前言

在現(xiàn)代建筑中，中央空調為人們營造了舒適的室內環(huán)境，但其能耗問題也日益凸顯，成為建筑能耗的重要組成部分。深入了解中央空調的能耗能效現(xiàn)狀，對于推動節(jié)能降耗、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2021.12《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》

2022.02《關于2022年公共機構能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護工作安排的通知》

2024.01《重點用能產品設備能效先進水平、節(jié)能水平和準入水平(2024年版)》

2024.11《關于印發(fā)推動工業(yè)領域設備更新實施方案的通知》

一. 中央空調能耗現(xiàn)狀

1.1 能源管理結構不清：眾多場所的中央空調系統(tǒng)普遍存在能量計量點位不完善的問題。在大型商業(yè)綜合體中，樓層繁多、區(qū)域功能復雜，精確統(tǒng)計各區(qū)域能耗困難，導致能源管理責任難以明確，制約了針對性節(jié)能措施的實施。

1.2 缺乏系統(tǒng)運行感知：中央空調系統(tǒng)電耗居高不下，但部分老舊建筑的中央空調缺乏有效的監(jiān)控手段，無法實時監(jiān)測運行狀態(tài)及細分電耗數(shù)據(jù)。管理人員難以深入分析運行能效，高耗能問題也難以及時察覺與解決。

1.3 末端風設備缺乏集中監(jiān)控：在大型酒店、學校等場所，末端空調設備數(shù)量龐大且分布廣泛，缺乏集中管理，使用隨意性大，能源浪費現(xiàn)象頻發(fā)。如服務員可能忘記關閉退房客房的空調，教室無人時空調仍運行。

1.4 依賴人工操作：許多中央空調系統(tǒng)依賴人工操作，對操作員要求較高，既需豐富經(jīng)驗，又要有強烈責任心。在小型工廠中，操作員常憑經(jīng)驗調節(jié)空調參數(shù)，難以根據(jù)實際負荷精準調整，責任心不足或操作失誤易導致能源浪費。

1.5 存在浪費現(xiàn)象：中央空調系統(tǒng)設計時，電機容量會根據(jù)建筑熱負荷計算并預留余量。但實際運行中，熱負荷隨季節(jié)交替和溫差變化波動，冷凍水泵、冷卻塔風機和主機等設備無法及時調整功率，導致系統(tǒng)效率低下，造成能源浪費。

用戶改善的目標主要分為三方面：完善的監(jiān)控系統(tǒng)； 提升系統(tǒng)管控水平； 提升整體運行能效。

三. 解決方案

3.1 首先根據(jù)企業(yè)管理特點架構能源三級計量；

3.2 然后根據(jù)企業(yè)管理架構建設三級計量，接入成品產量/中間產品產量數(shù)據(jù)核算各級單耗數(shù)據(jù)，即能源利用效率；對于動力設備，核算制冷系統(tǒng)能效比，水泵效率等等能源轉換效率。13774430992

3.3 整體架構

企業(yè)能源計量按照直接生產用能、輔助生產用能和附屬生產用能劃分；

• 直接生產用能-生產部負責

• 輔助生產用能-設備部/動力部負責

• 附屬生產用能-后勤部門/各內勤部門負責

3.4. 制冷原理

中央空調系統(tǒng)一般主要由制冷壓縮機、冷凍循環(huán)水設備、冷卻循環(huán)水設備、末端風機設備、冷卻塔風機設備等組成。主要通過五大循環(huán)，即水泵、風機等動力設備形成一個能量的搬運系統(tǒng)，把目標區(qū)域的能量搬運至室外。

3.5 節(jié)能空間

在中央空調系統(tǒng)設計時，制冷壓縮機、冷凍循環(huán)水設備、冷卻循環(huán)水設備、末端風機設備、冷卻塔風機設備的電機容量是根據(jù)建筑物的較大設計熱負荷選定的，都留有一定設計余量。由于四季氣候變化及晝夜溫差變化，造成目標區(qū)域的熱負荷總是不斷變化。但冷凍冷卻水泵、冷塔風機、主機運行等卻不能根據(jù)熱負荷變化調整輸出電功率，造成系統(tǒng)低效運行。

四. 中央空調系統(tǒng)整體解決方案

• 中央空調系統(tǒng) ：包含冷熱源與末端送風設備整體能效監(jiān)控

• 多聯(lián)機設備：遠程監(jiān)控，電費合理分解

• 分體空調設備：遠程監(jiān)控，避免浪費

4.1 中央空調系統(tǒng)結構

• 通過AI能效監(jiān)控箱與樓層監(jiān)控箱整體監(jiān)控冷熱源水系統(tǒng)與末端風系統(tǒng)運行狀況。13774430992
• 末端與冷熱源聯(lián)動優(yōu)化整體能效水平。
• 通過對天氣、建筑以及集中式空調系統(tǒng)負荷進行預測，將有助于超前實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的干預，指導用戶合理開關機，并對冷機進行群控及優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟運行。

4.2 中央空調系統(tǒng)能效

中央空調系統(tǒng)能效頁面：

能效點位要求：

4.3 風機盤管組網(wǎng)結構

• 安裝可遠控的空調面板，同時控制風機盤管的風機與兩通閥開閉以及風機高中低三擋風速。
• 通過Anet實現(xiàn)遠程節(jié)能控制及計費。

4.4 多聯(lián)機與分體空調組網(wǎng)結構

4.4.1分體空調組網(wǎng)結構

使用空調控制器替換分體空調電源86盒，以紅外發(fā)射的方式控制分體空調啟停、溫度設定；13774430992

通過Anet實現(xiàn)遠程節(jié)能控制多聯(lián)機室內機啟停及計費。

4.4.2 多聯(lián)機空調組網(wǎng)結構

空調專用網(wǎng)關對接多聯(lián)機室外機，安裝電表計量電耗。

通過Anet實現(xiàn)遠程節(jié)能控制多聯(lián)機室內機啟停及計費；

4.5 中央空調末端設備用能計費

• 時間型計費方式

監(jiān)測風機盤管閥門的啟停狀態(tài)，緊計每個風機盤管及每戶的使用時間當量，計算出每個用戶的能量消耗

• 能量型計費方式

未端加裝能量計量，通過用能量占比的方式分攤整個系統(tǒng)能耗。

• 按比例分攤

系統(tǒng)支持按人數(shù)、面積、能耗比例等多種方式進行費用分攤。

五. 系統(tǒng)核心算法與功能

5.1 中央空調AI調優(yōu)輸入?yún)?shù)

5.2 典型能源站供能系統(tǒng)的算法層級

• 中央空調系統(tǒng)制冷調優(yōu)
• 換熱站供熱調優(yōu)
• 太陽能制熱預測及空氣源熱泵系統(tǒng)調優(yōu)
• 冷/熱源與末端溫控風控調優(yōu)

5.3 AI調優(yōu)原理

通過建立高精度的能效模型，在保證安全的前提下，采用全局主動優(yōu)化算法確定該負荷條件下各子系統(tǒng)的運行策略。

5.4 關聯(lián)性分析

a. 熵權-灰色關聯(lián)分析法。這一方法首先利用熵權法客觀地確定各指標權重，然后運用灰色關聯(lián)分析探究各指標與決策目標之間的關聯(lián)度，最終根據(jù)關聯(lián)度的大小對方案進行排序，實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)的有效評價和決策，再有針對性地進行調整和優(yōu)化。13774430992

b. 群智能算法是受到自然現(xiàn)象的啟發(fā)，鯨魚優(yōu)化算法模擬了座頭鯨時采用的一種特殊技巧。算法的核心在于模擬鯨魚捕食的三個階段：包圍獵物、泡泡網(wǎng)攻擊以及搜尋獵物。在算法實現(xiàn)中，每個鯨魚個體代表一個可能的解，而解則相當于被追捕的小魚。算法通過迭代過程不斷更新這些“鯨魚”的位置，以期逐漸逼近問題的較優(yōu)解。

5.5 中央空調能效監(jiān)測

包括系統(tǒng)COP, 系統(tǒng)單耗, 主機COP, 制冷量, 系統(tǒng)今日電耗 ,組態(tài)監(jiān)控 .

a. 中央空調能效監(jiān)測詳情

瞬時數(shù)據(jù)和累積數(shù)據(jù)的計算分析  ;  48小時能效數(shù)據(jù)橫向對比分析.

b. 中央空調能效對標

可自行設定能效對標數(shù)據(jù) ; 可按國家標準、銘牌數(shù)據(jù)等進行對比 ; 瞬時數(shù)據(jù)與累積數(shù)據(jù)同時對比.

c. 空調面板監(jiān)控

可遠程監(jiān)控空調 ; 感知空調的運行狀態(tài)、溫度、模式、風速、風向等。

遠程設置：開關、溫度、模式（制冷、制熱、送風、除濕）、風速（高速、中速、低速）、風向（擺動、前后左右導風板位置）。13774430992

群組控制：同區(qū)域空調可以同時控制、多用戶同時異地監(jiān)控管理。

d. 能耗監(jiān)測

• 監(jiān)測末端空調總用電量、單臺空調用電量等。
• 按建筑、房間拓撲監(jiān)測房間空調日、月、年用電量。
• 按不同時段，對比查看多個房間用電量。

5.5 功能價值

提高時效 : 遠程操控設備，自動存儲設備運行及能耗數(shù)據(jù)

節(jié)約能源 : 系統(tǒng)節(jié)能，一般可節(jié)省10%-20%

減少工作量 : 減少人工工時至少50%

發(fā)現(xiàn)問題 : 能效對標、能耗異常等情況可以幫助管理人員發(fā)現(xiàn)問題

六. 硬件產品支撐

6.1 網(wǎng)絡通訊層-智能網(wǎng)關

6.2 APM/AEM/AMC/DTSD/ADW電能計量及分析

雙碳背景下，企業(yè)用能的電能替代將是長期趨勢，因此企業(yè)內部將新增大量用電設備，提高這些設備的能效水平將降低總的電能消耗，助力雙碳目標早日實現(xiàn)。需要多種類型的電能計量儀表，支持嵌入式、導軌式安裝，RS485、Lora、4G等數(shù)據(jù)上傳模式，可實現(xiàn)免布線、免停電施工。

電能計量表計安裝在主要配電節(jié)點、重點用能設備等處，綜合能源管理平臺實時采集用電數(shù)據(jù)，對用電數(shù)據(jù)進行逐時、逐日、逐月分析，并結合國家、行業(yè)標準，統(tǒng)計企業(yè)整體碳排放，為碳中和提供基礎數(shù)據(jù)服務。企業(yè)用能總量數(shù)據(jù)和強度數(shù)據(jù)可上傳至政府監(jiān)管平臺，滿足政府碳排放監(jiān)管要求。13774430992

6.3 智能微型斷路器ASCB

ASCB1系列智能微型斷路器由智能微型斷路器與智能網(wǎng)關兩部分組成，可用于對用電線路的關鍵電氣因素，如電壓、電流、功率、溫度、漏電、能耗等進行實時監(jiān)測，具有遠程操控、預警保護、短路保護、電能計量統(tǒng)計、故障定位等功能，應用于戶內建筑物及類似場所的工業(yè)、商業(yè)、民用建筑及基礎設施等領域低壓終端配電網(wǎng)絡。

6.4 Acrel-7000F/A AI能效監(jiān)控箱

可接入變頻器、主機的運行數(shù)據(jù)、實時采集傳感器數(shù)據(jù)，可執(zhí)行運行參數(shù)調節(jié)13774430992

6.5 BM100系列信號隔離器

采用電磁隔離和光電隔離兩種方式，將模擬信號和數(shù)字信號進行隔離輸出。保障信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力。通過可靠的電路設計保證不同類型信號轉換的精度和信號通道之間的獨立性，在工業(yè)控制領域發(fā)揮著重要的作用。

七. 某汽車檢氫能基地案例分享

7.1 項目背景：上海某汽車檢氫能與燃料電池檢測基地，占地面積約50畝，建有氫能整車試驗樓、氫能零部件試驗樓和輔助試驗樓，包括輕重型車轉轂環(huán)境實驗室、燃料電池汽車四驅動力總成實驗室、燃料電池發(fā)動機實驗室等各類實驗室15個，總建筑面積約5萬平方米。

7.2 客戶需求：

• 通用設備能效分析

  中央空調工藝冷凍水系統(tǒng)、風冷熱泵冷熱水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分析能源轉換效率。

• 多種能源管理結構

• 能效優(yōu)化：

   應用能效優(yōu)化機理分析大數(shù)據(jù)和深度學習等技術,優(yōu)化設備運行參數(shù)或工藝參數(shù)。

• 能耗數(shù)據(jù)抄錄：

  配電室電表、水表、氫氣計量器具均已使用PLC采集，須專業(yè)能源管理平臺進行數(shù)據(jù)分析

7.3 項目方案：本次項目服務主體為能源管理方，統(tǒng)一由能源運維單位負責檢驗中心的一次能源設備設施和能源轉換的二次能源設備設施，主要目的是降低能源使用成本。13774430992

主要范圍分為三個部分：

1、電、水、氫氣的能耗采集，這部分統(tǒng)一由Anet采集上傳。

2、能源動力系統(tǒng)的設備狀態(tài)、系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)采集和控制統(tǒng)一由PLC監(jiān)控，PLC轉發(fā)數(shù)據(jù)至Anet網(wǎng)關，網(wǎng)關上傳數(shù)據(jù)至平臺。

3、中央空調及壓縮空氣AI優(yōu)化建議：基于冷負荷預測提出對主機出水溫度及冷凍水泵調控溫差的建議；提出空壓機啟動設備建議。

系統(tǒng)部署在企業(yè)私有云上，能源管理公司負責管理檢驗中心的能源消耗、通用設備的能源轉換效率及設備維保。

7.4 大屏功能展示：日月年電耗、氣耗；碳排放量；系統(tǒng)單耗：工藝冷凍水單耗、空調冷熱水單耗、壓縮空氣單耗、循環(huán)冷卻水單耗。

7.5 中央空調能效詳情頁：展示各個能效指標

7.6 中央空調能效首頁：展示主機COP、系統(tǒng)COP、冷凍輸配系數(shù)等重要能效指標

7.7 中央空調能效對標，標準值可參考國家標準也可自行輸入較優(yōu)水平數(shù)值

7.8 AI調優(yōu)建議參數(shù)及AI效果分析

7.9 空壓機系統(tǒng)能效首頁

展示系統(tǒng)與空壓機設備的比功率、氣電比等重要能效指標

7.10 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能效首頁

展示系統(tǒng)噸水電耗、泵組效率等重要能效指標

7.11 多個能源計量拓撲

按照一次能源、二次能源、配電拓撲、建筑分布、實驗室分布，系統(tǒng)分布建立多個管理拓撲，便于運維人員找出問題，實現(xiàn)節(jié)能降耗

7.12 項目價值/意義

A. 精細化管理

建立多種拓撲，從設備、系統(tǒng)、建筑、能源流向等各角度建立拓撲，既便于能源管理落實到人，又便于查找浪費、解決問題。

B.人工智能提高效率

通過相關性分析算法，便于能源管理人員找出與能耗、能效相關的其他變量，找出降低能耗的主控方向負荷預測算法，便于能源管理人員及時根據(jù)負荷趨勢調整設備運行狀態(tài)，提前關注變化時刻，做好預防。

C. 節(jié)能降耗

人工智能提出設備調控參數(shù)建議優(yōu)化系統(tǒng)運行能效，降低能耗。

八. 總 結

中央空調能耗問題突出，能效提升迫在眉睫。通過完善能源管理結構、加強系統(tǒng)監(jiān)控、優(yōu)化運行管理等措施，有望降低中央空調能耗，提高能效水平，實現(xiàn)建筑節(jié)能的目標。

對于大型商業(yè)建筑、寫字樓、醫(yī)院等場所，每年可節(jié)省大量的運營成本；可以有效降低其能源消耗，從而減少對煤炭、天然氣等傳統(tǒng)能源的依賴，有助于緩解能源緊張的局面。能源消耗的減少直接意味著二氧化碳等溫室氣體排放的降低，這對于實現(xiàn)碳達峰碳中和目標具有積極意義。