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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(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%??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(fù)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(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(dǎo)致空調(diào)壽命降低。
經(jīng)濟效益
1) 時段管控,通過設(shè)置允許開機時段及禁止開機時段,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。
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(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(shè)定自動啟停計劃任務(wù)、開機模式,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,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。
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(shè)備運行狀態(tài),以及遠程實現(xiàn)遠程開關(guān)機、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,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(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(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,對任意一臺機組或多臺機組的室內(nèi)機實現(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(shè)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(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?,如果不符合國家有關(guān)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(yù)設(shè)的溫度值,支持遠程設(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,每天可設(shè)置多個關(guān)機時間點。
2) 遠程開關(guān)機。
3) 特殊情況下,支持后臺遠程控制空調(diào)開關(guān)機狀態(tài)。
4) 日程管理,查看歷史開關(guān)機記錄。
權(quán)限設(shè)定
1) 可分組對特定群組進行權(quán)限設(shè)定。
2) 對空調(diào)面板/線控器進行鎖定,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。
智能通訊網(wǎng)關(guān)機
QT290G是一款標準LoRaWAN™協(xié)議的室內(nèi)網(wǎng)關(guān)??蛇B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(guān)到公司的NS(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(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、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(shè)備的溫度控制。采用大屏幕液晶顯示,自動調(diào)節(jié)冷暖氣的進氣量和開啟或關(guān)閉管道電動閥,達到保持室內(nèi)恒溫的目的??照{(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(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)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(yīng)一個具備標準化需求響應(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?qū)鋮s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(jié)合末端空調(diào)箱對應(yīng)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(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(shè)備分電量及負荷。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(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
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