公共建筑能耗监测系统的制作方法

本发明涉及建筑能耗管理技术领域，具体涉及公共建筑能耗监测系统。

背景技术：

随着我国城市化水平的不断提高，建筑能耗不断增加，约占全社会能源消耗的40％。能源的匮乏与能源的需求逐渐增加的矛盾日益凸显，成为制约社会不断进步发展的主要障碍。长期以来，我国在建筑节能方面受能耗监测、能源统计、节能监管水平的限制，使得我国建筑的能耗统计粗放、节能监管疏漏、缺乏科学的用能预测系统，造成了建筑能源大量的消耗和浪费。此外，全国各地区的能耗水平各不相同，实地调研需要花费大量的人力物力，能耗的管理需要花费更长的时间来完成，费时费力的能源管理方式严重制约了节能社会的发展。因此，加强对建筑能耗综合管理系统的建立是实现建筑“分项计量、定额用能、节能监管”的基础，对我国建筑节能相关工作的开展具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供公共建筑能耗监测系统，以对建筑能耗进行监控并使公共建筑合理节能。

公共建筑能耗监测系统包括能耗数据采集装置，用于采集各能耗设备的能耗数据；

数据网关，用于接收能耗数据采集装置上传的能耗数据，并对所述的能耗数据进行处理，得到第一数据；

本地数据采集及分析服务器，用于获取所在建筑内数据网关的第一数据，并对所述第一数据进行分析处理，得到第二数据；

远程数据中心服务器，用于获取所在建筑内本地数据采集及分析服务的第二数据，并对第二数据进行分析，根据分析结果得到能耗控制策略；

所述耗能设备包括照明设备、供水设备和空调设备；能耗数据采集装置包括第一采集部、第二采集部和第二采集部，第一采集部用以采集照明设备的能耗数据，第二采集部用以采集供水设备的用水量，第三采集部用以采集空调设备的能耗数据；

所述供水设备包括冷水供应部和热水供应部，空调设备的能耗数据达到预设值后，冷水供应部向空调设备供应冷却水并将冷却水导向热水供应部。

本技术方案的技术原理在于：

第一采集部和第三采集部分别对照明设备和空调设备的用电能耗进行采集，第二采集部则对供水设备的供水量进行采集，以上所采集的数据均反馈至远程数据中心服务器，经过数据对比后，当空调设备的能耗达到预设值后，切换能耗控制策略。

具体为，当建筑物内空调设备的能耗达到预设值后，说明建筑物内人员较多，则人员活动较为密集，且环境温度也比较低。在该状态下，能耗控制策略切换为冷却水供应部向空调设备提供冷却水，并将冷却水回流至热水供应部。其中冷却水供应部可提供厕所冲洗用水及其他清洗用水；而热水供应部可进行洗手池供水及其他洗漱供水等。

当建筑物内空调设备能耗未达到预设值时，则说明建筑物内人员较少或者环境问题较高，无需进行热水供应。在该状态下，空调设备的能耗较小，则直接向空调设备提供冷却水，且无需使冷却水回流至热水供应部；由于空调设备本身能耗较小，在冷却水供应上也不会造成大的能量消耗。

本技术方案的有益效果在于：

(1)通过采集各能耗设备的能耗数据，并将能耗数据上传到远程数据中心服务器，方便对建筑内的能耗进行监控，并远程制定相应的能耗控制方案；

(2)当远程数据服务中心服务器监控到空调设备的耗能数据达到预设值时，远程控制中心将切换能耗控制策略；已将空调设备的冷却水用于进行热水供应，以充分利用热能；在环境温度较低的情况下，向洗手池等供应具有一定温度的水，可以提升建筑物内人员的使用舒适度。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述热水供应部包括热水供水箱，所述冷水供应部包括括冷水供应箱；冷水供应箱通过第一水泵连接水源，冷水供应箱内设有水位监测器，冷水供应箱内的水位达到下限水位时第一水泵启动，第一水泵启动后，冷水供应箱内的水位达到上限水位时第一水泵关闭，第一水泵和冷水供应箱通过第一文丘里管连通；空调设备包括冷却水循环管，冷却水循环管的两端均连通热水供应箱，冷却水循环管上设有第二水泵，冷却水供应箱通过给水管连接冷却水循环管，给水管上设有给水阀；给水阀包括阀座和设置在阀座内的阀芯，通过滑动阀芯可使给水阀将给水管导通或断开，阀芯的两端均设有与阀芯相抵的平衡弹簧，且阀芯的两端面分别承受第一文丘里管的入口段和第一文丘里管的喉部的压力。

在优选方案一中，为了保证冷水供应箱内具有足够的水量，水位检测器会实时反馈冷水供应箱内的水量；当冷水供应箱内的水量达到下限水位时，水泵将向冷水供应箱内及时补充水量。在水泵向冷水供应箱内补充水量时，第一文丘里管内部形成流体，从而第一文丘里管的入口段和喉部形成压力差，即入口段的压力大于喉部压力；在该压力差的作用下，给水阀的阀芯移动，因此，给水管将冷水供应箱和冷却水循环管连通。在第二水泵的作用下，冷却水在冷却水循环管内不断流动并返回到热水供应箱内，由于流速越快压强越小，因此冷却水循环管内将吸入冷水供应箱内的冷水，从而对热水供应箱内的水量进行补充。

在冷却水在冷却水循环管内循环时，通过给水管向热水供应箱内补充水量；一方面可以保证热水供应量，另一方面通过补充冷水可以避免冷却水的温度过高，导致降温速率过低，而使空调设备烧坏。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述第二水泵采用变量泵，所述冷却水循环管内设有第一温度传感器，所述第一温度传感器和第二水泵均连接温度控制器；通过第一温度传感器对冷却水循环管内的温度进行监控，当冷却水循环管内的温度较高时，将增大变量泵的功率，以提高冷却水在冷却水循环管内的流速，以增大冷却水循环管的降温效率。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述热水供应箱的顶部设有排气管，排气管连接第一文丘里管的喉部，且第一文丘里管的出口段连通冷水供应箱的上限水位上方的空间。

在优选方案三中，当水泵向冷水供应箱内补充水量时，文丘里管的喉部还会将热水供应箱中的空气吸入冷水供应箱内；在此过程中，冷水供应箱内的压力将大于热水供应箱内的压力，从而更有利于冷水供应箱向冷却水循环管内补充冷水。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述冷却水循环管上设有第二文丘里管，所述给水管连通文丘里管的喉部。通过设置第二文丘里管，当冷却水经过第二文丘里管喉部时，流速将加快，从而更有利于吸入冷水供应箱内的冷水以对热水供应箱内的水量进行补充补充。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述能耗数据采集装置包括与第二水泵连接的功率采集器，所述冷水供应箱和热水供水箱可通过冷却水补充管连通，冷却水补充管的一端连通冷水供应箱，冷却水补充管的另一端连接第二文丘里管的喉部，且冷却水补充管上设有电磁阀，电磁阀连接远程数据中心服务器。

在优选方案五中，当功率采集器采集到第二水泵的功率达到最大值时，远程数据中心服务器将控制电磁阀打开，从而第二文丘里管将通过冷却水补充管吸入冷水供应箱内的冷水以降低热水供应箱内的水温，以保证冷却水循环管能保持正常的降温效率。

优选方案六：作为对优选方案五的进一步优化，所述能耗设备还包括新风换气设备，新风换气设备包括新风换气风机和与新风换气风机连接的新风进管，新风进管贯穿热水供应箱。新风换气设备将定期向建筑内注入新风，新风进管贯穿热水供应箱可使新风在进入建筑前进行预热，以提高建筑内部舒适度。

优选方案七：作为对优选方案六的进一步优化，所述热水供应箱的外周设有隔热层；通过设置隔热层对热水供应箱内热水具有保温作用，以降低热量流失效率。

附图说明

图1为本发明实施例中供水设备的示意图；

图2为图1中a部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：冷水供应箱10、水位检测器11、第一水泵20、第一文丘里管21、热水供应箱30、盘管31、第一温度传感器32、第二文丘里管33、冷却时补充管34、电磁阀35、第二水泵36、排气管37、新风进管40、给水阀50、阀座51、阀芯52。

公共建筑能耗监测系统由控制系统和能耗设备组成，其中控制系统主要包括能耗数据采集装置、数据网关、本地数据采集及分析服务器以及远程数据中心服务器。

在本实施例中，能耗数据采集装置是用于采集各个能耗设备的能耗数据；且能耗设备分组设置，具体为：将能耗设备分组设置为照明设备、供水设备和空调设备，且空调设备为水冷式的制热空调。对应的能耗数据采集装置设置有第一采集部、第二采集部和第三采集部；第一采集部和第三采集部分别用以采集照明设备和空调设备的电能用量和功率大小，而第二采集部用以采集供水设备的供水量及流量信息。第一采集部和第三采集部采用电能表和功率表，第二采集部采用流量表。

数据网关用于接收能耗数据采集装置上传的能耗数据，并对能耗数据进行处理，得到第一数据；本地数据采集及分析服务器用于获取所在建筑内数据网关的第一数据，并对第一数据进行分析处理，得到第二数据；远程数据中心服务器，用于获取所在建筑内本地数据采集及分析服务器的第二数据，并对第二数据进行分析，根据分析结果得到能耗控制策略。以上数据网关、本地数据采集及分析服务器和远程数据中心服务器均采用目前的常规设备。

如附图1所示，

供水设备包括冷水供应部和热水供应部。其中，冷水供应部包括冷水供应箱10，冷水供应箱10通过第一水泵20连接水源以向冷水供应箱10内补充冷水。冷水供应箱10内设有水位监测器，水位检测器11和第一水泵20通过微型控制器连接，水位检测器11实时监测的冷水供应箱10内的水量将反馈到微型控制器，微型控制器将根据该水量信息控制第一水泵20的启停。在本实施例中，第一水泵20采用定量泵；冷水供应箱10通过水位检测器11设置了上限水位和下限水位，当冷水供应箱10内的水位到达下限水位时，微型控制器将控制第一水泵20启动以补充冷水供应箱10内的水量，直至冷水供应箱10内的水位达到上限水位后，微型控制器将控制第一水泵20停止运行，从而将冷水供应箱10内的水位控制在上限水位和下限水位之间。

第一水泵20和冷水供应箱10通过第一文丘里管21连接，第一文丘里管21的入口段与第一水泵20连接，而第一文丘里管21的出口段连通冷水供应箱10，且第一文丘里管21连通冷水供应箱10的上限水位上方的空间。

热水供应部包括热水供应箱30和冷却水循环管，冷却水循环管的两端均连通热水供应箱30，且冷却水循环管的两端分别连接在热水供应箱30的相对的两侧。冷却水循环管上设有盘管31，盘管31用以对空调设备进行降温。冷却水循环管的其中一端连接第二水泵36，靠近第二水泵36的一端的冷却水循环管上设置有第二文丘里管33，第二文丘里管33的入口段连通第二水泵36，第二文丘里管33的出口段朝向盘管31。第二文丘里管33的喉部连接有给水管和冷却水补充管，给水管和冷却水补充管均连接到冷水供应箱10的下限水位下方，给水管上设有给水阀50。

如图2所示，给水阀50包括阀座51和设置在阀座51内的阀芯52，且阀芯52可在阀座51内滑动，阀座51上设有两个接口端，两个接口端分别连通第一文丘里管21的入口段和喉部，从而第一文丘里管21的入口段和喉部的压力将分别作用在阀芯52两端的端面上；在阀座51的两个接口端设有平衡弹簧，平衡弹簧分别与阀芯52的两端面相抵。当给水阀50的阀芯52的两端的压力差达到一定值后，阀芯52滑动使得给水阀50导通；而阀芯52两端的压力差降低后，阀芯52将在平衡弹簧的作用下复位。

在冷却水循环管上设有第一温度传感器32。如图1所示，第二水泵36采用小型的变量泵，第二水泵36和第一温度传感器32通过温度控制器连接。第二水泵36、第二文丘里管33、盘管31和第一温度传感器32沿冷却水的流动方向依次设置；第一温度传感器32对经过盘管31后的冷却水的温度进行实时监测，第一温度传感器32检测到的温度越高，则温度控制器将控制第二水泵36增大功率以提高冷却水循环管内的流量。

另外，能耗数据采集装置还包括与第二水泵36连接的功率采集器，在冷却水补充管上设置有电磁阀35，电磁阀35连接远程数据中心服务器，以使电磁阀35可以执行远程数据中心服务器发出的能耗控制策略。即当第二水泵36的运行功率达到最大值时，电磁阀35打开，从而使得第二文丘里管33可通过冷却水补充管可以从冷水供应箱10中吸入冷水，以降低冷却水循环管内冷却水的温度。

热水供应箱30的顶部连接有排气管37，排气管37连通第一文丘里管21的喉部；在第一水泵20向冷水供应箱10内补充水时，第一文丘里将通过排气管37吸出热水供应箱30上部的空气，使得热水供应箱30内的压力降低，从而有利于热水供应箱30吸入冷水供应箱10内的冷水。而在热水供应箱30内的水位过高时，热水供应箱30内的水可通过排气管37进入冷水供应箱10中。在冷水供应箱10的顶部设有压力平衡口，使得冷水供应箱10内的压力与外部大气压相等，从而有利于冷水供应箱10内冷水的排出。且由于排气管37将冷水供应箱10和热水供应箱30连通，从而保证了热水供应箱30内的热水可以排出。

能耗设备还包括新风换气设备，新风换气设备包括新风换气风机和与新风换气风机连接的新风进管40，新风进管40贯穿热水供应箱30；且新风进管40在热水供应箱30内设有一段螺旋管，以延长新风经过热水供应箱30的时间。新风换气设备定期向建筑内注入新风，新风进管40穿过热水供应箱30将使新风在进入建筑前进行预热。热水供应箱30的外周设有隔热层，隔热层有泡沫板制成；通过设置隔热层对热水供应箱30内热水具有保温作用。

具体实施过程如下：

通过各能耗数据采集装置分组对照明设备、供水设备、空调设备及第二水泵36的能耗数据、功率数据及流量数据进行采集；当空调设备运行功率达到预设之后，空调设备的冷却用水将通过冷水供给箱和热水供给箱配合调用；即空调设备的冷却用水由冷却水循环管进行供给，冷却水循环管经空调设备加热后将返回到热水供给箱，从而向洗手池等设备供应温度高于环境温度的热水，以提高舒适度。

根据冷水供应箱10内的水位情况，第一水泵20将及时向冷水供应箱10内补充水量；而冷水供应箱10内的水量补充频率决定了冷水的需求量。冷水供应箱10主要是向建筑内的厕所冲洗、拖把池等供应冷水，而在进行厕所冲洗及拖把冲洗等操作后，必然意味着洗手池等设备需要热水供应。因此冷水的供应量一定程度上反映了热水的需求量，因此在补充冷水的同时通过给水管向热水供应箱30内补充热水，可以保证热水供应，也有利于热水的温度不会太高，导致无法有效散热。且在第一水泵20开启时箱热水供应箱30补充冷水，可以流动流动形成的压力差将水补充到热水供应箱30内，从而可以降低设备运行能耗。

而当空调设备散热需要冷却水的量较大，在此情况下将通过冷却水补充管向热水供应箱30内补充冷水，从而能对空调设备进行正常散热。在本实施例中将第一温度传感器32反馈的温度达到20℃时，第二水泵36的运行功率达到最大。当热水供应箱30内的水量大于最大水量时，热水供应箱30内的热水将通过排气管37回流至冷水供应箱10中，从而通过热水供应箱30和冷水供应箱10配合，保证正常对空调进行散热。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。