一、背景
目前我国公共建筑供热管网中，依靠公共财政运行的各级政府机关、事业单位和社会团体的能源管理基础差，能耗高，节能潜力大。我国政府机构人均能耗比发达国家高出5倍～7倍，比一般的民用建筑高出10～20倍。而我国公共建筑的供热能耗占整个建筑能耗的36％，降低公共建筑的能耗成为整个节能工作中的一项重要内容。
供暖运行单位既要确保供暖合格又要达到经济运行，就必须对供暖系统进行科学的运行调节，从硬件上，既要能够对整个公共建筑的输入热量和公共建筑群中每一个建筑物的输入热量进行分别控制与监控(实现分时分温控制)，又能够根据季节和工作时间的要求合理切换不同的控制策略(实现气候与时间的补偿)。因此提供一种能够根据满足上述要求的公共建筑供热节能控制装置成为现有技术中亟待解决的问题。
二、现状分析
1、不能按需供热，能耗高
换热站供热区域的用户性质有住宅、庭院、学校医院等，采暖方式分为地暖、片暖、空调等，它们的用热规律、温度需求不同，如果按统一温度、统一流量供热，势必造成大量的能源浪费。
2、水力失调现象明显
由于设计不合理、施工不规范等原因，同一换热站供热范围内的不同楼栋间的水力存在垂直、水平失调的现象。
3、存在安全隐患
由于没有预警系统，若系统存在安全隐患，在人工操作时，易发生安全事故，包括设备安全和人身安全。
4、管理低效
如果各楼栋之间的供热没有进行统一的调配，完全依靠人工进行手动调节，不仅增加人工成本，还不能保证调节效果。
三、解决方案
1、实现按需供热，降低能耗，改善舒适性
根据建筑物用热规律，分时分温控制，不同时间段、不同室外温度采用不同的供热参数，实现按需供热。
2、缓解系统内部水力失调问题
水泵运行可提高系统内部流量，形成局部大流量、小温差运行，缓解水力失调问题。
3、节省热力管网的主循环泵电耗
4、实现运行系统的数据监测和远程控制，提高管理效能，减少安全问题
5、实现热能统一调配
6、分阶段改变供热模式，不同时间段供热模式的切换
7、防冻保护功能
四、公建管控系统组成
控制层：采用国内知名组态软件，对上传的数据进行统一的管理，并对设备进行控制，同时可接入室内温度数据，通过对室内温度的监测，实时调整控制参数；另外控制层以地图的形式展现各公建管控的位置信息及重要的运行参数，方便技术人员实时掌握所有公建的信息。
网络层：网络层采用GPRS通讯方式，资费低，信号稳定。
设备层：该层主要设备均采用国内知名品牌，混水泵，电调阀，温度传感器，这些设备的数据均可以通过GPRS通讯方式上传至控制层。
五、系统原理
1、理论支持
公共建筑供热系统能源浪费表现在办公楼、学校等。一般采暖季，多数机关大楼工作人员下班后，办公室仍然持续供热，室温不降；另外各级政府机关、事业单位周六、日、节假日以及学校的寒假，在室内无人的情况下照常供热。以阳城县为例，供热期为120天，其中节假日就有40天，占采暖期时间的33%。而学校的寒假，保守估计30天，占采暖期的25%，意味着这部分能源被浪费掉了。
公共建筑应最大限度地满足既舒适又节能。在上班时间保持室内供暖设计温度（18℃），下班时间及节假日保持值班采暖温度，即保证供暖管道及其他设备不结冻的温度，公共建筑值班采暖温度一般采取8℃。由于建筑物的外围结构具有一定的蓄热能力，根据公共建筑的使用特点，同时充分考虑围护结构保温性能和围护结构的蓄热延迟性，应采取适当的供热调节手段，按需供热，减少不必要的能源浪费。
2、节能潜力分析
以阳城县公共建筑为例，采暖期总天数为120天，冬季平均室外温度取2.5℃，冬季供暖室内计算温度tw取18℃（摘自《民用建筑节能设计规范》，并结合养成先鹏煜热力有限公司2019年实际供热数据）
（1）24h连续供暖公共建筑理论能耗
Q=120*24*qv*V*（tn-tw）/1000（kW•h）
式中：Q-----整个供暖期理论耗热量，kW•h
qv-----供热体积热指标，W/（m³•℃）
V------公共建筑外围体积，m³
tn------冬季供暖室内计算温度，℃
tw-----冬季平均室外温度，℃
（2）值班采暖公共建筑理论能耗
《采暖通风与空气调节设计规范》规定：“设置采暖的公共建筑和工业建筑，当位于严寒地区或寒冷低区，且在非工作时间或中断使用的时间内，室内温度必须保持在0℃以上，而利用房间蓄热量不能满足要求时，应按5℃设置值班采暖”。考虑到公共建筑外围结构的蓄热延迟性及公共建筑的使用时间等特征，公共建筑值班采暖温度设定为+8℃为宜。
理论计算按照每天8小时工作时间，另加4小时的机动升温时间，合计12小时正常采暖，室温需求为18℃，其他时间设置值班采暖，值班采暖温度为8℃，另外40天节假日设值班采暖。通过计算可得，理论节能效率为43%。
由上述理论分析表明，公共建筑实行值班采暖调节后，节能效果显著；对于学校而言，考虑寒假的话，节能效益更可观。
六、实验分享
1、公建基本情况
2、设备介绍
经暖通工作人员现场调研后选择型号为SJZN-GJ-65-80的公建管控箱，该型号管控箱的设备安装示意图如下图所示：混水泵安装在供水管与回水管之间。电调阀安装于回水管上，另在供水管混水前，混水后及回水管均安装了温度传感器。在政府大楼内不同的位置放置了8个室内温度传感器，用于验证实验效果。
3、实验步骤
选择室外温度大致相同的四天数据作为实验数据，确保在外部条件一致的情况下验证系统的功能。实验分为四个步骤，逐步验证每个设备的功能作用，最后进行整个系统的功能验证。步骤如下：
步骤1、未安装公建管控前原始数据收集；
步骤2、混水泵作用验证；
步骤3、电调阀作用验证；
步骤4、加入分时分温控制思想自动运行。
对比四天的运行数据均值：
通过对比以上数据，可以得出以下结论：
在室外均温大致一样的前提下（室外温度均在2℃左右），通过以上4步实验步骤，逐步达到通过分时分温控制实现室内温度变化的目的。
4、实验结论
公建管控系统用分时分温思想控制的理论是正确的，通过供回水平均温度调整电调阀开度，可以达到不同时间段调整室内温度的目的；
混水泵可以确保末端流量，通过改变频率可以控制升温快慢；
由于室内温度降低，耗热量明显降低，因而节能效果显著；
结合现有的控制技术，可以达到公建管控自动控制的目的；
公建管控系统可以实现远程控制。