CN107860421A - 一种建筑能效检测装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种建筑能效检测装置、系统及方法，检测装置包括：参数测量装置以及测试主机，参数测量装置与测试主机连接；参数测量装置包括：温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块；测试主机包括：数据采集卡、信号处理器、显示模块以及报警模块，数据采集卡、显示模块以及报警模块均与所述信号处理器相连接；参数测量装置的温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块通过数据采集卡连接到测试主机。利用本发明可以极大的提高系统的灵活性，针对不同的现场检测要求，在提高测试系统针对性的同时，又大大缩短了采购开发测试系统的时间，提高了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术，具体的讲是一种建筑能效检测装置、系统及方法。
背景技术
随着全国各地出现日益频繁的雾霾，全社会对滥用化石燃料所带来的污染关注不断上升。“节能减排”逐渐从一个口号成为了一种行动。如何降低建筑能耗，已逐渐成为研究的热点。因此，如何确定一个建筑是否节能，如何发掘出这个建筑的节能潜力，成为一个研究热点。
现有技术，虽然有各种类型、各种精度的温度、压力、流量等参数的测量器具，但是，在工业现场，很难实现统一化集总测量。往往需要通过大量各类型仪器，分别测量相关参数，然后通过手工或初级计算机处理后给出分析结果或测试报告。然而工业现场不同，测试要求千变万化，需要的测试仪器也各不相同，造成了测试成本昂贵、测试过程烦琐、测试可信性大大降低，因此，有必要发展一种简单有效、通用性强、自动化程度高，而测试成本大大降低的暖通空调系统现场检测通用模块系统。
发明内容
本发明实施例提供了一种建筑能效检测装置，所述的检测装置包括：参数测量装置以及测试主机，所述参数测量装置与测试主机连接；其中，
所述的参数测量装置包括：温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块；
所述的测试主机包括：数据采集卡、信号处理器、显示模块以及报警模块，所述数据采集卡、显示模块以及报警模块均与所述信号处理器相连接；
所述参数测量装置的温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块通过数据采集卡连接到测试主机。
本发明实施例中，所述的温度测量模块包括：温度传感器、变送器以及信号调理单元，所述温度传感器通过变送器与信号调理单元相连接；
所述压力测量模块包括：压力传感器、变送器以及信号调理单元，所述压力传感器通过变送器与信号调理单元相连接；
所述流量测量模块包括：超声波流量计、变送器以及信号调理单元，所述超声波流量计通过变送器与信号调理单元相连接；
所述电量测量模块包括：智能电表、变送器以及信号调理单元，
本发明实施例中，所述测试主机还包括：数据传输模块，与数据采集卡相连接。
本发明实施例中，所述温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块均具有信号输出单元，温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块分别通过信号输出单元将采集的测试信号传输至数据采集卡。
同时，本发明还提供一种建筑能效检测系统，检测系统包括：检测装置及上位机，所述的检测装置与上位机通信连接；
所述的上位机包括：
数据接收模块，用于接收被评估建筑的全年能耗数据；
负荷确定模块，用于根据被评估建筑的全年能耗数据确定被评估建筑的全年单位面积负荷；
所述全年单位面积负荷超过预设的限定值时，所述检测装置对被评估建筑进行建筑能效检测；
检测装置包括：参数测量装置以及测试主机，参数测量装置与测试主机连接；
参数测量装置包括：温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块；
测试主机包括：数据采集卡、信号处理器、显示模块以及报警模块，所述数据采集卡、显示模块以及报警模块均与所述信号处理器相连接；
参数测量装置的温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块通过数据采集卡连接到测试主机。
同时，本发明还公开一种建筑能效检测方法，判断建筑能耗信息超出能耗定额时，利用上述的建筑能效检测装置进行建筑能效检测生成建筑能效检测结果。
利用本发明的检测装置、系统及方法，可以极大的提高系统的灵活性，针对不同的现场检测要求，在提高测试系统针对性的同时，又大大缩短了采购开发测试系统的时间，提高了检测效率。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种建筑能效检测装置的框图；
图2为本发明公开的一种建筑能效检测装置系统的示意图；、
图3为本发明一实施方式的示意图；
图4为本发明公开的一种建筑能效检测方法的流程图；
图5为本发明公开的建筑能效检测方法的实施方式示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种建筑能效检测装置，如图1所示，该检测装置包括：参数测量装置10以及测试主机20，参数测量装置10与测试主机20连接；
参数测量装置10包括：温度测量模块101、压力测量模块102、流量测量模块 103以及电量测量模块104；
测试主机20包括：数据采集卡201、信号处理器202、显示模块203以及报警模块204，数据采集卡201、显示模块203以及报警模块204均与信号处理器203相连接；
参数测量装置10的温度测量模块101、压力测量模块102、流量测量模块103 以及电量测量模块104通过数据采集卡201连接到测试主机20。
同时，本发明还提供一种建筑能效检测系统，如图2所示，检测系统包括：检测装置及上位机，所述的检测装置与上位机30通信连接；
其中，上位机包括：
数据接收模块，用于接收被评估建筑的全年能耗数据；
负荷确定模块，用于根据被评估建筑的全年能耗数据确定被评估建筑的全年单位面积负荷；
本发明实施例中，上位机收集被评估建筑的全年能耗数据，本发明实施例中的全年能耗数据可来源于能源账单，或建筑能耗数据管理系统。然后，计算建筑全年单位面积负荷(W/㎡)，即：
计算建筑全年单位面积负荷(W/㎡)＝全年能耗(kWh)/建筑面积(㎡)·年；
如果全年单位面积负荷超出限定值，则判断此建筑能耗超标，应对建筑系统的能效进行检测。
本发明实施例中，上位机的负荷确定模块，确定被评估建筑的全年单位面积负荷超过预设的限定值时，检测装置对被评估建筑进行建筑能效检测；
检测装置包括：参数测量装置以及测试主机，所述参数测量装置与测试主机连接；
参数测量装置包括：温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块；即通过参数测量装置采集被评估建筑的能效数据，根据采集的能效数据对被评估建筑的能效进行检测，本发明实施例中通过无线传感器采集被评估建筑暖通空调系统的实时运行数据，根据所采集的数据对建筑运行的能效进行检测。
测试主机包括：数据采集卡、信号处理器、显示模块以及报警模块，所述数据采集卡、显示模块以及报警模块均与所述信号处理器相连接；
参数测量装置的温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块通过数据采集卡连接到测试主机。
下面结合具体的实施例对本发明作进一步详细说明：
本实施例提供一种用于评估建筑暖通空调系统能效的模块化现场通用检测系统。本实施例的通用模块系统可以根据不同的工业现场和不同的测试要求，有针对性的选择参数测试子模块，并通过通用测试主机和上位机测试软件快速搭建成一套专属测试系统。通过通用模块系统而搭建适用于工业现场测试的专属测试系统，可以有效的降低测试硬件成本，提高测试精度，从而实现快速简洁而高效的完成暖通空调系统的工业现场测试。
本实施例的另一目的在于提高暖通空调系统工业现场测试的自动化程度，实现自动测量、自动分析，以及自动生成测试报告，给出分析结果。这主要通过基于虚拟仪器的上位机测试软件实现。
为达到上述目的，本实施例采取如下技术措施：
通用模块测试系统包括：通用测试主机、温度测试子模块、压力测试子模块、流量测试子模块、电量测试子模块、及其它相关参数测试子模块，并包括控制这些模块进行数据分析的上位机测试软件和数据分析软件。
该通用测试主机又主要包括：多功能数据采集卡、通用信号处理器、信息显示单元、信息传输单元、信息报警单元以及其它可扩充功能单元；多功能数据采集卡采集各测试子模块上传的测量数据，通过通用信号处理器对其进行总处理，处理结果可通过信息显示单元进行展示，并可针对异常情况使用信息报警单元进行报警。此外，处理结果也可通过信息传输单元传输至上位机进行广播。
该参数专用测试子模块包括传感器、变送器、信号调理单元和信号输出单元；参数专用测试子模块通过搭载不同类型传感器，对物理参数进行测量。测量结果通过信号调理单元转化为可传输数据。数据通过信号输出单元，向通用测试主机输出通用测试信号。本发明实施例中，通过传感器采集物理数据，变送器将传感器采集的物理数据转化为电信号，信号调理单元过滤明显异常的数据，通过输出单元，将整理过的电信号传输至通用测试主机，本发明实施例中以上部件都安装在一块集成电路板上。
一台测试主机可与多个参数专用测试模块同时进行通信。测试主机和测试模块之间采用Zigbee通信协议进行无线数据传输。
该上位机测试软件包括：计算机、存储介质，以及可灵活搭建的各种专属测试系统；上位机测试软件基于虚拟仪器思想进行设计，通过对各种测试信号进行定义设置，针对不同的工业现场测试要求，自由搭建专属测试系统。同时，上位机测试软件具有数据分析、数据存储和出具测试报告等功能。
运用本发明的通用模块测试系统进行工业现场检测时，首先应该根据现场环境及检测大纲要求，明确待测参数的类型、精度、范围，以及测点数量，并明确数据分析规则及测试结果输出要求；然后根据测试要求选择使用的参数专用测试子模块；进入工业检测现场后，分别布置传感器测点，并通过参数专用测试子模块与测试主机连接；然后根据测试要求及选择的参数专用测试子模块类型对上位机软件进行设置，并规定数据处理规则，生成专属测试平台。检测过程中，可以根据测试需要便捷的增加或者减少测点数量，改变测点类型。
与现有空调系统现场检测技术相比，本发明实施例具有如下效果：
利用本发明述及的通用测试模块系统，可以极大的提高系统的灵活性，针对不同的现场检测要求，通过使用通用的参数测量子模块可以自由搭建不同的测试系统，在提高测试系统针对性的同时，又大大缩短了采购开发测试系统的时间，提高了检测效率；同时，与传统的现场检测技术相比，本发明述及的方法无需对每个测试任务重复购置硬件，无需对每次测试都进行操作培训，大大降低了现场检测的硬件成本和其它成本；在传统现场检测中，通常将检测任务分解成若干测试子任务，分别进行检测，不但增加了检测时间，降低了检测效率，同时使得数据处理缓慢，很难形成现场结论。而本发明述及的通用检测模块系统极大的提高了系统的自动化程度，使得检测过程中检测数据即时可查，检测结论可当场出具，检测可信度大为增强；此外，本发明述及的通用检测模块系统具备系统可扩展性，检测人员可根据检测需要对系统进行扩展，并对软件系统进行改造升级，具有传统检测仪器所不具备的简便二次开发性能。
如图3所示，其为本发明述及的用于暖通空调系统304的现场检测的通用模块系统的系统示意图，该测试系统包括参数专用测试模块系统301、通用测试主机302、上位机303。其中，参数专用测试模块系统301又包括温度测试子模块、压力测试子模块、流量测试子模块、电量测试子模块、及其它相关参数测试子模块，现场检测过程中，可根据检测要求选择使用不同的参数专用测试子模块；通用测试主机多功能数据采集卡、通用信号处理器、信息显示单元、信息传输单元、信息报警单元以及其它可扩充功能单元；上位机软件是基于虚拟仪器开发的测试软件，可以安装在普通台式计算机，也可以安装在手提式笔记本上，或者工业控制计算机上，它包括设置单元、采集单元，以及数据处理单元和其它延伸功能单元。
同时，本发明还公开一种建筑能效检测方法，方法包括：根据建筑真实能源消耗账单，以及一个自行开发的已有大数据平台，判断建筑能耗是否超出该类型建筑的平均能耗。如果超出，利用建筑能效检测装置进行建筑能效检测，并实时生成建筑能效检测结果。如图4所示，为利用本发明的建筑能效检测方法进行建筑物能效检测的流程图，其包括：
步骤S401，建筑信息录入；本实施例中建筑信息包括：建筑名称、建筑类型、建筑面积、建筑时间以及使用人数；
步骤S402，建筑能耗信息录入；通过用户输入获取待检测建筑物的建筑信息、建筑能耗信息；能耗信息包括：建筑电耗(空调、照明、插座以及其它)、建筑气耗；
步骤S403，判断输入的数据是否按符合要求；对于不符合要求的输入信息返回上一步重新进行录入；
步骤S404，计算建筑单位面积能耗；即根据用户录入的建筑信息和建筑能耗信息计算待检测建筑物的单位面积能耗；
步骤S405，判断建筑单位面积能耗是否超出该类型建筑的平均单位面积能耗；本实施例中，若空调能耗超过30％、照明超过20-25％则需要对该项用能情况进行检测；判断超出平均单位面积能耗则进行能效检测，即执行步骤S406，然后生成建筑运行报告；否则直接生成建筑运行报告。
步骤S406，利用所述的建筑能效检测装置进行建筑能效检测；本发明实施方式中，利用所述的建筑能效检测装置进行建筑能效检测包括：利用所述的建筑能效检测装置检测冷机性能、测量管路流量、测量进回水温差、检测水泵效率以及检测冷机冷凝器污垢累积程度。
如图5为本发明实施方式中，进行建筑能效检测的流程示意图，通过现场安装各传感器模块，建筑能效检测装置检测冷机性能、测量管路流量、测量进回水温差、检测水泵效率以及检测冷机冷凝器出水温度。数据后台根据冷机性能等级判定COP，确定冷机性能；根据用户输入的额定水流量和测量管路流量判定主管路水流量是否充足(相差是否超过20％)，确定主管路水流量是否充足；根据用户输入的设计进回水温差和测量的进回水温差判断进回水温差是否满足设计要求(相差超过20％)，确定进回水温差是否正常；检测水泵效率，水泵效率是否超过50％确定水泵的实际运行效率；根据检测的冷机冷凝器出水温度相差是否超过2摄氏度确定冷机污垢是否清理；根据各结果生成建筑运行报告。
我们以冷水机组现场性能检测为例具体说明本发明实施例的通用测试模块系统。
在进入检测现场之前，通常需要我们对测试任务进行分析，明确测试要求。本例测试中，要求在现场测试冷水机组实际运行工况下的性能参数，具体测试量包括：
1)机组冷冻水、冷却水流量(精度±2％)；
2)机组冷冻水进、出口水温度(精度±0.1℃)；
3)机组冷却水进、出口水温度(精度±0.1℃)；
4)机组的输入电流、电压和功率(精度0.5级)；
输出结果为1)机组的制冷量；2)机组的COP，(COP，Coefficient of Performance，性能系数，是输入功和提供热能(或抽出热能)的比例)。
依据GB/T 10870-2001规定的液体载冷剂法进行系统冷热量测量，现场测量中需要分别对冷热源系统的进出口温度和载冷剂流量进行测试，根据进出口温差和流量计算出系统的冷热量，测试过程中应同时对冷却侧的参数进行监测，以保证测试工况满足测试要求。
明确上述测试要求后，根据测试参数的精度要求，选择2块精度为±0.1％的双温度测量模块，分别用于测量冷却水系统和冷冻水系统的温度参数；选择1块精度为±2％的双温度测量模块，用于测量机组冷冻水和冷却水的流量；选择1块精度为0.5 级的综合电参数测量模块，用于测量机组的输入电流、电压和功率等电参数。子模块选择完毕后，连接于通用测试主机上，并通过上位机软件系统对各个测试端口的物理量进行定义，并进行初步调试；然后，运用上位机软件的二次开发功能，运用制冷量和COP的算法公式，编写数据处理程序。
测试子模块和上位机软件调试完毕后，即可灵活用于本例中的现场测量。测试完成后，测试子模块和通用测试主机又可通过其它组合设计，结合上位机测试软件的二次开发，用于另外的现场测试任务。
上述内容是利用实施例说明本发明的技术特征，并非用于限制本发明的保护范围。即便在本发明述及方法的基础上略加改动，仍属于本发明的保护范围。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种建筑能效检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括：参数测量装置以及测试主机，所述参数测量装置与测试主机连接；其中，
所述的参数测量装置包括：温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块；
所述的测试主机包括：数据采集卡、信号处理器、显示模块以及报警模块，所述数据采集卡、显示模块以及报警模块均与所述信号处理器相连接；
所述参数测量装置的温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块通过数据采集卡连接到测试主机。
2.如权利要求1所述的建筑能效检测装置，其特征在于
所述的温度测量模块包括：温度传感器、变送器以及信号调理单元，所述温度传感器通过变送器与信号调理单元相连接；
所述压力测量模块包括：压力传感器、变送器以及信号调理单元，所述压力传感器通过变送器与信号调理单元相连接；
所述流量测量模块包括：超声波流量计、变送器以及信号调理单元，所述流量计通过变送器与信号调理单元相连接；
所述电量测量模块包括：智能电表、变送器以及信号调理单元，所述智能表通过变送器与信号调理单元相连接。
3.如权利要求1所述的建筑能效检测装置，其特征在于，所述测试主机还包括：数据传输模块，与数据采集卡相连接。
4.如权利要求1所述的建筑能效检测装置，其特征在于，所述温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块均具有信号输出单元，温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块分别通过信号输出单元将采集的测试信号传输至数据采集卡。
5.一种建筑能效检测系统，其特征在于，所述的检测系统包括：检测装置及上位机，所述的检测装置与上位机通信连接；其中，
所述的上位机包括：
数据接收模块，用于接收被评估建筑的全年能耗数据；
负荷确定模块，用于根据被评估建筑的全年能耗数据确定被评估建筑的全年单位面积负荷；
所述全年单位面积负荷超过预设的限定值时，所述检测装置对被评估建筑进行建筑能效检测；
所述的检测装置包括：参数测量装置以及测试主机，所述参数测量装置与测试主机连接；其中，
所述的参数测量装置包括：温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块；
所述的测试主机包括：数据采集卡、信号处理器、显示模块以及报警模块，所述数据采集卡、显示模块以及报警模块均与所述信号处理器相连接；
所述参数测量装置的温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块通过数据采集卡连接到测试主机。
6.如权利要求5所述的建筑能效检测系统，其特征在于
所述的温度测量模块包括：温度传感器、变送器以及信号调理单元，所述温度传感器通过变送器与信号调理单元相连接；
所述压力测量模块包括：压力传感器、变送器以及信号调理单元，所述压力传感器通过变送器与信号调理单元相连接；
所述流量测量模块包括：超声波流量计、变送器以及信号调理单元，所述超声波流量计通过变送器与信号调理单元相连接；
所述电量测量模块包括：智能电表、变送器以及信号调理单元。
7.如权利要求5所述的建筑能效检测系统，其特征在于，所述测试主机还包括：数据传输模块，与数据采集卡相连接。
8.如权利要求5所述的建筑能效检测系统，其特征在于，所述温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块均具有信号输出单元，温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块以及电量测量模块分别通过信号输出单元将采集的测试信号传输至数据采集卡。
9.一种建筑能效检测方法，其特征在于，所述的方法包括：判断建筑能耗信息超出能耗定额时，利用权利要求1-4所述的建筑能效检测装置进行建筑能效检测生成建筑能效检测结果。
10.如权利要求9所述的建筑能效检测方法，其特征在于，利用所述的建筑能效检测装置进行建筑能效检测包括：
利用所述的建筑能效检测装置检测冷机性能、测量管路流量、测量进回水温差、检测水泵效率以及检测冷机冷凝器出水温度。
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