專利名稱：建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用于 建筑的智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源是人類生存和社會發(fā)展的原動力和基本要素。隨著社會經(jīng)濟的飛速 發(fā)展，能源日益成為影響經(jīng)濟繼續(xù)健康發(fā)展的瓶頸。
目前全世界都在推動新一代的能源系統(tǒng)，它主要具備這樣的特點能源 多樣化、可再生能源優(yōu)先、冷熱電系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)、智能化控制和信息化管理、網(wǎng) 絡(luò)化、綠色和環(huán)保。這種新能源系統(tǒng)也稱為智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)。
在形態(tài)上，智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)根據(jù)用戶用能性質(zhì)、資源配置等不 同情況，將風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、太陽能熱水、地源和空氣源熱泵熱水、 太陽能制冷、地源和空氣源熱泵制冷與各種傳統(tǒng)的能源結(jié)成；發(fā)電系統(tǒng)，制 熱制冷系統(tǒng)?；蚪凶鼋ㄖ洹?、電聯(lián)供系統(tǒng)。以分布和靠近用戶中心的方 式布局，減少電力長途運輸及高低壓變配電的成本和損耗。冷熱系統(tǒng)也同樣 如此，以分布方式布局可以大大減少管網(wǎng)成本和途中損耗。更重要的意義是 該系統(tǒng)給用戶帶來安全方便的能源，當(dāng)大面積停電等意外發(fā)生，它可以繼續(xù) 保證用戶的基本工作、生活需求。
在因特網(wǎng)和智能計算機的優(yōu)化運行調(diào)度下，智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)進 一步與智能家用電器實現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)最小范圍的優(yōu)化調(diào)度。并利用低谷 電力資源為用戶的交通工具蓄電、儲氫，實現(xiàn)燃?xì)?、電力、供暖、制冷和?活熱水的供需平衡，使各系統(tǒng)都達(dá)到最優(yōu)效益狀態(tài)，以降低能源系統(tǒng)代價。
但是，把可再生能源系統(tǒng)應(yīng)用到建筑中，特別是應(yīng)用到民用建筑中，會 遇到一些困難和問題
首先，民用建筑、特別是住宅小區(qū)的能耗本身具有的特點如耗能位置分
散、時間不集中等，以及小區(qū)本身的布周、果觀、綠色規(guī)劃等，這些因素給 實施綠色能源系統(tǒng)帶來了難度。
其次，民用建筑所在地的自然地形、當(dāng)?shù)貧庀?、水文、地址條件的差異 化，給能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置、能源中心的產(chǎn)能方式和各種能源的比例關(guān)系的 確定帶來了困難。
第三，可再生能源具有不穩(wěn)定性和分散性的缺點。要克服這些缺點，則 易導(dǎo)致一次投入設(shè)備負(fù)荷偏大，造價偏高，系統(tǒng)各自獨立，資源不能共享。
第四，可再生能源與傳統(tǒng)能源的綜合利用是一個系統(tǒng)工程。初期投入比 傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的投入大。為了達(dá)到資源最大化以及綜合效益最大化，在一次 投入時，必須在低成本、高產(chǎn)出的原則下，優(yōu)化設(shè)備配置，盡可能做到系統(tǒng) 綜合、管網(wǎng)綜合、設(shè)備綜合在投入時，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮智能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用， 減少設(shè)備重復(fù)投入。在極端不利的氣候條件下，適當(dāng)使用傳統(tǒng)能源系統(tǒng)可能 是最好的選擇。這就要求在實施智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)時，必須使智能系 統(tǒng)準(zhǔn)確控制可再生能源系統(tǒng)與傳統(tǒng)能源系統(tǒng)之間的最佳平衡點。實現(xiàn)設(shè)備投 入最少，節(jié)能效益最大。

發(fā)明內(nèi)容
'本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)在建筑中應(yīng)用各自獨立的 可再生能源系統(tǒng)和傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的缺陷，提供一種綜合解決的方案。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所來用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種建筑分布復(fù)合式 能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，以可再生能源為基礎(chǔ)、以傳統(tǒng)能源為后備、使用分布 及復(fù)合方式組成結(jié)構(gòu)，并由智能控制系統(tǒng)根據(jù)可再生能源優(yōu)先、智能化控制 的原則控制各種能源的肩用、組合、切換、停止等，控制能源設(shè)備的開啟順 序、數(shù)量等。
該系統(tǒng)中包含樓宇智能控制系統(tǒng)(建筑或小區(qū)中央設(shè)備控制)和家庭智 能控制系統(tǒng)(室內(nèi)環(huán)境控制)。樓宇智能控制系統(tǒng)包含小區(qū)發(fā)電系統(tǒng)、中央熱 水、采暖、空調(diào)系統(tǒng)智能管理，小區(qū)給排水、變配電、電梯系統(tǒng)智能管理。
來用BACnet通訊協(xié)議接口、 485總線。家庭智能控制系統(tǒng)包含家庭環(huán)境溫濕 度、新風(fēng)控制，家庭電器燈光、安全防范控制，家庭場景控制。
該系統(tǒng)具體分為建筑分布復(fù)合式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、建筑分布復(fù)合 式可再生冷熱能源聯(lián)供系統(tǒng)和家庭環(huán)境控制系統(tǒng)。
它的系統(tǒng)構(gòu)成為采用樓宇智能控制系統(tǒng)與中央能源設(shè)備組成一個建筑 或小區(qū)的宏觀控制系統(tǒng)，采用家庭智能控制系統(tǒng)與家庭能源電器設(shè)備組成一 個微觀控制系統(tǒng)，在以上二個系統(tǒng)中均可包含一個規(guī)模不同的分布復(fù)合式發(fā) 電系統(tǒng)，以上各系統(tǒng)之間無縫連接。
它的技術(shù)特點
l能源使用的順序、數(shù)量控制原則 2能源構(gòu)成的比例優(yōu)化原則
3系統(tǒng)綜合、管網(wǎng)綜合、設(shè)備綜合使投入最少，收效最大的優(yōu)化原則 4學(xué)科綜合、技術(shù)綜合，從建筑規(guī)劃設(shè)計開始就充分利用建筑朝向、建
筑小氣候?qū)⑻柲堋L(fēng)力發(fā)電等可再生能源科技、建筑學(xué)、電子信息技術(shù)、智能控制技術(shù)綜合規(guī)劃利用的原則


附圖是建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，從圖中可以看到；該系統(tǒng)是由 二條主干網(wǎng)絡(luò)一樓宇智能控制系統(tǒng)和家庭智能控制系統(tǒng)所組成。兩個主干網(wǎng) 絡(luò)有各自不同的功能，同時又無縫連接。樓宇系統(tǒng)是建筑、小區(qū)的中央設(shè)備 控制，家庭系統(tǒng)是家庭或小面積環(huán)境內(nèi)的設(shè)備控制。它們都包含了空調(diào)，熱 水、燈光、變配電及安全防范等。所不同是樓宇系統(tǒng)中包含了一個復(fù)合式發(fā) 電系統(tǒng)，該系統(tǒng)將與變配電系統(tǒng)有機連接。
具體實施例方式
建筑分布復(fù)合式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)方案是
1當(dāng)需要的負(fù)載功率為100%時，建筑風(fēng)力發(fā)電約占60%，建筑太陽能光伏發(fā) 電10%或加上建筑重力下降發(fā)電30%，電梯/污水下降重力發(fā)電(當(dāng)建筑具有 電梯或高層建筑的污水管道)，或其它類發(fā)電。最少具有二項以上可再生能源 為首選，傳統(tǒng)市電作為補充。當(dāng)可再生能源的發(fā)電不足以供應(yīng)負(fù)載時，控制 系統(tǒng)可自動切換到市電。
2建筑發(fā)電由逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電盡可能靠近設(shè)備負(fù)載并直接對負(fù) 載供電。并以傳統(tǒng)市電作為補充。
3將用電低谷時多余的電進行電解轉(zhuǎn)換，將產(chǎn)生的氫氣加以儲存，等用電高 峰時發(fā)電使用?；蚩刂葡到y(tǒng)自動啟動水泵，將多余電力用來抽水蓄能。或?qū)?電轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。
4當(dāng)用電高峰和風(fēng)力較少時，建筑或風(fēng)電機組智能集風(fēng)體將自動展開到最佳最 大狀態(tài)，使風(fēng)力發(fā)電達(dá)到最佳值。當(dāng)風(fēng)力較大時，建筑或風(fēng)電機組智能集風(fēng) 體將根據(jù)風(fēng)力強度和風(fēng)電機的轉(zhuǎn)速，自動調(diào)整集風(fēng)體的面積、角度到最適宜 狀態(tài)。
5建筑智能集風(fēng)體為屋頂、建筑轉(zhuǎn)角或建筑上的洞口、 二建筑之間的空隙。設(shè) 置風(fēng)力發(fā)電機組的位置，在機組上預(yù)先設(shè)置的智能型，可改變角度的電動擋 板，它即是建筑的景觀，又是風(fēng)電機組的集風(fēng)體，巨大的由纖維或固定板塊 組成的水平或垂直集風(fēng)體是由智能控制器帶動工作，它根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn) 速或風(fēng)速探感器發(fā)回的信號同步工作,根據(jù)風(fēng)力的大小和發(fā)電機的轉(zhuǎn)速改變垂 直集風(fēng)體的面積大小或水平集風(fēng)體的角度,同時結(jié)合建筑的體形，建筑風(fēng)的分 布規(guī)律使該發(fā)電機組的合理布置,如設(shè)置在二建筑之間或建筑屋頂、轉(zhuǎn)角處或 廣場,實現(xiàn)無自然風(fēng)可以發(fā)電,發(fā)電機微風(fēng)可以啟動,小風(fēng)變大風(fēng),可大大提高發(fā) 電效率。
6智能控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)和設(shè)定好的軟件模式，智能控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器 傳遞過來的信號以及設(shè)定好的軟件模式對設(shè)備的開啟/關(guān)閉順序、數(shù)量進行控 制。
7包含一個規(guī)模適宜的蓄電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)
建筑分布復(fù)合式可再生冷熱能源聯(lián)供系統(tǒng)的技術(shù)方案是-
1能源結(jié)構(gòu)的生態(tài)型配置，根據(jù)能源產(chǎn)能位置和能源負(fù)荷位置，合理均衡地安
排能源系統(tǒng)，合理地配置能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化的能源配置順序。
2采用樓宇智能控制系統(tǒng)對其進行閉環(huán)//開環(huán)自動控制，以求達(dá)到節(jié)能最大化。
3太陽能中央熱水/太陽能空調(diào)與水源或土壤源或空氣源熱泵組成復(fù)合冷熱聯(lián)
供系統(tǒng)，以熱力管網(wǎng)或燃?xì)忮仩t作為后備補充。
4各設(shè)備以分布方式靠近用熱用冷負(fù)荷中心。
5系統(tǒng)優(yōu)先使用太陽能，此能源接近臨界時，自動啟動熱泵，再次接近臨界時， 自動啟動后備能源。
6利用峰谷電價差，在夜間谷電期間利用熱泵制冷或制熱加以儲存，供白天峰
電期間使用，由此可以減少一次設(shè)備投資，勢現(xiàn)節(jié)能節(jié)錢。
7智能控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)和設(shè)定好的軟件模式，智能控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器 傳遞過來的信號以及設(shè)定好的軟件模式對設(shè)備的開啟/關(guān)閉順序、數(shù)量進行控 制。
家庭環(huán)境控制系統(tǒng)的技術(shù)方案是-
1包含一個適宜規(guī)模的建筑分布復(fù)合式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和一個適宜規(guī)模
的建筑分布復(fù)合式可再生冷熱能源聯(lián)供系統(tǒng)。此二系統(tǒng)在此不再重述。
2在發(fā)電系統(tǒng)中增加健身器械發(fā)電和水龍頭微型發(fā)電送往蓄電系統(tǒng)。該系統(tǒng)和
發(fā)電機組是家庭獨立系統(tǒng)。
3在冷熱能源聯(lián)供系統(tǒng)中增加室內(nèi)環(huán)境溫濕度、有害氣體探感系統(tǒng)與控制系統(tǒng) 連接，在閉環(huán)控制條件下，自動按照預(yù)先設(shè)置運行。
4在冷熱能源聯(lián)供系統(tǒng)中有一個室內(nèi)新風(fēng)控制系統(tǒng)，在室外空氣適宜和室內(nèi) 空氣質(zhì)量不能達(dá)到要求時，開啟此系統(tǒng)進行室內(nèi)換氣，在室外空氣不能達(dá)到 要求時，可以進行予處理，如加溫、降溫、加濕干燥，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量， 減少能源損耗。
5在冷熱能源聯(lián)供系統(tǒng)中有各類能源的計量設(shè)備，數(shù)字水表、電表、氣表。 6在冷熱能源聯(lián)供系統(tǒng)中有二次利用水箱，該水箱懸掛于靠近便器的洗臉池 下，用于將洗滌用水沖洗馬桶。
7有一個家庭燈光、電器、安防的綜合智能控制系統(tǒng)，有閉環(huán)和開環(huán)控制。
權(quán)利要求
1、一種建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括智能控制系統(tǒng)以及兩種以上的能源，其特征在于，該系統(tǒng)以可再生能源為基礎(chǔ)，以傳統(tǒng)能源為后備，且多以分布方式和復(fù)合方式布置，根據(jù)建筑項目的要求因地制宜地選擇最優(yōu)的能源組合方案；所述智能控制系統(tǒng)控制該能源組合方面中的多種能源設(shè)備同時或順序工作、閉環(huán)和開環(huán)控制各種能源的產(chǎn)生數(shù)量、時間、切換，使各能源系統(tǒng)和諧有序及節(jié)能環(huán)保。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，其特征在于， 該系統(tǒng)中制冷/制熱設(shè)備優(yōu)先使用的能源順序是太陽能、淺地層能源熱泵、空 氣源熱泵；燃?xì)饣驘崃芫W(wǎng)，生活熱水的優(yōu)先使用能源是太陽能、淺地層能源 熱泵、空氣源熱泵、燃?xì)饣螂娂訜?。上述能源設(shè)備以分布方式靠近用戶布置， 直接切入用戶到每個家庭/單棟樓房/單個區(qū)域。節(jié)省管網(wǎng)投資及能量損失，并 便于管理核算。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，其特征在 于，該系統(tǒng)包括建筑的可再生能源分布復(fù)合式冷熱聯(lián)供如-太陽能熱水、地源 熱泵、空氣源熱泵、燃?xì)忮仩t或熱力管網(wǎng)及可再生能源分布復(fù)合式發(fā)電系統(tǒng)。 蓄冷蓄熱系統(tǒng)和中央樓宇控制系統(tǒng)及智能家庭控制系統(tǒng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，其特征在于， 所述能源系統(tǒng)包括分布復(fù)合式發(fā)電系統(tǒng)，所述分布復(fù)合式發(fā)電系統(tǒng)包括建筑 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電、城市垃圾及糞便產(chǎn)沼氣發(fā)電、電梯/污水下 降重力發(fā)電及市電作為后備電源或者他們的任意組合。上述發(fā)電設(shè)備以分布 方式靠近用戶布置,直接切入電網(wǎng)。節(jié)省電力的遠(yuǎn)距離運輸及變配電投資。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑智能分布復(fù)合式發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由一種水平旋轉(zhuǎn)或其他形式的扇葉組成的的一臺或多臺發(fā) 電機聯(lián)網(wǎng)而成，這種發(fā)電機搭配靈活，它可多臺垂直擺放或水平擺放或單臺為 獨戶分體擺放，可根據(jù)建筑規(guī)劃將風(fēng)機設(shè)置在特定的位置，利用建筑小氣候、 配合建筑智能集風(fēng)體，改變風(fēng)力的密度及啟動路線，實現(xiàn)從一級到十二級均可發(fā)電，將風(fēng)能的利用率提高到60%以上。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能集風(fēng)體，其特征在于，巨大的由纖維或固 定板塊組成的水平或垂直集風(fēng)體是由智能控制器帶動工作，它根據(jù)風(fēng)力發(fā)電 機組的轉(zhuǎn)速或風(fēng)速探感器發(fā)回的信號同步工作,根據(jù)風(fēng)力的大小和發(fā)電機的 轉(zhuǎn)速改變垂直集風(fēng)體的面積大小或水平集風(fēng)體的角度，同時結(jié)合建筑的體形， 建筑風(fēng)的分布規(guī)律使該發(fā)電機組的合理布置，如設(shè)置在二建筑之間或建筑屋 頂、轉(zhuǎn)角處，實現(xiàn)無自然風(fēng)可以發(fā)電,發(fā)電機微風(fēng)可以啟動，小風(fēng)變大風(fēng)，提高 發(fā)電效率。
7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，其特征在于， 所述建筑重力發(fā)電是利用建筑污水/電梯和安裝在建筑內(nèi)的重力發(fā)電設(shè)備利 用污水電梯下降重力帶動發(fā)電設(shè)備或助力給中立發(fā)電設(shè)備進行發(fā)電。小水利 發(fā)電系統(tǒng)利用小區(qū)的標(biāo)高位差、樓房高位水箱、家庭的水龍頭的管網(wǎng)壓力及 峰谷電價差進行發(fā)電和節(jié)能、節(jié)錢。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，其特征在 于，所述智能控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)和設(shè)定好的軟件模式，智能控制系統(tǒng)根 據(jù)傳感器傳遞過來的信號以及設(shè)定好的軟件模式對設(shè)備的開啟/關(guān)閉順序、數(shù) 量進行控制。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，其特征在于， 所述軟件模式被設(shè)置成可再生能源為主、傳統(tǒng)能源為輔。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，其特征在于， 所述的控制至少分為三級 一級為單臺設(shè)備內(nèi)的變頻控制；二級為在一組設(shè) 備內(nèi)的智能控制，即根據(jù)需求決定開啟的數(shù)量；三級為在一個項目上的智能 控制，即當(dāng)一組設(shè)備達(dá)到極限時，可由臨近的設(shè)備組進行支援。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種用于建筑的智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)，也稱建筑智能分布復(fù)合式能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，以可再生能源為基礎(chǔ)、以傳統(tǒng)能源為后備、使用分布及復(fù)合方式組成系統(tǒng)，并由智能控制系統(tǒng)根據(jù)可再生能源優(yōu)先、智能化控制的原則控制各種能源的啟用、組合、切換、停止等，控制能源設(shè)備的開啟順序、數(shù)量等。
文檔編號F03D9/00GK101169106SQ20071016140
公開日2008年4月30日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者連志敏 申請人:連志敏