基于大数据的公共建筑空调系统能耗分析探讨

郭潇潇

摘 要：大数据技术可以及时收集分析公共建筑空调系统能耗计算所需要的实时数据以及用户对实时室内舒适度的评价，可引导用户采取更加节能的行为，并增加能耗分析的真实性和可靠性。

关键词：空调系统能耗；大数据；云计算

Abstract： Big data technology can timely collect the realtime data of the public building air conditioning system energy consumption calculation， and the user's evaluation of realtime indoor comfort. And It can lead users to adopt more energysaving behavior. As well as It can increase the authenticity and reliability of energy consumption analysis.

Key words： Air Conditioning System Energy Consumption；Big Data；Cloud Computing

一、背景及意义

公共建筑空调系统，一般情况下是对环境的温度、湿度、清洁度和空气流动速度等的调节，以满足人体舒适和工艺工程的需要。在控制环境各个因素的过程中，空调系统系统需要消耗大量的能源，通常情况下，表现为消耗电能。近年来，各地能耗调查数据中，各类公共建筑分项数据显示，供暖空调能耗大约占到总能耗的40%～50%[1]。公共建筑的每平方米用電量是一般住宅建筑的10～20倍。随着国民生活水平的提高，公共建筑的建设速度增长也在加快，因此公共建筑空调系统能耗控制对于节能有着重大的意义。

二、分析设计

公共建筑空调系统服务的是用户，目前用户能切身感受的是空调系统是否满足人体舒适度或者是否满足工艺工程的要求。对于空调系统来说，在方案阶段会做能耗分析，但在系统运行和管理阶段却缺少专业的能耗控制，导致方案阶段的各种节能效果不知是否落实。

传统能耗控制基于三种模型：一是仿真软件中建立的模型，二是理论计算的模型，三是根据实验数据建立的模型。由于公共建筑空调系统能耗值受多种实时因素的影响，这些因素在原先的条件下很难被实时收集利用，因此这三种模型都不能完全反映公共建筑空调系统实际运行过程中的能耗，故而不能不能进行合理的能耗控制。

但是互联网发展到现在，大数据技术和云计算技术为能耗控制带来了巨大便利。大数据技术有两个基本作用，一是收集庞大的数据，二是专业化的数据处理。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。云计算技术为大数据技术完成它的这两个基本作用提供了技术支撑，使得原先难以收集使用的数据变得容易利用。

公共建筑空调系统的能耗，主要来源于两个方面。一是冷热源的能耗，例如空调制冷机组耗电量。二是动力耗能，即输送空气、水等介质的过程中风机、水泵的耗电量。利用大数据技术及时收集实时数据，可将影响公共建筑空调系统能耗的数据分为三类。

第一类是客观环境数据，主要有室外空气干球温度、室外湿球温度、室外空气湿度、室内空气干球温度、室内空气湿球温度、室内空气湿度、太阳辐射强度、围护结构热工性能、室内空气质量等。

第二类是机组设备运行数据，主要有冷热源机组容量，冷热源机组电耗、冷冻水供回水温度、冷却水供回水温度、风机转速、风机压力、风机电耗、风速、水泵转速、水泵压头、水泵能耗、水流速度，送风口温度风速，回风口温度风速、新风比、空调系统部分负荷率、热回收装置的性能等。

第三类是用户的特征（年龄、性别、身高、体重等）和人体舒适度的主观数据。人体舒适度可参照人体热平衡方程和PMVPPD指标进行设计。收集这一类带有用户主观判断的数据，应以用户便于操作为主。可在用户端APP软件中将3至+3的PMV值形象化为用户可以理解热、暖、微暖、中性（不冷不热）、微凉、凉、冷[2]，使得用户可直接选择自己在空调环境中的最直接感受。

用户端APP软件突出表现用户和空调系统的无障碍交互，将主要运行数据（室内外温湿度等）及能耗（主要是电耗）在末端APP显示，用户可自行调整空调设置参数，并可观测实时能耗，以便用户本身了解参数设置与能耗之间的大致关系，引导用户采取更加节能的行为。

三、结论

《国务院办公厅关于加强节能标准化工作的意见》中指出“政府投资的公益性建筑、大型公共建筑以及各直辖市、计划单列市及省会城市的保障性住房，应全面执行绿色建筑标准。”《能源发展战略行动计划（20142020年）》中指出“实施绿色建筑行动计划。”未来，随着我们公共建筑建成使用面积不断增加，绿色建筑概念的不断提升，公共建筑空调系统能耗分析面临着巨大的变革。基于大数据的公共建筑空调系统能耗分析可将用户、建筑、环境三者之间的关系真实地反应，最终达到人与建筑的和谐一致。

参考文献：

[1]王奇.公共建筑暖通空调节能设计初步探讨[J].江西建材，2016（20）：25.

[2]薛殿华.空气调节[M].北京：清华大学出版社，1991：36.

项目来源：聊城职业技术学院院级一般项目（2014LZY07）