上海交大学生研发新技术 让空调变得“聪明”
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  近日,由上海交大图书馆馆馆长、机械与动力工程学院陈进教授指导的学生科技创新项目“环境监测与节能系统”在上海交大图书馆得到良好应用。该成果通过对室内温度、湿度以及CO2浓度进行的实时监控,及时调节空调温度和通风,大型空间的空调变得“聪明”。有效解决了图书馆阅览空间的温度不均现象,在提高图书馆环境舒适度的同时,达到节能减排的良好效果。

  目前,该系统在图书馆B区阅览室内已稳定运行了半年以上,图书馆还将环境监测系统扩展到整个图书馆大楼的其他阅览室中。美国国家仪器(National Instruments,简称NI)为了体现对绿色环保事业和绿色低碳校园的支持,向交大图书馆捐赠了首期投入的设备。

  知“冷热”、会“节约”的图书馆

  在同一个图书阅览室内,常常听到“太热了”或是“太冷了”的抱怨声,其原因是图书馆阅览室的空调温度控制通常采用统一调控模式,其结果不仅浪费能源,而且无法达到理想控制效果。“今天图书馆闷死了”显示出图书馆书馆远未满足读者的舒适性要求。如何根据读者的“冷热”来运行,是陈进馆长一直在思考的问题。

  图书馆作为公共建筑,为了达到较高的环境舒适效果,其能耗是普通住宅的5-15倍。由于日照、季节变化等原因,室内空间存在温度分布不均匀、CO2浓度过高等现象,既不利于构建舒适的学习环境,也容易导致严重的能源浪费现象。

  上海交通大学闵行校区图书馆主馆是最受交大学子喜爱的学习场所,但是通过对2010年8月的典型用电量分析发现,空调和新风机所耗电量占整个图书馆耗电量的四分之三,即便如此,读者对阅览室的舒适度仍不太满意。

  因此,图书馆考虑利用科学的手段来控制环境,进而建立起国内首个高校图书馆室内环境监测与节能系统,通过检测调控,使阅览室内部温度分布基本均匀,既知“冷热”,更会“节约”。该项目的成果将有望推广到更多的图书馆及大型公共建筑中。

  大型空间的空调变“聪明”

  基于最新的物联网的概念,针对图书馆当前空调控制系统的不足,通过搭建无线采集与分析系统对新图书馆阅览室的环境参数进行采集并进行三维建模分析,最终实现了对于室内大空间内温度、湿度和空气质量的监测。

  借助于分析结果,对于空调系统的调节策略进行优化,以在确保室内舒适度的前提下,降低由于不合理的空调控制策略而造成的过高能耗,从而达到节能减排的目标。NI提供的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)产品可以通过无线的方式传递采集数据而无需架设信号传输线,所以在系统安装时大大降低了施工难度,在确保馆内学生阅览不受影响的前提下,完成整个监测系统的构建及施工。

  可据室温选择阅读环境

  此外,为了便于读者随时掌握阅览室温度状态,项目小组还着力构建了基于Internet的数据采集与访问机制,读者不仅可以在图书馆的大型显示屏上了解实时室温分布状况,还可以借助全球Internet网络,在图书馆以外的任何地点查询到上海交通大学图书馆当前的环境参数。

  陈进馆长介绍,来图书馆的同学们可以随时根据图书馆的温度分布情况,选择适合自己的图书阅览室,有利于调整学习状态,提高学习效率,更重要的是,有一个舒适的阅读环境,使同学们的内心更加愉悦、充实。

  学生得到实践锻炼收获颇丰

  据介绍,该成果已经申报《大型公共建筑节能监控系统》专利。未来可推广应用至大型空间(商场、车站等)的空调系统智能调控,对于能耗的降低具有重要实际意义。

  该项目主力军的学生科研团队,也收获了各种奖项:参加上海市节能之星暨“卡特彼勒”杯首届上海交通大学绿色创想大赛,获得“首届全国虚拟仪器设计大赛三等奖”、“第四届全国节能减排大赛三等奖”、“LabVIEW毕业设计大赛一等奖”。

  陈进馆长表示,该项目对社会而言,只是节能减排、创造绿色低碳生活的“一滴水”,如果整个社会滴水成河,那么环保型环境就不会太遥远。对图书馆而言,希望能够产生一定的示范引领作用,用节能减排的实际行动来营造环保的社会氛围。对学生而言,有利于促进其能力建设,获得实践机会。今天的图书馆愿意为学生的科技创新活动、加强产学研用结合、培养创新型人才提供有力支撑。

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