CN110910017B - 一种建筑供冷/热状况评价方法及装置 - Google Patents

一种建筑供冷/热状况评价方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种建筑供冷/热状况评价方法及装置，包括以下过程：将建筑划分为若干区域；获取每个区域的温度值；根据各区域温度值计算供热/冷合理性评价指标，所述供热/冷合理性评价指标包括过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度；根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性。本发明的建筑供冷/热状况评价方法，以过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度三个指标评估建筑供热/冷合理性，反映建筑供热/冷存在的问题，支撑建筑综合能效提升。

Description

一种建筑供冷/热状况评价方法及装置
技术领域
本发明属于综合能效评价技术领域，具体涉及一种建筑供冷/热状况评价方法及装置。
背景技术
随着我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，建筑行业高速发展，使得建筑能耗不断增长。2017年，我国建筑总能耗约占全国能源消费总量的20％，其中商场、办公楼等中大型公共建筑的能耗占总建筑耗电量的20％以上，而中大型公共建筑面积比例仅占到总建筑面积的4％。按照我国目前的经济发展趋势，公共建筑的数量还会持续增长，大型高能耗的公共建筑所占比例还将不断提高。在公共建筑的全年能耗中，大约50％～60％消耗于空调制冷与采暖系统。当公共建筑单栋面积超过2万平方米，会较多采用玻璃幕墙等全封闭形式，配以集中空调时，其单位建筑能耗是普通规模的不采用中央空调的公共建筑能耗的2～3倍。为降低建筑空调系统能耗，夏季室内空调温度设置不得低于26摄氏度，冬季室内空调温度设置不得高于20摄氏度。集中空调系统在实际运行中，往往存在控制不合理等问题，导致存在过量供冷(热)、供冷供热不均等问题，使得空调运行不符合国家规定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种建筑供冷/热状况评价方法及装置，以对于集中空调系统过量供冷情况进行较为客观和准确的定量分析，为空调系统控制策略的改进提供支撑。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种建筑供冷/热状况评价方法，其特征是，包括以下过程：
将建筑划分为若干区域，获取每个区域的温度值；
根据各区域温度值计算供热/冷合理性评价指标，所述供热/冷合理性评价指标包括过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度；
根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性。
进一步的，所述过量供热/冷率为：
室内温度值与室内标准温度值之差的绝对值比上室外平均温度与室内标准温度值之差的绝对值，如公式(1)所示：
Figure GDA0002312628310000021
其中ηex为过量供热/冷率，夏季时为过量供冷率，冬季时为过量供热率，Tb,in为夏季或冬季的室内温度值，Tb,out为夏季或冬季室外平均温度，Tr为国家规定的室内标准温度值，夏季取26℃，冬季取20℃；
对于各区域的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的各区域温度值，对于整栋建筑的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的整栋建筑室内的平均温度值，即整栋建筑内室内各区域的平均温度值。
进一步的，所述过量供热/冷区域占比为：
过量供热/冷区域面积占建筑总面积的比例，如公式(2)所示：
Figure GDA0002312628310000022
其中ηexa为过量供热/冷区域占比，
Figure GDA0002312628310000023
为过量供热/冷区域i的面积，AB为建筑总面积；当区域冬季温度高于20度或夏季温度低于26度时，该区域为过量供热/冷区域。
进一步的，所述供热/冷不均度为不同区域温度的标准差，反映建筑供热/冷的不均匀程度，如公式(3)所示：
Figure GDA0002312628310000031
其中ηbj为供热/冷不均度，Ti为建筑内区域i的温度，
Figure GDA0002312628310000032
为建筑内同一时刻各区域的平均温度，n为建筑内区域数量。
进一步的，所述根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性包括：
若某区域过量供热/冷率值大于零，则说明该区域空调系统所供给的热/冷量大于冬季维持20度或夏季维持26度室温所需要的热/冷量，空调能耗过大，应通过调节空调出力降低或提高该区域温度；
过量供热/冷区域占比越大，表明该建筑空调供热/冷合理的区域越多，需要调低/高过量供热/冷区域空调的设定温度；
供热/冷不均度越大，表明不同区域的温差越大,调节空调末端冷冻水流量，减少各区域温差。
相应的，本发明还提供了一种建筑供冷/热状况评价装置，其特征是，包括区域温度获取模块、评价指标计算模块和评价分析模块；
区域温度获取模块，用于将建筑划分为若干区域，获取每个区域的温度值；
评价指标计算模块，用于根据各区域温度值计算供热/冷合理性评价指标，所述供热/冷合理性评价指标包括过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度；
评价分析模块，用于根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性。
进一步的，所述评价指标计算模块中，过量供热/冷率为：
室内温度值与室内标准温度值之差的绝对值比上室外平均温度与室内标准温度值之差的绝对值，如公式(1)所示：
Figure GDA0002312628310000041
其中ηex为过量供热/冷率，夏季时为过量供冷率，冬季时为过量供热率，Tb,in为夏季或冬季的室内温度值，Tb,out为夏季或冬季室外平均温度，Tr为国家规定的室内标准温度值，夏季取26℃，冬季取20℃；
对于各区域的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的各区域温度值，对于整栋建筑的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的整栋建筑室内的平均温度值，即整栋建筑内室内各区域的平均温度值。
进一步的，所述评价指标计算模块中，过量供热/冷区域占比为：
过量供热/冷区域面积占建筑总面积的比例，如公式(2)所示：
Figure GDA0002312628310000042
其中ηexa为过量供热/冷区域占比，
Figure GDA0002312628310000043
为过量供热/冷区域i的面积，AB为建筑总面积；当区域冬季温度高于20度或夏季温度低于26度时，该区域为过量供热/冷区域。
进一步的，所述评价指标计算模块中，供热/冷不均度为不同区域温度的标准差，反映建筑供热/冷的不均匀程度，如公式(3)所示：
Figure GDA0002312628310000044
其中ηbj为供热/冷不均度，Ti为建筑内区域i的温度，
Figure GDA0002312628310000051
为建筑内同一时刻各区域的平均温度，n为建筑内区域数量。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的建筑供冷/热状况评价方法，以过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度三个指标评估建筑供热/冷合理性，反映建筑供热/冷存在的问题，支撑建筑综合能效提升。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
参见图1所示，本发明的一种建筑供冷/热状况评价方法，具体包括以下过程：
第一步，根据建筑内空调系统末端风机的布置情况，将建筑划分为若干区域，用于分区域评估建筑的供冷供热状况。
办公楼宇一般可按照办公室、走廊来划分区域。商场可将每层楼按建筑结构和末端风机分布划分成若干区域。居民楼可按房间、客厅划分区域。
第二步，在每个区域安装若干温度检测点，每个区域内各温度检测点采集得到温度取平均值作为区域的温度值，通过区域的温度值反映区域所供冷量和热量的大小。
第三步，根据各区域温度值计算供热/冷合理性评价指标，所述供热/冷合理性评价指标包括过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度。
按照规定，夏季室内空调温度设置不得低于26摄氏度，冬季室内空调温度设置不得高于20摄氏度，则取夏季室内标准温度值为26度，冬季室内标准温度值为20度，夏季时评价过量供冷，冬季时评价过量供热。
所述过量供热/冷率为室内温度值与室内标准温度值之差的绝对值比上室外平均温度与室内标准温度值之差的绝对值，如公式(1)所示。
Figure GDA0002312628310000061
其中ηex为过量供热/冷率，夏季时为过量供冷率，冬季时为过量供热率，Tb,in为夏季或冬季的室内温度值(℃)，Tb,out为夏季或冬季室外平均温度(℃)，Tr为国家规定的室内标准温度值(℃)，夏季取26℃，冬季取20℃。
以上计算过量供热/冷率的公式可精细到建筑内每个区域，也可粗到每栋建筑。对于各区域的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的各区域温度值(℃)，对于整栋建筑的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的整栋建筑室内的平均温度值(℃)，即整栋建筑内室内各区域的平均温度值。
对于各区域的过量供热/冷率计算时，夏季区域温度值高于26度或冬季区域温度值低于20度时则不存在过量供冷或热情况，该值为0。
所述过量供热/冷区域占比为过量供热/冷区域面积占建筑总面积的比例，如公式(2)所示。
Figure GDA0002312628310000062
其中ηexa为过量供热(冷)区域占比，
Figure GDA0002312628310000063
为过量供热(冷)区域i的面积(m2)，AB为建筑总面积(m2)。当区域冬季温度高于20度(夏季温度低于26度)时，该区域为过量供热/冷区域，通过实际测量各个过量供热/冷区域面积，然后求和得到过量供热/冷区域面积。
所述供热/冷不均度为不同区域温度的标准差，反映建筑供热/冷的不均匀程度，如公式(3)所示。
Figure GDA0002312628310000071
其中ηbj为供热/冷不均度，Ti为建筑内区域i的温度(℃)，
Figure GDA0002312628310000072
为建筑内同一时刻各区域的平均温度(℃)(各区域温度之和除以区域数量)，n为建筑内区域数量。
第四步，根据计算结果，分析各建筑供热/冷合理性。
若某区域过量供热/冷率值大于零，则说明该区域空调系统所供给的热/冷量大于冬季维持20度(夏季维持26度)室温所需要的热/冷量，空调能耗过大，应通过调节空调出力降低(提高)该区域温度；过量供热/冷区域占比越大，表明该建筑空调供热/冷合理的区域越多，需要人为加强空调管理，如适当调低(高)过量供热/冷区域空调的设定温度；供热/冷不均度越大，表明不同区域的温差越大，表明空调运行控制上存在问题，需要通过人为调整或者加装自动控制系统进行控制，比如根据区域温度，调节管道阀门开度，从而调节末端冷冻水流量，减少各区域温差。
相应的，本发明还提供了一种建筑供冷/热状况评价装置，其特征是，包括区域温度获取模块、评价指标计算模块和评价分析模块；
区域温度获取模块，用于将建筑划分为若干区域，获取每个区域的温度值；
评价指标计算模块，用于根据各区域温度值计算供热/冷合理性评价指标，所述供热/冷合理性评价指标包括过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度；
评价分析模块，用于根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性。
进一步的，所述评价指标计算模块中，过量供热/冷率为：
室内温度值与室内标准温度值之差的绝对值比上室外平均温度与室内标准温度值之差的绝对值，如公式(1)所示：
Figure GDA0002312628310000081
其中ηex为过量供热/冷率，夏季时为过量供冷率，冬季时为过量供热率，Tb,in为夏季或冬季的室内温度值，Tb,out为夏季或冬季室外平均温度，Tr为国家规定的室内标准温度值，夏季取26℃，冬季取20℃；
对于各区域的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的各区域温度值，对于整栋建筑的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的整栋建筑室内的平均温度值，即整栋建筑内室内各区域的平均温度值。
进一步的，所述评价指标计算模块中，过量供热/冷区域占比为：
过量供热/冷区域面积占建筑总面积的比例，如公式(2)所示：
Figure GDA0002312628310000082
其中ηexa为过量供热/冷区域占比，
Figure GDA0002312628310000083
为过量供热/冷区域i的面积，AB为建筑总面积；当区域冬季温度高于20度或夏季温度低于26度时，该区域为过量供热/冷区域。
进一步的，所述评价指标计算模块中，供热/冷不均度为不同区域温度的标准差，反映建筑供热/冷的不均匀程度，如公式(3)所示：
Figure GDA0002312628310000091
其中ηbj为供热/冷不均度，Ti为建筑内区域i的温度，
Figure GDA0002312628310000092
为建筑内同一时刻各区域的平均温度，n为建筑内区域数量。
实施例
本发明实施例为建筑供冷/热状况评价方法,该方法用于评价建筑供冷/热合理性。所述实施例对象为A、B两栋公共建筑。
该方法包括如下步骤：
(1)根据A、B两栋公共建筑内空调系统末端风机的布置情况，将A、B两栋公共建筑分别划分为若干区域。在每个区域安装若干温度计，测量得到各区域的平均温度。温度计安装位置需避开空调系统末端风机的出风口和回风口。
建筑A、B内各分区及其面积、温度信息分别如表1、表2所示。并假定下表列出的1-8各分区都是室内。
表1建筑A分区及其面积、温度信息
区域 1 2 3 4 5 6 7 8 室外
面积(m<sup>2</sup>) 3000 2500 3400 3100 3200 2800 2400 3600 /
温度(℃) 25.5 25.4 25.5 25.6 25.5 25.5 25.4 25.6 34
是否过量供冷 是 是 是 是 是 是 是 是
表2建筑B分区及其面积、温度信息
Figure GDA0002312628310000093
Figure GDA0002312628310000101
(2)根据各区域温度值计算供冷合理性评价指标，包括过量供冷率、过量供冷区域占比、供冷不均度。
A、B两栋建筑各指标计算结果如下：
1)建筑A：
过量供冷率：
Figure GDA0002312628310000102
过量供冷区域占比：
Figure GDA0002312628310000103
供冷不均度：
Figure GDA0002312628310000104
2)建筑B：
过量供冷率：
Figure GDA0002312628310000105
过量供冷区域占比：
Figure GDA0002312628310000106
供冷不均度:
Figure GDA0002312628310000107
(3)根据计算结果，分析各建筑供冷合理性，给出优化建议。
建筑A过量供冷率为6.25％，存在过量供冷情况，但过量供冷率较小，且供冷不均度仅为0.07，极小，表明空调系统末端控制稳定性好，只需将空调设定温度调高至26度即可。建筑B过量供冷率为零，表明空调系统输出冷量与国家规定温度下建筑的冷量需求吻合，不存在过量供冷情况，但供冷不均度较大，各区域温差较大，且近一半面积区域存在过量供冷情况，表明空调系统末端控制不稳定，需通根据区域空气温度，实时调节空调系统管道阀门开度，从而实时调节末端冷冻水流量，减少各区域温差。
综上所述，本发明的建筑供冷/热状况评价方法，以过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度三个指标评估建筑供热/冷合理性，反映建筑供热/冷存在的问题，支撑建筑综合能效提升。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种建筑供冷/热状况评价方法，其特征是，包括以下过程：
将建筑划分为若干区域，获取每个区域的温度值；
根据各区域温度值计算供热/冷合理性评价指标，所述供热/冷合理性评价指标包括过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度；
根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性；
其中，所述过量供热/冷率为：
室内温度值与室内标准温度值之差的绝对值比上室外平均温度与室内标准温度值之差的绝对值，如公式(1)所示：
Figure FDA0003730653960000011
其中ηex为过量供热/冷率，夏季时为过量供冷率，冬季时为过量供热率，Tb,in为夏季或冬季的室内温度值，Tb,out为夏季或冬季室外平均温度，Tr为国家规定的室内标准温度值，夏季取26℃，冬季取20℃；
对于各区域的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的各区域温度值，对于整栋建筑的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的整栋建筑室内的平均温度值，即整栋建筑内室内各区域的平均温度值；
所述过量供热/冷区域占比为：
过量供热/冷区域面积占建筑总面积的比例，如公式(2)所示：
Figure FDA0003730653960000012
其中ηexa为过量供热/冷区域占比，
Figure FDA0003730653960000013
为过量供热/冷区域i的面积，AB为建筑总面积；当区域冬季温度高于20度或夏季温度低于26度时，该区域为过量供热/冷区域。
2.根据权利要求1所述的一种建筑供冷/热状况评价方法，其特征是，所述供热/冷不均度为不同区域温度的标准差，反映建筑供热/冷的不均匀程度，如公式(3)所示：
Figure FDA0003730653960000021
其中ηbj为供热/冷不均度，Ti为建筑内区域i的温度，
Figure FDA0003730653960000022
为建筑内同一时刻各区域的平均温度，n为建筑内区域数量。
3.根据权利要求1所述的一种建筑供冷/热状况评价方法，其特征是，所述根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性包括：
若某区域过量供热/冷率值大于零，则说明该区域空调系统所供给的热/冷量大于冬季维持20度或夏季维持26度室温所需要的热/冷量，空调能耗过大，应通过调节空调出力降低或提高该区域温度；
过量供热/冷区域占比越大，表明该建筑空调供热/冷合理的区域越多，需要调低/高过量供热/冷区域空调的设定温度；
供热/冷不均度越大，表明不同区域的温差越大,调节空调末端冷冻水流量，减少各区域温差。
4.一种建筑供冷/热状况评价装置，其特征是，包括区域温度获取模块、评价指标计算模块和评价分析模块；
区域温度获取模块，用于将建筑划分为若干区域，获取每个区域的温度值；
评价指标计算模块，用于根据各区域温度值计算供热/冷合理性评价指标，所述供热/冷合理性评价指标包括过量供热/冷率、过量供热/冷区域占比、供热/冷不均度；
评价分析模块，用于根据供热/冷合理性评价指标，分析各建筑供热/冷合理性；
其中，所述评价指标计算模块中，过量供热/冷率为：
室内温度值与室内标准温度值之差的绝对值比上室外平均温度与室内标准温度值之差的绝对值，如公式(1)所示：
Figure FDA0003730653960000031
其中ηex为过量供热/冷率，夏季时为过量供冷率，冬季时为过量供热率，Tb,in为夏季或冬季的室内温度值，Tb,out为夏季或冬季室外平均温度，Tr为国家规定的室内标准温度值，夏季取26℃，冬季取20℃；
对于各区域的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的各区域温度值，对于整栋建筑的过量供热/冷率计算时，Tb,in为夏季或冬季的整栋建筑室内的平均温度值，即整栋建筑内室内各区域的平均温度值；
所述评价指标计算模块中，过量供热/冷区域占比为：
过量供热/冷区域面积占建筑总面积的比例，如公式(2)所示：
Figure FDA0003730653960000032
其中ηexa为过量供热/冷区域占比，
Figure FDA0003730653960000033
为过量供热/冷区域i的面积，AB为建筑总面积；当区域冬季温度高于20度或夏季温度低于26度时，该区域为过量供热/冷区域。
5.根据权利要求4所述的一种建筑供冷/热状况评价装置，其特征是，所述评价指标计算模块中，供热/冷不均度为不同区域温度的标准差，反映建筑供热/冷的不均匀程度，如公式(3)所示：
Figure FDA0003730653960000041
其中ηbj为供热/冷不均度，Ti为建筑内区域i的温度，
Figure FDA0003730653960000042
为建筑内同一时刻各区域的平均温度，n为建筑内区域数量。
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