開發(fā)背景與效益分析

背景介紹

隨著城市節(jié)能改造與綠色建筑的實施，實現(xiàn)建筑節(jié)能減排已成為當(dāng)務(wù)之急，空調(diào)作為公共建筑能耗的主要設(shè)備，其能耗約占建筑能耗的60%，超過了照明、電梯、辦公設(shè)備的總能耗。因此建筑的節(jié)能減排的重點在空調(diào)系統(tǒng)。

空調(diào)長期在重負(fù)荷運行，在增加空調(diào)故障率同時，壽命也將大大縮短。合理設(shè)置空調(diào)溫度，科學(xué)管理空調(diào)的運行，既能提供比較健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境，滿足正常的工作、生活需要，又能節(jié)約能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是一件利國利民的好事。據(jù)測算，在正確使用空調(diào)的前提下，制冷空調(diào)溫度每提高1℃，可節(jié)電8%；熱空調(diào)溫度每降低2℃，可節(jié)電10%?？梢?，制冷溫度調(diào)得過低或者制熱溫度過高導(dǎo)致的電能浪費是驚人的。 對于樓宇管理者而言，無法實時管理、監(jiān)測、控制所有的空調(diào)運行狀態(tài)，造成能源損耗的巨大浪費。

空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀

1. 空調(diào)無法進(jìn)行統(tǒng)一的用能、使用習(xí)慣、空調(diào)效率等大數(shù)據(jù)分析，從而無法衡量各個空調(diào)的工作情況，一些較復(fù)雜的優(yōu)化控制策略無法實施。

2. 分散控制，無法進(jìn)行集中的節(jié)能管理(包括室溫管控)，容易出現(xiàn)使用人員離開而空調(diào)仍照常開啟運行的浪費能源。

3. 人們進(jìn)入房間后為了快速制冷或快速制熱，總是將空調(diào)的調(diào)定值調(diào)得很低或很高，但當(dāng)溫度達(dá)到過低或過高后又不去把調(diào)定值恢復(fù)到正常設(shè)定值，造成了大量能耗。如果人員節(jié)能意識淡薄，過冷或過熱時開窗散熱的話，能耗更會驚人。

4. 在不需要使用空調(diào)的季節(jié)及下班、周末、節(jié)假日等特殊時間段，可設(shè)置為空調(diào)禁止開機(jī)模式。

5. 個別人員過度追求舒適度，在夏天空調(diào)運行在制冷16℃，冬天運行在制熱30℃，導(dǎo)致過高的空調(diào)能耗及舒適度的損失。

6. 責(zé)任主體量化節(jié)能問題。無計量，無量化指標(biāo)，責(zé)任主體不明確，節(jié)能手段欠缺 。

7. 因為空調(diào)的過度使用，導(dǎo)致空調(diào)壽命降低。

經(jīng)濟(jì)效益

1) 時段管控，通過設(shè)置允許開機(jī)時段及禁止開機(jī)時段，即可以解決下班忘記關(guān)空調(diào)的情況，也可以解決在某些季節(jié)（春秋季）、周末特殊時段，直接不允許開機(jī)。

2) 溫度限制的管控；在人們使用空調(diào)時，常常因為剛進(jìn)入房間為了急用達(dá)到所需要的舒適溫度而在制冷時設(shè)置溫度為16℃，制熱時制熱溫度為最高的30℃，之后因為疏于注意而使空調(diào)長時間處于高負(fù)荷下運行。而溫度管控的目的就是設(shè)置制冷、制熱的一個溫度限制，比如設(shè)置制冷溫度為24℃，制熱最高溫度為20℃，通過這種方式實現(xiàn)節(jié)能。

管理效益

1) 系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)實時遠(yuǎn)傳、實時監(jiān)控，全面監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)運行情況，對異常開啟及故障空調(diào)及時處理。

2) 實行能源數(shù)據(jù)及能耗指標(biāo)的統(tǒng)計、分析、管理，實現(xiàn)能耗曲線。

3) 設(shè)定自動啟停計劃任務(wù)、開機(jī)模式，實現(xiàn)定時自動啟停。

社會效益

1) 積極響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，完成國家節(jié)能減排目標(biāo)，建立節(jié)約型社會。

2) 降低建筑單位面積能耗，減少CO2排放量，改善氣候環(huán)境。

3) 通過空調(diào)管控，響應(yīng)國家對公共建筑空調(diào)溫度不低于26℃的規(guī)定，把國家政策落實到實處。

控制方案

以集中管理為手段，節(jié)能減排為方向，采用中央空調(diào)多聯(lián)機(jī)控制方案，通過RS485通訊、以太網(wǎng)方式對某大樓的35臺外機(jī)和466臺內(nèi)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)采集，實時查看各空調(diào)設(shè)備運行狀態(tài)，以及遠(yuǎn)程實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)、升降溫、制冷制熱等模式轉(zhuǎn)換功能，解決中央空調(diào)集中管控難，人為的能耗浪費等問題，進(jìn)一步提升空調(diào)智能化管理水平，實現(xiàn)空調(diào)設(shè)備的節(jié)能管理，為管理方創(chuàng)造效益。

控制原理

智能采集器將所采集的空調(diào)數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送至智能主機(jī)，智能主機(jī)將數(shù)據(jù)信息一并上傳至云端，也可以從云端頂層下發(fā)空調(diào)控制指令，先經(jīng)過智能主機(jī)，通過智能主機(jī)再下發(fā)至相應(yīng)的采集器模塊，最終由與空調(diào)實際連接的采集器實現(xiàn)對空調(diào)內(nèi)機(jī)的智能控制。

通過局域網(wǎng)服務(wù)器或電腦便可實現(xiàn)對多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的智能控制，可以根據(jù)所監(jiān)測室內(nèi)溫度、空調(diào)運行狀態(tài)等信息，對所監(jiān)測房間的空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程智能節(jié)能化控制管理，合理地控制室內(nèi)空調(diào)溫度，提供良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)，從而使傳統(tǒng)空調(diào)更加節(jié)能、智能、舒適。

基于分布式架構(gòu)，管理員可以通過瀏覽器登錄該控制系統(tǒng)，可根據(jù)用戶的需求，對任意一臺機(jī)組或多臺機(jī)組的室內(nèi)機(jī)實現(xiàn)開啟，溫度，模式等設(shè)置。

系統(tǒng)方案架構(gòu)圖

智能采集器采集的空調(diào)運行數(shù)據(jù)和電表采集的能耗電量通過智能主機(jī)傳輸?shù)较到y(tǒng)管理平臺，平臺下發(fā)的控制命令通過智能主機(jī)下發(fā)給智能采集器控制空調(diào)狀態(tài)，承擔(dān)著數(shù)據(jù)匯聚、保存及控制指令下發(fā)的作用。

系統(tǒng)功能

實時監(jiān)控

通過軟件平臺實現(xiàn)各個空調(diào)的遠(yuǎn)程狀態(tài)實時監(jiān)控，可遠(yuǎn)程查看空調(diào)的狀態(tài)、運行風(fēng)速、模式、定時情況、設(shè)定溫度和當(dāng)前溫度。

本地控制及遠(yuǎn)程控制

該系統(tǒng)可通過平臺對各個空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)風(fēng)速、溫度、模式、定時等遠(yuǎn)程設(shè)置。下班時，管理人員可以通過該功能關(guān)閉辦公人員忘記關(guān)閉的空調(diào)，實現(xiàn)管理節(jié)能的目的。上班時，管理人員可以遠(yuǎn)程查看每個辦公室是否按照規(guī)定把空調(diào)調(diào)節(jié)在適當(dāng)?shù)臏囟?，如果不符合國家有關(guān)規(guī)定，可以遠(yuǎn)程對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。

溫度管理

1) 開機(jī)運行節(jié)能溫度：定時/手動開機(jī)時，默認(rèn)預(yù)設(shè)的溫度值，支持遠(yuǎn)程設(shè)置節(jié)能溫度值。

2) 限定運行溫度調(diào)節(jié)范圍：制冷/熱模式下的溫度僅在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)調(diào)控，可遠(yuǎn)程修改溫度調(diào)節(jié)范圍值；若出現(xiàn)用戶違規(guī)操作也將自動糾正溫度。

時間管理

1) 定時自動關(guān)機(jī)，每天可設(shè)置多個關(guān)機(jī)時間點。

2) 遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)。

3) 特殊情況下，支持后臺遠(yuǎn)程控制空調(diào)開關(guān)機(jī)狀態(tài)。

4) 日程管理，查看歷史開關(guān)機(jī)記錄。

權(quán)限設(shè)定

1) 可分組對特定群組進(jìn)行權(quán)限設(shè)定。

2) 對空調(diào)面板/線控器進(jìn)行鎖定，即禁用線控器。

3) 設(shè)定空調(diào)來電后自動開啟或手動開啟兩種模式。

系統(tǒng)主要硬件

智能通訊網(wǎng)關(guān)機(jī)

QT290G是一款標(biāo)準(zhǔn)LoRaWAN™協(xié)議的室內(nèi)網(wǎng)關(guān)?？蛇B接標(biāo)準(zhǔn)的LoRaWAN終端并進(jìn)行雙向通信，通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口連接網(wǎng)關(guān)到公司的NS（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器），可擴(kuò)展支持4G/LTE實現(xiàn) 數(shù)據(jù)上傳，本地支持 IP/WiFi-AP Web 配置網(wǎng)關(guān)的工作頻點和指向的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等相關(guān)參數(shù)。

基于工業(yè)級硬件平臺設(shè)計，全金屬外殼，支持 PoE/DC12V 供電，具備覆蓋距離遠(yuǎn)、功耗 低、運維簡單的特點。允許接入各類 LoRa 應(yīng)用節(jié)點。

空調(diào)面板溫控器

基于LoRaWAN的智能液晶數(shù)字恒溫控制器，適用于風(fēng)機(jī)盤管、電動閥、電動風(fēng)閥、電動風(fēng)口、地暖、壁掛爐、熱水器及供熱設(shè)備的溫度控制。采用大屏幕液晶顯示，自動調(diào)節(jié)冷暖氣的進(jìn)氣量和開啟或關(guān)閉管道電動閥，達(dá)到保持室內(nèi)恒溫的目的。空調(diào)面板可以直連內(nèi)機(jī)，不需要外部供電，也不需要加任何轉(zhuǎn)接設(shè)備，替換原廠線控器，也可以與原廠線控器并用，控制會互相同步狀態(tài)。

空調(diào)機(jī)組節(jié)能控制

空調(diào)系統(tǒng)調(diào)控

中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷熱源主機(jī)系統(tǒng)（又稱“制冷劑循環(huán)系統(tǒng)"）、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及多個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)（又稱“末端空調(diào)箱系統(tǒng)"）組成。

主要控制組件包含五部分：（1）制冷主機(jī)（2）冷凍水泵（3）冷卻水泵（4）冷卻塔（5）末端空調(diào)箱

空調(diào)主機(jī)接入：每臺冷水機(jī)組對應(yīng)一個具備標(biāo)準(zhǔn)化需求響應(yīng)通信功能的通信控制板，每個通信控制板統(tǒng)一安裝在冷水機(jī)組操作面板箱內(nèi)。根據(jù)冷水機(jī)組操作面板箱內(nèi)的空間，合理安裝通信控制板，根據(jù)箱體和通信板的各自的大小和固定方式進(jìn)行靈活安裝。如果原有操作面板箱內(nèi)沒有剩余空間，則需要定制通信控制板安裝柜，用于通信控制板的安裝。

冷凍水系統(tǒng)監(jiān)測調(diào)控：在冷凍水出、回水管道分別安裝溫度傳感器，實現(xiàn)冷凍水出回水溫差采集。在冷凍水系統(tǒng)安裝邊緣控制器柜，采集傳感器上送的水溫等數(shù)據(jù)，冷凍水泵和冷水主機(jī)的運行狀態(tài)參數(shù)，通過控制柜內(nèi)置的本地策略對主機(jī)和冷凍水泵進(jìn)行優(yōu)化控制，實現(xiàn)冷凍水泵追蹤冷凍水出回水溫差自動變頻運行。調(diào)控方式：根據(jù)冷凍水系統(tǒng)的供回水溫差，匹配系統(tǒng)需冷量，調(diào)節(jié)冷凍水泵頻率；匹配冷水機(jī)組最佳運行效率曲線，調(diào)節(jié)冷水機(jī)組運行數(shù)量。

冷卻水系統(tǒng)監(jiān)測調(diào)控：在冷卻水出、回水管道安裝溫度傳感器，實現(xiàn)冷卻水出回水溫差采集；選取合適地點，安裝室外溫濕度傳感器，實現(xiàn)室外溫濕度采集；在冷卻水系統(tǒng)安裝邊緣控制器柜，采集冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)信息，通過邏輯控制程序?qū)鋮s塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行精細(xì)控制，實現(xiàn)冷卻水泵的啟停和冷卻塔冷卻風(fēng)機(jī)的智能分組控制。調(diào)控方式：根據(jù)冷卻水系統(tǒng)供水溫度、回水溫度和室外溫濕度等參數(shù)變化，匹配系統(tǒng)所需冷量，調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機(jī)的運行數(shù)量，從而降低冷卻系統(tǒng)的能耗。

末端空調(diào)箱系統(tǒng)監(jiān)測調(diào)控：末端空調(diào)箱回風(fēng)管加裝溫度傳感器實現(xiàn)對所在區(qū)域環(huán)境溫度的實時采集并計算末端需冷量。安裝末端空調(diào)箱的邊緣控制器柜，通過邏輯控制程序調(diào)控末端空調(diào)箱電磁閥開啟度，實現(xiàn)末端冷量的匹配調(diào)節(jié)，降低能耗。調(diào)控方式：結(jié)合末端空調(diào)箱對應(yīng)區(qū)域風(fēng)口溫度，識別末端冷需量，通過控制電磁閥開度來調(diào)節(jié)不同區(qū)域冷量，實現(xiàn)區(qū)域冷量化匹配，從而減少不必要的冷量浪費。

中央空調(diào)系統(tǒng)改造措施匯總表

電量信息分項測量

中央空調(diào)側(cè)需要增設(shè)一定數(shù)量的計量器具，獲取相關(guān)用電系統(tǒng)和用電設(shè)備的電量和負(fù)荷信息。所需數(shù)據(jù)主要包括：用戶的總用電量及負(fù)荷、中央空調(diào)系統(tǒng)總電量及負(fù)荷、中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備分電量及負(fù)荷。為了確保能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶總電量、中央空調(diào)系統(tǒng)總電量、照明系統(tǒng)總電量、中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備分電量計量的采集要求，用電信息的采集按照三級計量方式進(jìn)行。

一級計量。一級計量主要是為獲取用戶總用電信息，包括：用戶總用電量和用戶總用電負(fù)荷，如用戶樓控系統(tǒng)已覆蓋其所有變壓器，一級計量的數(shù)據(jù)可直接通過系統(tǒng)對接方式獲取。

二級計量。二級計量主要獲取用戶中央空調(diào)系統(tǒng)總用電信息。中央空調(diào)系統(tǒng)總電量、總負(fù)荷主要通過空調(diào)主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵冷卻塔和末端設(shè)備的用電信息之和得到。如用戶樓控系統(tǒng)已覆蓋中央空調(diào)系統(tǒng)的所有設(shè)備，可直接通過系統(tǒng)對接方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。如未覆蓋，則完善設(shè)備分項計量并求和。

三級計量。三級計量主要獲取用戶中央空調(diào)系統(tǒng)下的設(shè)備級用電信息，計量實施內(nèi)容如下表。

中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備級分項計量匯總表

系統(tǒng)界面

主系統(tǒng)圖

遠(yuǎn)程控制

空調(diào)監(jiān)控

空調(diào)控制

實時詳情

用電參數(shù)

電量分析

電量報表

歷史報警