Presented at the 9Presented at the 9thth UK CARE Annual General Meeting, Salford University, UK CARE Annual General Meeting, Salford University, Manchester, 5Manchester, 5thth September, 2009 September, 2009

集中空调的故障诊断与节能运行集中空调的故障诊断与节能运行专家系统专家系统

郑洁 姚润明 郑洁 姚润明

The fault-diagnosis and energy saving expert The fault-diagnosis and energy saving expert system of the central air-conditioning systemsystem of the central air-conditioning system

Prof. Jie Zheng & Dr Runming Yao Prof. Jie Zheng & Dr Runming Yao

23/4/2123/4/21

郑洁 :重庆大学教授中国电子学会电子测量与仪器分会专业委员会委员中国仪器仪表学会节能检测与调试技术专业委员会理事重庆市可再生能源建筑应用专家委员会专家重庆市工程建设专家库专家

Dr Runming Yao: CEng, FCIBSE, FRSA

Lecturer Guest ProfessorSchool of Construction Chongqing UniversityManagement and Engineering The University of Reading

--33--

怎样解决怎样解决采暖成本增加采暖成本增加和和清洁能清洁能源供应不足源供应不足的问题的问题？？

城市能源结构调整城市能源结构调整对大气环境质量的重视对大气环境质量的重视

--44--

中国建筑能耗状况中国建筑能耗状况 我国建筑能耗现状我国建筑能耗现状————建筑运行能耗占我国非发电用建筑运行能耗占我国非发电用

煤量的煤量的 16%16%～～ 1818 ％％，发电总量的，发电总量的 22%22%～～ 24%24%• 北方城镇采暖：北方城镇采暖： 标煤标煤 1.31.3 亿吨亿吨 // 年年，占非发电用煤的，占非发电用煤的 16%~18%16%~18%

• 住宅非采暖耗电：住宅非采暖耗电： 平均用电量平均用电量 10~3010~30度度 /m/m22 年年，占我国供电量的，占我国供电量的 10%10% ；；• 一般非住宅民用建筑耗电：一般非住宅民用建筑耗电： 平均用电量平均用电量 20~6020~60度度 /m/m22aa ，占我国供电量的，占我国供电量的 88 ％％；；• 大型公共建筑大型公共建筑 ::

平均用电量平均用电量 100~300kWh/m100~300kWh/m22aa ，占我国供电总量的，占我国供电总量的 5% 5%

--55--

大型公共建筑用电大型公共建筑用电 高档办公楼、宾馆、大型购物中心、综合商厦、高档办公楼、宾馆、大型购物中心、综合商厦、

交通枢纽等交通枢纽等• 到到 20042004 年全国总量仅为年全国总量仅为 55 亿平米亿平米，全国此类建筑年，全国此类建筑年

耗电总量约为耗电总量约为 10001000 亿度亿度 // 年年，占我国总发电量约，占我国总发电量约 5%5%• 用电量为用电量为 100~300100~300度度 // 平米年平米年，单位建筑面积耗电量，单位建筑面积耗电量

为住宅的为住宅的 1010～～ 1515 倍倍，为一般办公建筑的，为一般办公建筑的 2~42~4 倍倍• 此类建筑在新建建筑中比例呈此类建筑在新建建筑中比例呈增加增加趋势，导致近几年趋势，导致近几年

我国大部分城镇夏季用电量急剧上升的主要原因之一我国大部分城镇夏季用电量急剧上升的主要原因之一• 与发达国家比较：与美国基本在同一水平，比日本城与发达国家比较：与美国基本在同一水平，比日本城

市高，节能水平远远差于西欧北欧水平。 市高，节能水平远远差于西欧北欧水平。

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现状 不采用节能措施到 2020年增加量

采用节能措施到 2020年增加

量

建筑采暖耗能

采暖用标煤 1.3亿 T/a，2004年煤产量的 10%

新增面积 60亿m2，新增采暖用标煤 1.2亿 T/a长江流域： 1亿 T/a

新建：降低 50%系统：降低 30%长江中下游：耗用电 320亿度 /

年

住宅电耗 耗电量 2000亿度 /年，发电总量的 10%

新增面积 70亿m2 ，新增耗电量 1400亿度 /年 新建：降低 35%

既有：降低 25%增加耗电：

600亿度 /年一般性非住宅建筑电耗

1600亿度，总发电量的 8%

新增面积 35～ 40亿m2 ，新增耗电 800~1000亿度 /年

大型公共建筑用电

1000亿度 /年，总发电量的 5%

新增面积 10～ 15亿m2 ，新增耗电

1800～ 2300亿度 /年

新建：降低 60%既有：降低 30% 增加耗电：

500亿度 /年

总计采暖用标煤 1.3亿吨 /年，总耗电 4600亿度 /

年

新增采暖用标煤 2.2亿 T/年，新增耗电 4000～ 4500亿度 /

年

不增采暖用标煤，新增耗电 1420亿度 /年

实现建筑节能总的目标

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中国建筑能源消耗状况中国建筑能源消耗状况

我国建筑分类

城镇民用建筑

农村居住建筑

工业建筑 建筑能源消耗与

生产过程相关，差异大

单位面积能耗远低于

城镇民用建筑

总面积 160 亿平米

节能潜力小不重点研究

建筑节能研究重点！

建材和建造过程中

所消耗的能源

仅相当于建筑物使用3~5 年中所消耗的能源

总面积400 亿平米

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中央空调运行监测与故障诊断系统中央空调运行监测与故障诊断系统

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特征参数随制冷剂流量特征参数随制冷剂流量

减小的变化曲线减小的变化曲线

- 8- 6- 4- 202468

1012

0 25% 50% 75%

制冷剂流量减小的百分比

℃特征参数变化量

蒸发温度

冷凝温度

压缩机吸气温压缩机排气温过冷度

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故障判断窗口故障判断窗口

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希尔顿酒店希尔顿酒店

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2004-20062004-2006 年空调用电量年空调用电量

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建筑分项能耗建筑分项能耗

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

kWh

能耗（

）

房间用电 其它系统 照明 供热能耗 制冷主机

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研究成果研究成果 基于虚拟仪器技术的中央空调故基于虚拟仪器技术的中央空调故

障诊断系统障诊断系统 基于模糊极大极小神经网络的中基于模糊极大极小神经网络的中

央空调运行状态分析系统央空调运行状态分析系统 中央空调系统故障检测、诊断与中央空调系统故障检测、诊断与

节能的系统集成节能的系统集成

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课题组发表论文课题组发表论文 郑洁，孙杰，周玉礼，杨朝杰郑洁，孙杰，周玉礼，杨朝杰 , Investigation and analysis on , Investigation and analysis on

indoor environment of urban residential buildings in indoor environment of urban residential buildings in Chongqing, Journal of Harbin Institute of Technology (New Chongqing, Journal of Harbin Institute of Technology (New Series), 2007,v 14,n SUPPL.:p 263-265. (EISeries), 2007,v 14,n SUPPL.:p 263-265. (EI 检索检索 ))

崔文盈，郑洁，刘知菊，风机盘管多种控制方式的分析，电子测量崔文盈，郑洁，刘知菊，风机盘管多种控制方式的分析，电子测量与仪器学报，与仪器学报， 20062006年年 Vol.20Vol.20

Zheng Jie, Ye Qing, Zhang Peng. The Development of an Zheng Jie, Ye Qing, Zhang Peng. The Development of an Automated Energy-Saving HVAC Systems . Journal of Automated Energy-Saving HVAC Systems . Journal of Chongqing University,Vol.2 Special Issue,October,2003Chongqing University,Vol.2 Special Issue,October,2003

周洪煜，等周洪煜，等 . . 自适应预测控制技术应用自适应预测控制技术应用 . . 控制理论与应用，控制理论与应用， 20042004，，4 4

Zheng Jie, Zhou Yu-li, Liu Tuo, Zhao Sheng-ping. Fault Zheng Jie, Zhou Yu-li, Liu Tuo, Zhao Sheng-ping. Fault diagnosis and its application in HVAC facilitties diagnosis and its application in HVAC facilitties management. Journal of Chongqing University,Vol.2 Special management. Journal of Chongqing University,Vol.2 Special Issue,October,2003Issue,October,2003

郑 洁，周玉礼，李兴友郑 洁，周玉礼，李兴友 . . 暖通空调系统故障诊断技术及应用暖通空调系统故障诊断技术及应用 . . 机电机电一体化，一体化， 20032003 ， ， 33 ：： 75-7875-78

已授国家发明专利已授国家发明专利

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４　获奖成果４　获奖成果

11 、 郑洁，周玉礼，李百战等，、 郑洁，周玉礼，李百战等， ---- 基于虚基于虚拟仪器技术的中央空调故障诊断与节能运拟仪器技术的中央空调故障诊断与节能运行专家系统，行专家系统， 2007-4-162007-4-16 。获重庆市科技。获重庆市科技进步三等奖（进步三等奖（ JB060306901JB060306901 ）。）。

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谢谢各位！谢谢各位！