一、背景
目前我國公共建筑供熱管網(wǎng)中，依靠公共財政運行的各級政府機關(guān)、事業(yè)單位和社會(huì )團體的能源管理基礎差，能耗高，節能潛力大。我國政府機構人均能耗比發(fā)達國家高出5倍～7倍，比一般的民用建筑高出10～20倍。而我國公共建筑的供熱能耗占整個(gè)建筑能耗的36％，降低公共建筑的能耗成為整個(gè)節能工作中的一項重要內容。
供暖運行單位既要確保供暖合格又要達到經(jīng)濟運行，就必須對供暖系統進(jìn)行科學(xué)的運行調節，從硬件上，既要能夠對整個(gè)公共建筑的輸入熱量和公共建筑群中每一個(gè)建筑物的輸入熱量進(jìn)行分別控制與監控(實(shí)現分時(shí)分溫控制)，又能夠根據季節和工作時(shí)間的要求合理切換不同的控制策略(實(shí)現氣候與時(shí)間的補償)。因此提供一種能夠根據滿(mǎn)足上述要求的公共建筑供熱節能控制裝置成為現有技術(shù)中亟待解決的問(wèn)題。
二、現狀分析
1、不能按需供熱，能耗高
換熱站供熱區域的用戶(hù)性質(zhì)有住宅、庭院、學(xué)校醫院等，采暖方式分為地暖、片暖、空調等，它們的用熱規律、溫度需求不同，如果按統一溫度、統一流量供熱，勢必造成大量的能源浪費。
2、水力失調現象明顯
由于設計不合理、施工不規范等原因，同一換熱站供熱范圍內的不同樓棟間的水力存在垂直、水平失調的現象。
3、存在安全隱患
由于沒(méi)有預警系統，若系統存在安全隱患，在人工操作時(shí)，易發(fā)生安全事故，包括設備安全和人身安全。
4、管理低效
如果各樓棟之間的供熱沒(méi)有進(jìn)行統一的調配，完全依靠人工進(jìn)行手動(dòng)調節，不僅增加人工成本，還不能保證調節效果。
三、解決方案
1、實(shí)現按需供熱，降低能耗，改善舒適性
根據建筑物用熱規律，分時(shí)分溫控制，不同時(shí)間段、不同室外溫度采用不同的供熱參數，實(shí)現按需供熱。
2、緩解系統內部水力失調問(wèn)題
水泵運行可提高系統內部流量，形成局部大流量、小溫差運行，緩解水力失調問(wèn)題。
3、節省熱力管網(wǎng)的主循環(huán)泵電耗
4、實(shí)現運行系統的數據監測和遠程控制，提高管理效能，減少安全問(wèn)題
5、實(shí)現熱能統一調配
6、分階段改變供熱模式，不同時(shí)間段供熱模式的切換
7、防凍保護功能
四、公建管控系統組成
控制層：采用國內知名組態(tài)軟件，對上傳的數據進(jìn)行統一的管理，并對設備進(jìn)行控制，同時(shí)可接入室內溫度數據，通過(guò)對室內溫度的監測，實(shí)時(shí)調整控制參數；另外控制層以地圖的形式展現各公建管控的位置信息及重要的運行參數，方便技術(shù)人員實(shí)時(shí)掌握所有公建的信息。
網(wǎng)絡(luò )層：網(wǎng)絡(luò )層采用GPRS通訊方式，資費低，信號穩定。
設備層：該層主要設備均采用國內知名品牌，混水泵，電調閥，溫度傳感器，這些設備的數據均可以通過(guò)GPRS通訊方式上傳至控制層。
五、系統原理
1、理論支持
公共建筑供熱系統能源浪費表現在辦公樓、學(xué)校等。一般采暖季，多數機關(guān)大樓工作人員下班后，辦公室仍然持續供熱，室溫不降；另外各級政府機關(guān)、事業(yè)單位周六、日、節假日以及學(xué)校的寒假，在室內無(wú)人的情況下照常供熱。以陽(yáng)城縣為例，供熱期為120天，其中節假日就有40天，占采暖期時(shí)間的33%。而學(xué)校的寒假，保守估計30天，占采暖期的25%，意味著(zhù)這部分能源被浪費掉了。
公共建筑應最大限度地滿(mǎn)足既舒適又節能。在上班時(shí)間保持室內供暖設計溫度（18℃），下班時(shí)間及節假日保持值班采暖溫度，即保證供暖管道及其他設備不結凍的溫度，公共建筑值班采暖溫度一般采取8℃。由于建筑物的外圍結構具有一定的蓄熱能力，根據公共建筑的使用特點(diǎn)，同時(shí)充分考慮圍護結構保溫性能和圍護結構的蓄熱延遲性，應采取適當的供熱調節手段，按需供熱，減少不必要的能源浪費。
2、節能潛力分析
以陽(yáng)城縣公共建筑為例，采暖期總天數為120天，冬季平均室外溫度取2.5℃，冬季供暖室內計算溫度tw取18℃（摘自《民用建筑節能設計規范》，并結合養成先鵬煜熱力有限公司2019年實(shí)際供熱數據）
（1）24h連續供暖公共建筑理論能耗
Q=120*24*qv*V*（tn-tw）/1000（kW?h）
式中：Q-----整個(gè)供暖期理論耗熱量，kW?h
qv-----供熱體積熱指標，W/（m3?℃）
V------公共建筑外圍體積，m3
tn------冬季供暖室內計算溫度，℃
tw-----冬季平均室外溫度，℃
（2）值班采暖公共建筑理論能耗
《采暖通風(fēng)與空氣調節設計規范》規定：“設置采暖的公共建筑和工業(yè)建筑，當位于嚴寒地區或寒冷低區，且在非工作時(shí)間或中斷使用的時(shí)間內，室內溫度必須保持在0℃以上，而利用房間蓄熱量不能滿(mǎn)足要求時(shí)，應按5℃設置值班采暖”?？紤]到公共建筑外圍結構的蓄熱延遲性及公共建筑的使用時(shí)間等特征，公共建筑值班采暖溫度設定為+8℃為宜。
理論計算按照每天8小時(shí)工作時(shí)間，另加4小時(shí)的機動(dòng)升溫時(shí)間，合計12小時(shí)正常采暖，室溫需求為18℃，其他時(shí)間設置值班采暖，值班采暖溫度為8℃，另外40天節假日設值班采暖。通過(guò)計算可得，理論節能效率為43%。
由上述理論分析表明，公共建筑實(shí)行值班采暖調節后，節能效果顯著(zhù)；對于學(xué)校而言，考慮寒假的話(huà)，節能效益更可觀(guān)。
六、實(shí)驗分享
1、公建基本情況
2、設備介紹
經(jīng)暖通工作人員現場(chǎng)調研后選擇型號為SJZN-GJ-65-80的公建管控箱，該型號管控箱的設備安裝示意圖如下圖所示：混水泵安裝在供水管與回水管之間。電調閥安裝于回水管上，另在供水管混水前，混水后及回水管均安裝了溫度傳感器。在政府大樓內不同的位置放置了8個(gè)室內溫度傳感器，用于驗證實(shí)驗效果。
3、實(shí)驗步驟
選擇室外溫度大致相同的四天數據作為實(shí)驗數據，確保在外部條件一致的情況下驗證系統的功能。實(shí)驗分為四個(gè)步驟，逐步驗證每個(gè)設備的功能作用，最后進(jìn)行整個(gè)系統的功能驗證。步驟如下：
步驟1、未安裝公建管控前原始數據收集；
步驟2、混水泵作用驗證；
步驟3、電調閥作用驗證；
步驟4、加入分時(shí)分溫控制思想自動(dòng)運行。
對比四天的運行數據均值：
通過(guò)對比以上數據，可以得出以下結論：
在室外均溫大致一樣的前提下（室外溫度均在2℃左右），通過(guò)以上4步實(shí)驗步驟，逐步達到通過(guò)分時(shí)分溫控制實(shí)現室內溫度變化的目的。
4、實(shí)驗結論
公建管控系統用分時(shí)分溫思想控制的理論是正確的，通過(guò)供回水平均溫度調整電調閥開(kāi)度，可以達到不同時(shí)間段調整室內溫度的目的；
混水泵可以確保末端流量，通過(guò)改變頻率可以控制升溫快慢；
由于室內溫度降低，耗熱量明顯降低，因而節能效果顯著(zhù)；
結合現有的控制技術(shù)，可以達到公建管控自動(dòng)控制的目的；
公建管控系統可以實(shí)現遠程控制。