ImportingGermanKnow-howtoChina德国技术，中国应用http://www.energydesign-asia.cominfo@energydesign-asia.com德国设能建筑咨询（上海）有限公司中国建筑监控与优化现状分析与案例分享Dr.YanpingZhou(PhD)周宴平博士DenacyberseminarShanghai2022-9-222022/9/22Page2德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士Whoweare–产能建筑–被动房及零能耗建筑–建筑服务设备系统优化–德国DGNB及美国LEED认证体系德国制造–能源解决方案www.german-energy-solutions.de联邦经济事务与能源部Findus.找到我们.2022/9/22Page3德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士当前国内建筑节能控制技术现状•正确的设计和调试是后期应用监控系统的基础•涵盖设计、采购、安装、调试、运营、咨询各个环节•软硬件包括计量仪表、网络设备、全集成自控及能源管理软件等，是一个跨学科的复杂领域2022/9/22Page4德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士当前国内建筑节能控制技术现状•先天缺陷–HVAC系统•系统水力不平衡，导致风、水系统分配失当•不恰当的系统分区导致冷热不均（内外区）•冷热水机组oversize及其旁通问题•一二次水系统设计不当，等等–自控系统•“能用就行”，大量系统功能形同虚设•系统integration环节经常缺失•对控制对象缺乏理解，常照搬以往案例模型，不愿花时间打磨和定制•堆料为主及概念炒作•后期补救–头疼医头、脚疼医脚–缺乏有经验的系统管理人才–后期系统维护成本缩减，尤其是外包物业，系统的定期维护如过滤器、冷凝器、热交换的维护常被省略，直到临界点–自控系统逐渐变成手动控制–复杂空调系统（z.B.VAV）自控系统更易失调–由于文档管理不善、人员频繁更迭、后期维护费用减少，导致的后期自控系统瘫痪2022/9/22Page5德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑数据监控及优化的相关标准和导则•DB32/T4359-2022民用建筑能源与环境数据监测系统技术规程•《公共建筑能耗监测系统技术规程》DGJ32/TJ111—2010和《可再生能源建筑应用数据监测系统技术规程》DGJ32/TJ152—2013已被上面的标准所替代•DB32/T417620211公共建筑室内空气质量监测系统技术规程•GB50339《智能建筑工程质量验收规范》•GB55024《建筑电气与智能化通用规范》•JGJ/T285《公共建筑能耗远程监测系统技术规程》•JGJ/T417《建筑智能化系统运行维护技术规范》•验收方面，还包括GB50168《电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准》、GB50303《建筑电气工程施工质量验收规范》、GB50242《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》等•国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则•等等2022/9/22Page6德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑数据监控及优化的相关标准和导则•DB32/T4359-2022民用建筑能源与环境数据监测系统技术规程–发布日期2022-09-16，实施日期2023-04-01–分项、分类的计量要求范围更广–能源消耗数据同步上传省市级数据中心，并设本地数据平台–计量和数据采集器的性能参数要求–暖通空调及给排水系统的分类计量规定更为详细–对数据存储的记录周期、统计方式、冗余、保存期限提出要求–（续）2022/9/22Page7德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑数据监控及优化的相关标准和导则•DB32/T4359-2022民用建筑能源与环境数据监测系统技术规程–在真实条件下试运行满1个月以上，进行系统检测，验收不合格不得投入使用。且验收应在完成设备和管线安装、系统调试和试运行、系统检测后进行–新建能源与环境数据监测系统应纳入绿色建筑分部工程验收内容：改扩建及既有数据监测系统应根据验收条件和内容进行验收–设定了定期维护、检测的推荐周期–能耗数据编码方式做了统一规定–能源与环境数据监测系统应作为新建民用建筑设备设施系统的组成部分，列入工程建设计划，同步设计、施工和验收的流程2022/9/22Page8德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑节能控制技术的最新发展•与Internet云平台和自动诊断系统的结合和扩展RemoteRemote2022/9/22Page9德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑节能控制技术的最新发展•全自动化的工作流程•人工智能及机器学习的引入ViasystemhardwareViasystemcontroller数据收集数据传递数据上传AI/ML分析控制动作节能减排异常检测发出指令修复改进2022/9/22Page10德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑节能控制技术的挑战空间需求既有基础的可靠性建筑物的运行模式改造潜力bylaws当地技术标准适应性2022/9/22Page11德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士数据可视化和分析•数据可视化：看上去很美–数据化管理->但只看得懂最终的能源消耗和账单–自控系统汇总的巨量子系统信息->看不懂，只能忽视•能源账单是症状，自控系统数据信息是化验单•缺乏类似医生这样的一个分析环节用数据分析节能降耗：必由之路–对比同业能耗数据，分析原因，优化运行参数，提升运行可靠性同时降低能耗水平；–通过定额管理、成本分析确定产品单位能耗目标–利用直观的负荷曲线，快速精确地展示能源消耗情况。精细化管理可以有效地管控各项能源KPI2022/9/22Page12德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑能源管理系统(EMS)功能•应包含如下方面–直观展示不同区域、设备、分项计量的用能水平–建筑级能源视图，了解整个系统的电、气、水能源消耗情况–能源流向桑基图，将主要能源的购入、转化、消耗、回收等过程视觉化–峰谷平管理，利用峰谷平的电价差异，合理安排生产或设备检修时间–自动对用能超限或异常能耗进行报警提示–为不同用户配置不同权限，保证数据安全–简单的数据汇总透视功能2022/9/22Page13德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士系统运营正常的模式•常见的模式vs优化的流程在线采集简单汇总并呈现数据简单阅读及处理全面数据分析发现问题并给出分析报告建议改进或改造措施常见的数据监测系统模式优化的数据监测、分析、改进流程2022/9/22Page14德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑服务系统的数据诊断分析•onsite数据分析师–对选定的能耗对象可进行同比，环比分析–结合运营调度的信息，找出故障及潜在节能空间；•远程数据诊断及分析系统–Synavision–Jevis•能耗计量及能源审计–分项计量–ISO50003/4/6,GB/T23331标准–再调试，改造和提升2022/9/22Page15德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂•建设时即安装了功能齐备的控制监测管理系统•厂方希望修复和改进照明、工艺、暖通空调系统的不足，并达到节能减碳降费的目标背景•与去年相比，降低10%的耗电量•每年节约用电量574,166kWh•每年节约公共事业电费498,300RMB•与去年相比，降低5%的天然气损耗•每年节约用天然气量6,959m3•每年节约公共事业燃气费23,657RMB。任务及目标2022/9/22Page16德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂•方法–5~7月的测量数据表明，暖通空调系统所需能源需求是整栋建筑总能源负荷的40%-56%。–现场考察收集资料，并进行了详细的多维度数据分析，配合动态能耗模拟，提出了对应的节能措施2022/9/22Page17德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂•方法–最优先的方案为简单调整当前BAS系统的设置参数来实现节能–包括•更改BAS系统中水泵控制设置•更改BAS系统冷冻水的压强设定值•在BAS中更改冷却塔的控制设置•更改BAS系统中空压机的设置•更改BAS系统旁路的设置•调整变频器•安装一个热泵及一个储水罐•安装水/气热交换器•安装自然冷却回路•等等–为加强针对性分析，设能部署动态功率记录仪，测量重点的工艺设备和暖通空调设备回路的逐时电耗2022/9/22Page18德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂冷冻水侧水泵和冷机错配•根据旭普林楼宇自控系统的说明，当系统负荷较小时，较小的冷机单独开启。这时应该开启一台较小的一次泵和较小的二次泵。而实际中发生错配运行•在BA系统对一次泵和二次泵的启停控制逻辑重新编程。当较小冷机单独开启时，只开启较小的一次泵和较小的二次泵•可实现年能耗节约2.08%122022/9/22Page19德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂冷水侧水泵变频压差设置错误•远大于正确的设定值。这使得水泵在任何时候几乎都是以50Hz的频率在运转，毫无变频可言，浪费大量电能•在BA系统中更改压差设定值。取决于系统管道和末端设置，正确设定值应在0.2MPa(2bar)左右。比如，在现场测试之后，生产冷却泵(CP11–CP13)的设定压差值应在0.06MPa(0.6bar)左右•热水侧存在同样的问题•可实现年能耗节约2.31%1122022/9/22Page20德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂冷却塔的自然冷却•因为在冬天的时候冷却塔也需要运转，设能建议在冬天的时候，比如室外温度<15度，关闭4个冷却塔内的风机，而是同时打开4台冷却塔的水阀以增加冷却水和空气的接触面积•此措施可在BA系统内进行设置•可实现年能耗节约0.59%2022/9/22Page21德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂工艺冷却水水温控制问题•在对现场和图纸和现场调查过程中，设能发现可以通过安装一个烟气/水热交换器来回收锅炉中排除的热废气。•此技术用于冷凝式锅炉，将燃烧中产生的蒸汽凝结成水。目前在使用的是普通锅炉，耗费了大量天然气•安装一个烟气/水热交换器来回收锅炉中排除的热废气。从而水温可达到40-50度，满足洗浴用热需求。•由此锅炉年能耗节能可达到6-8%2022/9/22Page22德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂生产冷却水水温波动问题•对BA系统的调查过程中，设能发现生产制冷中的水温不够稳定。现有设计通过冷却水回水管道旁路上的双向阀来控制水流•为了更好控制水温波动，安装3通阀门增加水力稳定性12022/9/22Page23德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂空压机和工艺设备的余热和冷却•空压机和工艺设备在冬天也会不断地产生大量余热。由于温度较低（最大35度），这一部分余热不能直接用于采暖。如果采用一热泵和蓄水罐可以很好地利用这一部分余热，并用于采暖•在冬天通过热泵的蒸发器产生的冷水可以用于冷却P1区、工艺设备和空气压缩机。而同时在冷凝器侧产生的热水可以用于采暖。储水罐可以通过换热设备和冷却塔连接，用于在热泵不运行的情况下自然冷却P1区、工艺设备和空压机•该方案能够在多个方面显著提升能效：冷凝热回收、热泵COP大幅提升、空压机效率提升、工艺自然冷却•全年预计节能率在6%以上2022/9/22Page24德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂通过控制系统还发现不少其他的问题，并提供了解决措施及建议•空压机运行状态、台数、阀门状态在BAS系统显示不正确•室外新风机组未设置全热回收•工艺冷却环路的旁通阀的压差设定值有误•检查BA系统的过程中发现较小制冷机(CP11-13)的二次泵在制冷时都在不必要地同时运行•冬季出现同时制冷、制热需求，但运行中只是简单地分别满足•冬季出现冷热水串流•变频器工频运行•（续）Start启动operationaccordingZueblindescriptionàcurrentsituationok根据旭普林的功能说明à现状okChilledwaterflow<78m3/h?冷却水流量<78m3/h?No不SmallchillerP=455kWactive启动较小冷机P=455kWYes是Switchononlyonesmallpump(CP04andCTP04)oneachsecondaryside启动二次水侧的一台，且仅一台较小水泵(CP04和CTP04)2022/9/22Page25德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂通过控制系统还发现不少其他的问题，并提供了解决措施及建议•目前的供热及回水温度设置过高，对于空气处理机组及风机盘管的换热不利•建议冷却塔风扇安装简单变频装置•设能发现制冷剂启停控制有误。根据Züblin的BA系统功能说明所述，当储水罐内的水温低于9度时，应自动关闭制冷机。目前的控制设定参数不符合要求•备用水泵一直在运行状态，白白消耗电能•对新风系统的控制逻辑错误提出改进建议•等等2022/9/22Page26德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂设能还对照明系统、自然光照明控制进行了充分计算模拟，提出了具体的改进措施•LED灯具更换的最经济规格•与自然光照明、人员活动相关的控制架构和编组•等等2022/9/22Page27德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-EGO(太仓)工厂在系统调整及照明改造之后的两年，我们对工厂的运行能耗进行了回访•LED灯具改造、daylit自然光调光、motionsensor人员在室控制等带来的照明节能率55%~65%•重新整定控制参数、改进和重写自控系统控制逻辑，以及修复部分硬件问题之后，产生的节能率为13%~15%（照明之外）2022/9/22Page28德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士实际案例-人民银行镇江支行背景•2013年曾经通过能源审计提出改造方案•2016年再次去现场调查，并进行改造前后数据分析比较。期间银行安装了数据采集和计量系统282022/9/22Page29德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士2013年概述当时状态分析改进建筑及系统均在15年以上•对当时的建筑能耗水平进行了模拟计算•采集了可用的数据•调研舒适度水平•提出改进措施及对应的经济性分析•制定节能改造方案2022/9/22Page30德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士2013年概述2022/9/22Page31德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士2016年现场调查与研究能源计量系统EMS具备一些分项计量，包括部分设备，例如•电梯•新风机•排烟机•电开水器•等等以及部分区域耗电统计•程控机房•洗衣房•消防中心•等等datarecordinggaps,missinginformation记录缺失及信息丢失2022/9/22Page32德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士2016年现场调查与研究能源计量系统EMS数据分类不完整，没有包括重点能耗设备及燃气锅炉，例如•制冷机•锅炉•水泵•等等数据记录有缺失•多项条目读取失效、置零•运行不稳定，时常崩溃，并导致数据丢失•可视化汇总界面呈现空白•能耗计算等设置无法保存•等等emptycalculationsheets空白的计算页2022/9/22Page33德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士2016年现场调查与研究数据处理及用能分析•选用EMS系统中的可用数据作为参考，例如•照明系统•新风系统•开水器及电梯等•配合使用运行人员的抄表数据。所有抄表记录都进行了拍照备份，并电子化输入存档•剔除显著的数据记录错误，并进行插值计算•Interview运营管理人员，对任何系统、终端用户及功能方面的改变历史进行记录•只有完整和可比较的数据，才能作为再审计模拟和数据分析的基础Manualelectricitymeteringdata手抄电表数据Manualgasmeteringdata人工记录天然气表数据2022/9/22Page34德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士现场调查与研究–补充数据记录采集2022/9/22Page35德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士现场调查与研究–补充数据记录采集安装记录装置和传感器，进行为期13天（2016年9月9号到9月22号）的测量Loggerlocation记录装置位置Loggerfunction记录装置功能Roof屋顶Temperature,relativehumidity温度、相对湿度Datacenternorth数据中心北面Temperature,relativehumidity温度、相对湿度Meetingroom5F五楼会议室Lighton/off,occupancy照明设备开关情况、室内人数Standardsouthoffice504南面标准办公室504Temperature,relativehumidity,CO2,lux-level温度、相对湿度、CO2浓度、照度Standardnorthoffice823北面标准装置823Temperature,relativehumidity,CO2,lux-level温度、相对湿度、CO2浓度、照度Standardnorthoffice904(unoccupied)北面标准办公室904（未使用）Temperature,relativehumidity温度、相对湿度Roof屋顶Datacenternorth数据中心北面Meetingroom5F五楼会议室Standardsouthoffice504南面标准办公室504Standardnorthoffice823北面标准装置823Standardnorthoffice904(unoccupied)北面标准办公室904（未使用）2022/9/22Page36德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士Re-Cx及其改进建议2022/9/22Page37德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士Resultsofenergy-efficientretrofitting实测建筑能效改进结果2022/9/22Page38德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士建筑自控系统应用的持续改进PDCA持续的改进过程筹划沟通测试行动2022/9/22Page39德国能源署Seminar–德国设能建筑咨询（上海）有限公司周宴平博士小结•云技术、物联网、AI/ML的逐步应用，使得建筑技术及自控系统在架构上进一步复杂化•复杂性的提高也带来了巨大的优化潜力•从设计、施工、运营到全生命周期的系统维护，持续的改进和调整，使自控系统始终能够与时俱进，带来更多的节能减排收益Floor13,No.18GuobinRoad,BldgAWandaPlaza200433,YangpuDistrict,Shanghai,ChinaManagingDirectorDr.YanpingZhou(PhD)info@energydesign-asia.comwww.energydesign-asia.comASIA（亚洲）energydesign(Shanghai)Co.,Ltd.Germany（德国）EGS-PlanGmbH,StuttgartEGS-planInternational–IngenieurgesellschaftfürEnergie-,Gebäude-undSolartechnikmbHGropiusplatz1070563Stuttgart,GermanyGeschäftsführer:Dr.DirkSchwedemobileGermany+49-1626698870dirk.schwede@ilek.uni-stuttgart.dewww.egsplan.deThankyou!谢谢！lowcarbon低碳-highcomfort舒适-optimalcost经济-certifiedquality认证40