)識(shí)，它基本實(shí)現(xiàn)了熱力站無人職守，帶來的節(jié)能效果相當(dāng)顯著。但是熱網(wǎng)的自動(dòng)化也只停留在換熱站一級(jí)，用戶處的供熱節(jié)能調(diào)節(jié)無法實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，而用戶是直接的使用者，用戶的需求直接影響著用熱的多少。因此，我公司研制的公共建筑供熱節(jié)能控制器，按照用戶的“用熱需求”來調(diào)節(jié)，避免了盲目供熱帶來的熱浪費(fèi)，結(jié)合鍋爐房和換熱站的自控，合理統(tǒng)籌調(diào)節(jié)，將會(huì)帶來更大的節(jié)能效益。
一、 系統(tǒng)介紹
公共建筑供熱節(jié)能器是基于整個(gè)樓棟的控制，主要適用于用熱時(shí)間較集中，使用時(shí)間階段性較強(qiáng)的公共建筑。例如，公共建筑諸如辦公樓、學(xué)校、體育館和商場等大型公共建筑的能耗大，同時(shí)這類建筑使用性質(zhì)與住宅不同，一般在晚上無人使用，只需保證管道內(nèi)水不結(jié)凍，即保證值班供暖溫度（一般為5～8℃）即可。節(jié)能器通過加裝自控裝置實(shí)現(xiàn)樓棟熱入口處的調(diào)節(jié)，實(shí)行分時(shí)段供暖模式，大大降低了能耗。
1.1、公共建筑供熱節(jié)能器內(nèi)部構(gòu)成
由現(xiàn)場檢測儀表、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場控制器和監(jiān)控中心四部分組成：
? 現(xiàn)場檢測儀表：主要作用是檢測公共建筑用熱情況。檢測參數(shù)有多種，供（回）水溫度、建筑室內(nèi)溫度、瞬時(shí)熱量等。推薦使用室內(nèi)溫度或瞬時(shí)熱量值，因?yàn)槭覂?nèi)溫度直觀反映用戶舒適程度，瞬時(shí)熱量直接反映實(shí)時(shí)供熱情況。
? 現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)：主要作用是執(zhí)行控制指令，一般通過開關(guān)閥門或調(diào)節(jié)閥門開度來實(shí)現(xiàn)熱量調(diào)節(jié)。
? 現(xiàn)場控制器：采集檢測數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；根據(jù)控制程序自動(dòng)發(fā)出控制指令，指揮現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)；可與監(jiān)控中心上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，因此可上傳數(shù)據(jù)并接受來自監(jiān)控中心的控制指令。
? 監(jiān)控中心：對所有樓棟的現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行集中遠(yuǎn)程監(jiān)測，并根據(jù)各樓棟供水溫度（回水溫度或者室內(nèi)溫度）分布情況，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)供熱工況，滿足用戶采暖要求。
1.2、適用建筑
適用于：用熱規(guī)律性較強(qiáng)的公共類建筑。例如：辦公樓、商場、學(xué)校和體育館等公共建筑。
1.3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)控制系統(tǒng)在物理層面上主要由三部分組成：監(jiān)控中心、通訊網(wǎng)絡(luò)、公共建筑供熱節(jié)能器；
（1） 監(jiān)控中心：
監(jiān)控中心由系統(tǒng)服務(wù)器、操作員站和相應(yīng)的通訊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。
系統(tǒng)服務(wù)器將采集現(xiàn)場節(jié)能器的數(shù)據(jù)，監(jiān)測現(xiàn)場節(jié)能器的運(yùn)行情況并指導(dǎo)操作員進(jìn)行操作。服務(wù)器定期從現(xiàn)場節(jié)能器采集數(shù)據(jù)以保證其數(shù)據(jù)庫不斷更新。服務(wù)器還向現(xiàn)場節(jié)能器發(fā)送控制和參數(shù)設(shè)置指令。操作員從控制中心能夠方便地得到子站運(yùn)行的數(shù)據(jù)并向子站下達(dá)指令。
監(jiān)控中心的軟件采用PB-HOMS5.0專業(yè)的公共建筑供熱節(jié)能自動(dòng)化監(jiān)控軟件。PB-HOMS5.0采用B/S結(jié)構(gòu)，輕松支持遠(yuǎn)程訪問與控制。通過Internet或內(nèi)部局域網(wǎng)，任何一臺(tái)工作站不需要安裝客戶端軟件，只需打開IE瀏覽器輸入域名或IP地址，即可登陸服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽和控制指令發(fā)送。軟件功能上可分為圖形監(jiān)控、報(bào)警管理、用戶管理、系統(tǒng)維護(hù)、組態(tài)模塊、運(yùn)行策略、控制審核、報(bào)表管理和圖表曲線等九個(gè)功能模塊。
（2）通訊網(wǎng)絡(luò)
通訊是整個(gè)公共建筑供熱節(jié)能系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
通訊方式有很多種，可以采用電話通訊、工業(yè)總線、城市無線通訊網(wǎng)絡(luò)、電信部門推出的移動(dòng)電話網(wǎng)（例如GPRS、CDMA等），還可以采用局域網(wǎng)。
（3）公共建筑供熱節(jié)能器通訊功能
出現(xiàn)故障時(shí)的主動(dòng)上傳；接收上位機(jī)通訊程序的各種控制指令；無上位機(jī)時(shí)，按照預(yù)先給定的程序自動(dòng)控制。
向監(jiān)控中心上傳各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等功能。
二、 控制策略
（1）自動(dòng)控制：
將整個(gè)供暖時(shí)間分為：工作模式、周末模式、節(jié)假日模式、臨時(shí)模式。在各個(gè)模式下的每一天還可以分成幾個(gè)時(shí)間段，各個(gè)時(shí)間段的起始點(diǎn)都可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改。通過液晶操作面板或監(jiān)控中心上位機(jī)軟件一次設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)全年無人看守運(yùn)行。
工作模式：顧名思義是應(yīng)用于每周工作日的運(yùn)行模式。
周末模式：周末無人使用時(shí)，結(jié)合室外溫度，分時(shí)段修正閥門開度，保持建筑物內(nèi)達(dá)到值班溫度即可。周末模式不用重復(fù)設(shè)定，現(xiàn)場控制器有自動(dòng)對表功能，可以自己判斷何時(shí)執(zhí)行周末模式。
節(jié)假日模式：節(jié)假日放假時(shí)間不一定，因此需要根據(jù)具體的日期通過現(xiàn)場液晶操作面板或者監(jiān)控中心上位機(jī)軟件來調(diào)整。
（2） 溫度控制模式：
直接監(jiān)測室內(nèi)溫度，根據(jù)此溫度控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（電磁閥），達(dá)到控制供水（回水）溫度或者控制室內(nèi)溫度的要求。
（3） 熱量控制模式：
直接測量樓棟瞬時(shí)熱量，根據(jù)瞬時(shí)熱量調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（電磁閥）進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到控制熱量的要求。
（4）手動(dòng)控制模式：
直接按照不同的時(shí)間段手動(dòng)給定電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（電磁閥）的開度，手動(dòng)調(diào)節(jié)熱量。
（5）氣候補(bǔ)償控制模式
可以根據(jù)室外的氣候如晴天調(diào)整電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)熱量，實(shí)現(xiàn)氣候補(bǔ)償。
三、 公共建筑供熱節(jié)能器的裝機(jī)模式
公共建筑現(xiàn)場安裝條件多樣化，考慮到實(shí)際工程的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，有以下幾種裝機(jī)模式：
序號(hào) 功 能 基本型 標(biāo)準(zhǔn)型 增強(qiáng)型
1 11 2 22 3 33
1 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 √ √ √
2 開關(guān)型：電磁閥、電動(dòng)球閥、電動(dòng)蝶閥 √ √ √
3 液晶顯示面板 √ √
4 室內(nèi)溫度 √ √ √ √ √ √
5 熱計(jì)量表 √ √
6 遠(yuǎn)程通訊(GPRS) √ √ √ √
7 監(jiān)控中心軟件 √ √ √ √
注：1、2、3型為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，11、22、33型為開關(guān)型電磁閥、電動(dòng)球閥、電動(dòng)蝶閥。
如圖1所示，公共建筑供熱節(jié)能器-1型安裝圖：
這種型號(hào)的節(jié)能器設(shè)置非常簡單，根據(jù)控制器內(nèi)部時(shí)鐘運(yùn)行，不設(shè)監(jiān)控中心，在液晶操作面板上根據(jù)預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間段控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（或電磁閥）達(dá)到設(shè)定要求，適用于用熱時(shí)間基本固定的公共建筑物。
如圖2所示，為公共建筑供熱節(jié)能器-2型安裝圖：
采集公共建筑室內(nèi)溫度，根據(jù)提前設(shè)定的運(yùn)行模式，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
本型號(hào)控制柜可調(diào)節(jié)性較強(qiáng)，可以設(shè)定不同的控制策略隨時(shí)改變運(yùn)行模式，實(shí)時(shí)監(jiān)控室外溫度和公共建筑室內(nèi)溫度情況，實(shí)現(xiàn)同一監(jiān)測管理和遠(yuǎn)程控制，并且可以儲(chǔ)存所有數(shù)據(jù)。
如圖3所示，公共建筑供熱節(jié)能器-3型安裝圖：
采集樓棟溫度、熱量相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)在監(jiān)控中心預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行模式，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
本型號(hào)控制柜有很強(qiáng)的可調(diào)性，除可以實(shí)現(xiàn)以上兩種型號(hào)功能以外還可以檢測瞬時(shí)熱量并實(shí)現(xiàn)根據(jù)熱量控制。型號(hào)適合于需要較多功能控制、或根據(jù)熱量收費(fèi)的地區(qū)。
四、 實(shí)際應(yīng)用
目前公共建筑供熱節(jié)能器，已在承德和新疆兩地的一些公共建筑中得到了應(yīng)用，普遍反應(yīng)節(jié)能較好。
承德采用公共建筑供熱節(jié)能器—3型，GPRS實(shí)時(shí)通訊，設(shè)置監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心上位機(jī)上遠(yuǎn)程控制；新疆采用公共建筑供熱節(jié)能器—11型，沒有實(shí)時(shí)通訊，在現(xiàn)場通過液晶操作面板進(jìn)行設(shè)定后自動(dòng)控制。
采集某商場和某辦公樓的數(shù)據(jù)，形成圖表如下：
建筑類型 平均室外溫度(℃) 每天每萬平米耗熱量GJ/天 節(jié)能率%
節(jié)能前 節(jié)能后
某商場 -11.1 29.72 20.67 0.304
-7.35 26.01 19.51 0.250
某辦公樓 -11.1 21.85 12.90 0.409
-7.35 19.01 11.98 0.371
采用公共建筑供熱節(jié)能器后，在公共建筑熱入口處實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，在建筑無人使用時(shí)只保持值班溫度可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能20%~40%。
五、 結(jié)束語
公共建筑供熱節(jié)能器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測供熱情況，根據(jù)情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并把情況反饋到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心從而能后及時(shí)控制和平衡，極大地提高了供熱的精確度，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、公共建筑供熱節(jié)能器的設(shè)備簡潔，安裝方便，把熱網(wǎng)的自動(dòng)控制延伸到熱入口處，在用戶處“按需調(diào)節(jié)”。
2、由實(shí)際應(yīng)用上來看，安裝公共建筑供熱節(jié)能器后，節(jié)能效果明顯。對于建筑面積大、供熱能耗大、且用熱時(shí)間集中的公共建筑，若采用公共建筑供熱器后節(jié)能率達(dá)到20~40%，一個(gè)采暖季之內(nèi)可以收回全部投資。
