节能型楼宇研发技术详细档案

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1、-1- 目录目录 一. 创意来源.- 2 二.解决方案- 2- 1.节能型楼宇解决方案. .- 2 1.1节能型公寓管理系统解决方案分析.-2- 1.2 节能型公寓管理系统设计原理-2- 2.供暖浪费问题解决方案-5- 2.1 浪费的具体问题的深入了解-5- 2.2 单管串联方式解决方案-6- 2.3 双管异程并联方式和双管同程并联方式解决方案 -8- 4.用电浪费问题解决方案.-9- 5.温控阀设计原理.-10- 6.宿舍人员探测器设计原理.-11- 三.系统辅助管理功能-11- 四.学生公寓供暖系统可行性分析.-13- 1 引言-13- 2 现行技术分析-14- 3 建议技术方案-14-

2、4 能耗节省分析.-16- 6 经济可行性分析-16- 5 技术可行性分析-16- 7 系统的推广和市场分析.-16- 附注-17- 1.参考资料-17- -2- 节能减排节能减排之“之“节能型节能型学生公寓楼学生公寓楼” 一一. .创意来源创意来源 在西北工业大学的学习、生活中我们发现许多能源浪费现象： 1.1.用电浪费现象用电浪费现象： 部分同学离开公寓常常忘记将用电器(电脑、台灯等) 关闭致使能源白白浪费。 2.2.热水器耗能浪费热水器耗能浪费现象现象： 热水器在无人使用时仍然不断循环加热（同学上课时，公 寓楼内热水使用量少，没有必要重复烧开那么多的水，此外午 夜基本没人需求热水时，热水

3、器仍然不断循环加热，白白浪费 了大量电能），然而用水高峰期时，热水器所烧的水温度偏低 不能满足实际需求，再者假期间的浪费情况则更加严重。 3 3. .供暖浪费现象供暖浪费现象： 供暖系统设计缺陷： 部分公寓供暖过于 以至于将窗户全打开而不足以降低室温， 而 部分公寓的供暖则严重不足； 部分公寓无 人使用（或临时使用）不用持续供暖，然而 供暖系统仍然从不间断的供暖， 这造成了能 量的严重的浪费； 此外学生上课时公寓仍 然在供暖， 教室在午休时没人使用供暖系统 仍然不间断的供暖。 供暖系统设计的缺陷造 成了能源的浪费 （这不仅仅是我校实际存在 的一个问题， 北方各供暖城市都存在这个问 题）。 4.

4、 4. 公寓管理问题：公寓管理问题： 公寓安全问题（人身安全、财产安全），在 学校公寓时有偷窃行为的出现，可能存在的安全 隐患（火灾），学生出入、外来人员入住公寓楼 难于管理，假期公寓管理不便等等一系列问题。 -3- 二解决方案二解决方案 1.1. 节能型楼宇解决方案节能型楼宇解决方案： 1.1 节能型公寓管理系统解决方案分析： 不同的 楼宇存在 着不尽相 同的各种 问题，以往 的解决方 案基本上 是单独去 解决解决 公寓楼所 存在的每 个问题， 虽然能逐一解决每个问题但其适应性不强,此外依次去解决 每个问题工作量大、可行性低,使得实际功效不高，为此我们提出了 系统的解决方案-节能型公寓管理系

5、统。 1.2 节能型公寓管理系统设计原理： 整体设计思路： 在宿舍安装单片机，单片机连接温度传感器、节能暖气控制 阀、节能控制热水器、宿舍人员探器、PC 等，通过传感器实时 探测室内温度、人数、用电量等数据，并将数据返回 PC，PC 运 行的公寓楼管理软件根据实际数据并结合数据库(学生课程安排 时间表)分析计算出最优策略，发出指令给单片机，通过单片控 制节能控制暖气阀、节能控制热水器,实现供暖、供水的实时调 控、优化（暖气、热水无人使用时则停止供暖，同学将回宿舍则 预先供暖、热水器提前加热），从而能有效调的节约电能、热能。 节 能 公 寓 -4- 此外公寓楼管理软件还提供了管理平台-公寓楼管理

6、平 台。 该本平台可以根据实际情况二次开发解决实际中的各类能源 浪费问题和管理问题（本平台不仅留了对外借口，还可以根据实 际加入不 同的管理 功能）。 针对具体 问题我们 设计出了 具体的解 决措施 (节能温 控阀、节 能型热水 器、宿舍 电流监控器、 宿舍人员探测器等)， 各传感器将数据统一返回 PC， 使得数据公有化，这样实现了整个系统的有机结合。管理软件不 但实现了节能管理的智能优化 （优化算法通过宿舍人员、 用电量、 室温等宿舍实时数据， 求解出最优策略） ， 还集成了安全监控 （火 警报警、防盗报警）、学生出入管理、维修管理、来客管理、信 息发布管理等等管理项目，辅助楼管使得公寓管理

7、更加方便、简 洁。 针对不同学校的具体情况，管理软件 获取该校的教学安排数据、学生作息时间数据等相关数据，结合 宿舍人员探测器返回的当前宿舍人数，求解出最优策略，实现供 暖、供水的最优化，同时并对宿舍的用电情况实时监控以避免在 无人使用的情况下用电器仍然在使用， 这样通过最优化管理实现 节能的目的。另外，学生公寓智能管理的实现节约了更多的劳动 力资源。最后，管理软件辅助管理中的假期管理项目中，包括了 学生的假期去向登记、去向统计、集中住宿管理、返校登记等等 项目，不仅优化了管理还，体现了人文关怀。其中的集中宿舍管 理项目对留校学生宿舍具体管理，使得供暖、供水、供电集中， 极大的节约了能源。 节

8、能型公寓楼宇系统设计原理图：节能型公寓楼宇系统设计原理图： 示意图层次 节能型公寓系统 控制系统 管理软件 -5- 节能型公寓楼宇系统示意图 控制系统设计示意图 -6- 管理软件设计示意图 2.2. 供暖浪费问题解决方案 概述： 在每组暖气片入口安装温控阀， 通过宿舍人员探测器实时监控宿舍的使 用情况，并结合学生的作息时间安排数 据，根据温度探测器探测的室温，综合分 析后通过调控温控阀的开合大小调节暖 气的供应，进而控制室温 2.1 浪费的具体问题的深入了解： 供暖系统的实际供暖方式为单管串联方式、双管异程并联方式和双 管同程并联三种方式，如图所示： 管 理 软 件 节能管理 辅助管理 报警处

9、理 供暖优化 热 水 器 优 用电量监控 自动管理 自动 +辅助 自动 学生出入管理 物品管理 信息发布 火 警 报 防 盗 报 用电异常报警 -7- 2.2 单管串联方式解决方案： 针对实际情况：已经排好的管道系统很难再改动，即已经不能再改 变原有的单管串联方式（改道容易对墙体造成破坏），考虑到可行性， 在保证新方案不影响的其供暖系统原有的功能的前提下，我们设计了单 管串联的两类解决方案 1 和方案 2，设计示意图如图所示： 单管串联方式解决方案 实际设计实际设计说明说明: : 方案 1： 不改变原有单管串联连接方式； 将供暖房间分组,通过调节每一组暖气片片数调节系统的供 暖平衡; 设计新阀

10、门-温控阀（见 15 页温控阀设计原理）； 通过温控阀实时调控最后一间房屋的室温使其保证在 17, 从而使得供暖系统工作在最佳状态，且达到节能的目的; 方案 2： 不改变原有单管串联连接方式； 通过调节 a、b 温控阀,实现对每间房屋的室温控制； 通过 PC 控制 温控阀实现节 能控制！ 与单片机连接 -8- 解决方案解决方案 优点优点 缺点缺点 方案方案 1 1 (1)对原串联有管道基本没有改 动; 温控阀的使用量少, 节约成 本; 不能实现对每间房屋室 温的单独控制; 节能效果不佳; 供暖平衡效果不佳; 方案方案 2 2 (1)对 原 串 联 管 道 基 本 没 有 改 动; 实现了对每间

11、房屋室温的单 独控制; 节能效果佳; 温控阀使用数量多,成本 相对高; 实际中方案 1 和方案 2 的选择： 结合实际需求，根据两方案的特点选择适合的方案达到节能与设备 费用的平衡，若对温度控制要求不高、用户使用暖气量小那可以选择方 案 1，若对温度的控制比较严格、用户数目比较多对暖气的需求量也比 较大的地区（如：在哈尔滨、辽宁等冬季温度比较低的地区），考虑到 其所节约的能源比较多，从长时间的效益来看采用方案 2 则更好。 对于其最后的决策，可以通过具体的效益分析最终决定选择的方案， 总之方案 1 和方案 2 各有优缺点，方案的选择由实际情况决定。 2.3、双管异程并联方式和双管同程并联方式解

12、决方案： 对于双管异程并联方式和双管同程并联方式的解决方案，鉴于其管道 设计原理基本一样，因此可以在散热器的前端进水口处加温控阀，通过 PC 单独控制每一组暖气，结合公寓楼的实时使用情况对暖气系统（每间房的供 暖）进行智能控制，实现了使用则让供暖系统工作不使用则不工作，这样通 过控制软件的管理，实现了最终的供暖零浪费，其设计示意图如下： -9- 双管异程并联方式和双管同程并联方式解决方案 ： 串联解决串联解决方案方案 1 1 实现每一串联线路的整体温度控制,保证这一路 的供暖优化而不至于浪费； 实现了一定的节能效果； 串联解决方案串联解决方案 2 2 实现了对每一间房屋室温的单独控制，可以结合

13、 学生课表依据宿舍使用情况对宿舍供暖进行控 制，对供暖进行优化最大限度的节约了能源； 实现了供暖的零浪费； 并联解决方案并联解决方案 实现了对每间房屋温度的单独控制，使得供暖不 过于； 实现了供暖的零浪费； 3 3.用电浪费问题解决方案： 实时监控宿舍用电情况，对宿舍的用电进行统 计，在采取无人是的限电、提醒外，同时每周公 布用电统计情况（通过软件的信息发布功能）， 与单片机连接 -10- 采取一定的奖励措施使得同学节能减排观念深入同学的心中。在工作日 可以在 23:30 后采取限电控制，这样一方面可以使得学生按时作息，另 一方面起到了节能的效果。 ： 鉴于实际情况用电浪费解决方案采取了人 性

14、化的方式， 进一步强化学生节能意识，使得节 能意识深入每位同学的心中， 其实际意义不小于 任何通过科技节能的方式。 4 4. .温控阀设计 温控阀设计原理: 将温度控制阀与单片机相连 接,温度传感器实时采集室内温 度将数据实时传送个单片机,单 片机再将数据传送给 PC,PC 分析 发出指令给单片机,单片机控制 阀门开合大小从而控制暖气供 给量,进而控制室温。温控阀设 计示意图如图： 控制机理控制机理： 温度传感器测量室温（同时也作为火警协助），将温度返回 PC，根据 宿舍当时的使用情况和学生课程安排数据，控制平台发出指令控制温控 阀的开合程度，从而达到对室温的控制。 5 5、宿舍人员探测器设计

15、 宿舍人员探测器设计原理: 在宿舍门口设置两组激光对管设为组别 1 和组别 2， 当有人员通过时两激 光对管的电位必然发生变化,通过电位变化的先后判断人员的进出,从而达 到宿舍人员探测的目的,再加上红外敷衍达到准确检测。 -11- 三三. .系统辅助管理功能系统辅助管理功能设计示意图设计示意图 公寓楼管理软件平台界面图 -12- 四、四、学生公寓供暖系统可行性分析学生公寓供暖系统可行性分析 1、引言引言 概述概述 本系统通过采纳学生公寓信息平台提供的信息， 将对原来的供暖系统进行一定的改 良从而达到节能减排的目的。 改良主要针对不同特点供暖区域的水量分配进行。 通过软 硬件的综合运作从而实现暖

16、气能源的合理分配和利用。 术语定义 自适应：自适应是指处理和分析过程中,根据处理数据的数据特征自动调整处理方 法、处理顺序、处理参数、边界条件或约束条件,使其与所处理数据的统计分布特征、结 构特征相适应,以取得最佳的处理效果。 项目背景 关键词：能源浪费，供热温度失调，供需无反馈 管 理 软 件 节能管理 辅助管理 报警处理 供暖优化 热水器优化 用电量监控 自动管理 自动 +辅助 自动 学生出入管理 物品管理 信息发部 火警报警 防盗报警 用电异常报警 管理软件设计功能图 -13- 能源浪费能源浪费： 在大学生的日常生活中， 公寓和教学楼成为了主要的活动范围。 学生因课程安排会在一 段时间里集中在两个中的某个场地。这样，在冬季的供暖中，造成了另一场地里的暖气 能源的浪费。 （本系统的设计就是在这个前提下进行的） 供热温度失调：供热温度失调： 现行的供暖系统鉴于对于 外界温