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)能減排已成為當務之急，空調(diào)作為公共建筑能耗的主要設備，其能耗約占建筑能耗的60%，超過了照明、電梯、辦公設備的總能耗。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。合理設置空調(diào)溫度，科學管理空調(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%。可見，制冷溫度調(diào)得過低或者制熱溫度過高導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)無法進行統(tǒng)一的用能、使用習慣、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，一些較復雜的優(yōu)化控制策略無法實施。

2. 分散控制，無法進行集中的節(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，但當溫度達到過低或過高后又不去把調(diào)定值恢復到正常設定值，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，可設置為空調(diào)禁止開機模式。

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℃，導致過高的空調(diào)能耗及舒適度的損失。

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

7. 因為空調(diào)的過度使用，導致空調(diào)壽命降低。

經(jīng)濟效益

1) 時段管控，通過設置允許開機時段及禁止開機時段，即可以解決下班忘記關空調(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。

2) 溫度限制的管控；在人們使用空調(diào)時，常常因為剛進入房間為了急用達到所需要的舒適溫度而在制冷時設置溫度為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)長時間處于高負荷下運行。而溫度管控的目的就是設置制冷、制熱的一個溫度限制，比如設置制冷溫度為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)及能耗指標的統(tǒng)計、分析、管理，實現(xiàn)能耗曲線。

3) 設定自動啟停計劃任務、開機模式，實現(xiàn)定時自動啟停。

社會效益

1) 積極響應國家節(jié)能減排號召，完成國家節(jié)能減排目標，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)機控制方案，通過RS485通訊、以太網(wǎng)方式對某大樓的35臺外機和466臺內(nèi)機進行遠程控制與數(shù)據(jù)采集，實時查看各空調(diào)設備運行狀態(tài)，以及遠程實現(xiàn)遠程開關機、升降溫、制冷制熱等模式轉換功能，解決中央空調(diào)集中管控難，人為的能耗浪費等問題，進一步提升空調(diào)智能化管理水平，實現(xiàn)空調(diào)設備的節(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，智能主機將數(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，通過智能主機再下發(fā)至相應的采集器模塊，最終由與空調(diào)實際連接的采集器實現(xiàn)對空調(diào)內(nèi)機的智能控制。

通過局域網(wǎng)服務器或電腦便可實現(xiàn)對多聯(lián)機空調(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)進行遠程智能節(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，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，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，對任意一臺機組或多臺機組的室內(nèi)機實現(xiàn)開啟，溫度，模式等設置。

系統(tǒng)方案架構圖

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下發(fā)給智能采集器控制空調(diào)狀態(tài)，承擔著數(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)的遠程狀態(tài)實時監(jiān)控，可遠程查看空調(diào)的狀態(tài)、運行風速、模式、定時情況、設定溫度和當前溫度。

本地控制及遠程控制

該系統(tǒng)可通過平臺對各個空調(diào)進行遠程控制，實現(xiàn)風速、溫度、模式、定時等遠程設置。下班時，管理人員可以通過該功能關閉辦公人員忘記關閉的空調(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?shù)臏囟龋绻环蠂矣嘘P規(guī)定，可以遠程對其進行調(diào)節(jié)，進而達到節(jié)能的目的。

溫度管理

1) 開機運行節(jié)能溫度：定時/手動開機時，默認預設的溫度值，支持遠程設置節(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設溫度范圍內(nèi)調(diào)控，可遠程修改溫度調(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) 定時自動關機，每天可設置多個關機時間點。

2) 遠程開關機。

3) 特殊情況下，支持后臺遠程控制空調(diào)開關機狀態(tài)。

4) 日程管理，查看歷史開關機記錄。

權限設定

1) 可分組對特定群組進行權限設定。

2) 對空調(diào)面板/線控器進行鎖定，即禁用線控器。

3) 設定空調(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)關機

QT290G是一款標準LoRaWAN™協(xié)議的室內(nèi)網(wǎng)關。可連接標準的LoRaWAN終端并進行雙向通信，通過標準的以太網(wǎng)接口連接網(wǎng)關到公司的NS（網(wǎng)絡服務器），可擴展支持4G/LTE實現(xiàn) 數(shù)據(jù)上傳，本地支持 IP/WiFi-AP Web 配置網(wǎng)關的工作頻點和指向的網(wǎng)絡服務器等相關參數(shù)。

基于工業(yè)級硬件平臺設計，全金屬外殼，支持 PoE/DC12V 供電，具備覆蓋距離遠、功耗 低、運維簡單的特點。允許接入各類 LoRa 應用節(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，適用于風機盤管、電動閥、電動風閥、電動風口、地暖、壁掛爐、熱水器及供熱設備的溫度控制。采用大屏幕液晶顯示，自動調(diào)節(jié)冷暖氣的進氣量和開啟或關閉管道電動閥，達到保持室內(nèi)恒溫的目的。空調(diào)面板可以直連內(nèi)機，不需要外部供電，也不需要加任何轉接設備，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（2）冷凍水泵（3）冷卻水泵（4）冷卻塔（5）末端空調(diào)箱

空調(diào)主機接入：每臺冷水機組對應一個具備標準化需求響應通信功能的通信控制板，每個通信控制板統(tǒng)一安裝在冷水機組操作面板箱內(nèi)。根據(jù)冷水機組操作面板箱內(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和冷凍水泵進行優(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；匹配冷水機組最佳運行效率曲線，調(diào)節(jié)冷水機組運行數(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機的運行狀態(tài)信息，通過邏輯控制程序對冷卻塔風機進行精細控制，實現(xiàn)冷卻水泵的啟停和冷卻塔冷卻風機的智能分組控制。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)冷卻塔風機的運行數(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：結合末端空調(diào)箱對應區(qū)域風口溫度，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)側需要增設一定數(shù)量的計量器具，獲取相關用電系統(tǒng)和用電設備的電量和負荷信息。所需數(shù)據(jù)主要包括：用戶的總用電量及負荷、中央空調(diào)系統(tǒng)總電量及負荷、中央空調(diào)系統(tǒng)設備分電量及負荷。為了確保能夠實現(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、總負荷主要通過空調(diào)主機、冷凍水泵、冷卻水泵冷卻塔和末端設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)的所有設備，可直接通過系統(tǒng)對接方式獲取相關數(shù)據(jù)。如未覆蓋，則完善設備分項計量并求和。

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)設備級分項計量匯總表

系統(tǒng)界面

主系統(tǒng)圖

遠程控制

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