空调节能管控系统解决方案（二）

时间：2023-05-15 阅读：1195

二、中央空调节能控制方案

2.1 前端集中管理控制方案

以集中管理为手段，节能减排为方向，采用中央空调多联机控制方案，通过RS485通讯、以太网方式对某大楼的35台外机和466台内机进行远程控制与数据采集，实时查看各空调设备运行状态，以及远程实现远程开关机、升降温、制冷制热等模式转换功能，解决中央空调集中管控难，人为的能耗浪费等问题，进一步提升空调智能化管理水平，实现空调设备的节能管理，为管理方创造效益。

2.1.1 控制原理

智能采集器将所采集的空调数据统一发送至智能主机，智能主机将数据信息一并上传至云端，也可以从云端顶层下发空调控制指令，先经过智能主机，通过智能主机再下发至相应的采集器模块，最终由与空调实际连接的采集器实现对空调内机的智能控制。

通过局域网服务器或电脑便可实现对多联机空调系统的智能控制，可以根据所监测室内温度、空调运行状态等信息，对所监测房间的空调进行远程智能节能化控制管理，合理地控制室内空调温度，提供良好的室内空气品质，从而使传统空调更加节能、智能、舒适。

基于分布式架构，管理员可以通过浏览器登录该控制系统，可根据用户的需求，对任意一台机组或多台机组的室内机实现开启，温度，模式等设置。

2.1.2 系统方案架构图

智能采集器采集的空调运行数据和电表采集的能耗电量通过智能主机传输到系统管理平台，平台下发的控制命令通过智能主机下发给智能采集器控制空调状态，承担着数据汇聚、保存及控制指令下发的作用。

2.1.3系统功能

（1）实时监控

通过软件平台实现各个空调的远程状态实时监控，可远程查看空调的状态、运行风速、模式、定时情况、设定温度和当前温度。

（2）本地控制及远程控制

该系统可通过平台对各个空调进行远程控制，实现风速、温度、模式、定时等远程设置。下班时，管理人员可以通过该功能关闭办公人员忘记关闭的空调，实现管理节能的目的。上班时，管理人员可以远程查看每个办公室是否按照规定把空调调节在适当的温度，如果不符合国家有关规定，可以远程对其进行调节，进而达到节能的目的。

（3）温度管理

1)开机运行节能温度

定时/手动开机时，默认预设的温度值，支持远程设置节能温度值；

2)限定运行温度调节范围

制冷/热模式下的温度仅在预设温度范围内调控，可远程修改温度调节范围值；若出现用户违规操作也将自动纠正温度；

（4）时间管理

定时自动关机，每天可设置多个关机时间点；

远程开关机；

特殊情况下，支持后台远程控制空调开关机状态；

日程管理，查看历史开关机记录；

（5）权限设定

可分组对特定群组进行权限设定；

对空调面板/线控器进行锁定，即禁用线控器；

设定空调来电后自动开启或手动开启两种模式；

2.1.4 系统主要硬件组成

2.1.4.1 智能通讯网关机

QT290G是一款标准LoRaWAN™协议的室内网关。可连接标准的LoRaWAN终端并进行双向通信，通过标准的以太网接口连接网关到公司的NS（网络服务器），可扩展支持4G/LTE实现数据上传，本地支持 IP/WiFi-AP Web 配置网关的工作频点和指向的网络服务器等相关参数。

基于工业级硬件平台设计，全金属外壳，支持 PoE/DC12V 供电，具备覆盖距离远、功耗低、运维简单的特点。允许接入各类 LoRa 应用节点。

2.1.4.2 空调面板温控器

基于LoRaWAN的智能液晶数字恒温控制器，适用于风机盘管、电动阀、电动风阀、电动风口、地暖、壁挂炉、热水器及供热设备的温度控制。采用大屏幕液晶显示，自动调节冷暖气的进气量和开启或关闭管道电动阀，达到保持室内恒温的目的。空调面板可以直连内机，不需要外部供电，也不需要加任何转接设备，替换原厂线控器，也可以与原厂线控器并用，控制会互相同步状态。

2.2 空调机组节能控制

（1）空调系统调控

中央空调系统主要由冷热源主机系统（又称“制冷剂循环系统”）、冷冻水循环系统、冷却水循环系统以及多个空气调节系统（又称“末端空调箱系统”）组成。
主要控制组件包含五部分：
①制冷主机 ②冷冻水泵 ③冷却水泵 ④冷却塔 ⑤末端空调箱

空调主机接入。每台冷水机组对应一个具备标准化需求响应通信功能的通信控制板，每个通信控制板统一安装在冷水机组操作面板箱内。根据冷水机组操作面板箱内的空间，合理安装通信控制板，根据箱体和通信板的各自的大小和固定方式进行灵活安装。如果原有操作面板箱内没有剩余空间，则需要定制通信控制板安装柜，用于通信控制板的安装。
冷冻水系统监测调控。在冷冻水出、回水管道分别安装温度传感器，实现冷冻水出回水温差采集。在冷冻水系统安装边缘控制器柜，采集传感器上送的水温等数据，冷冻水泵和冷水主机的运行状态参数，通过控制柜内置的本地策略对主机和冷冻水泵进行优化控制，实现冷冻水泵追踪冷冻水出回水温差自动变频运行。调控方式：根据冷冻水系统的供回水温差，匹配系统需冷量，调节冷冻水泵频率；匹配冷水机组最佳运行效率曲线，调节冷水机组运行数量。
冷却水系统监测调控。在冷却水出、回水管道安装温度传感器，实现冷却水出回水温差采集；选取合适地点，安装室外温湿度传感器，实现室外温湿度采集；在冷却水系统安装边缘控制器柜，采集冷却水泵和冷却塔风机的运行状态信息，通过逻辑控制程序对冷却塔风机进行精细控制，实现冷却水泵的启停和冷却塔冷却风机的智能分组控制。调控方式：根据冷却水系统供水温度、回水温度和室外温湿度等参数变化，匹配系统所需冷量，调节冷却塔风机的运行数量，从而降低冷却系统的能耗。
末端空调箱系统监测调控。末端空调箱回风管加装温度传感器实现对所在区域环境温度的实时采集并计算末端需冷量。安装末端空调箱的边缘控制器柜，通过逻辑控制程序调控末端空调箱电磁阀开启度，实现末端冷量的匹配调节，降低能耗。调控方式：结合末端空调箱对应区域风口温度，识别末端冷需量，通过控制电磁阀开度来调节不同区域冷量，实现区域冷量优化匹配，从而减少不必要的冷量浪费。
表1——中央空调系统改造措施汇总表

子系统

改造前

改造措施

制冷剂循环子系统

根据出回水温差自动优化运行，与其他子系统缺乏联动。

纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制。

冷冻水循环子系统

不能根据冷冻出回水温度进行变频运行。

1.纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制；

2.完成冷冻水循环管网出回水温度采集改造；

3.完成冷冻水泵运行状态监测改造；

4.完成冷冻水泵实时变频运行改造。

冷却水循环子系统

不能根据冷却水出回水温差进行冷却塔风机运行数量控制。

1.纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制；

2.完成冷却水循环管网出回水温度采集改造；

3.完成室外温湿度采集改造；

4.完成冷却塔风机运行状态监测改造；

5.完成冷却塔风机数量优化控制改造。

末端空调箱子系统

不能匹配末端空调箱对应区域的温度进行精准调控。

1.纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制；

2.完成末端空调箱对应区域温度采集改造；

3.完成末端空调箱运行状态监测改造；

4.完成末端空调箱冷量控制改造；

5.识别末端需冷量，调节主机制冷量出力，实现整体系统动态寻优运行。

（2）电量信息分项测量
中央空调侧需要增设一定数量的计量器具，获取相关用电系统和用电设备的电量和负荷信息。所需数据主要包括：用户的总用电量及负荷、中央空调系统总电量及负荷、中央空调系统设备分电量及负荷。为了确保能够实现对用户总电量、中央空调系统总电量、照明系统总电量、中央空调系统设备分电量计量的采集要求，用电信息的采集按照三级计量方式进行。
一级计量。一级计量主要是为获取用户总用电信息，包括：用户总用电量和用户总用电负荷，如用户楼控系统已覆盖其所有变压器，一级计量的数据可直接通过系统对接方式获取。
二级计量。二级计量主要获取用户中央空调系统总用电信息。中央空调系统总电量、总负荷主要通过空调主机、冷冻水泵、冷却水泵冷却塔和末端设备的用电信息之和得到。如用户楼控系统已覆盖中央空调系统的所有设备，可直接通过系统对接方式获取相关数据。如未覆盖，则完善设备分项计量并求和。
三级计量。三级计量主要获取用户中央空调系统下的设备级用电信息，计量实施内容如下表。
表2——中央空调系统设备级分项计量汇总表

计量范围

约束条件

计量一般要求

主机

所有（常用和备用都装）

每台主机（冷水机组、风冷热泵机组等）都安装1块独立计量智能电表

循环水泵

有总出线时

每条总出线安装1块计量表计

无总出线时

有多个冷源站的用户，循环水泵不计量

只有1个冷原站用户，每台水泵安装1块智能电表进行计量。

冷却塔

所有

同一配电室内并且冷却塔为单独供电，在冷却塔总出线处安装，每1条出线安装1块智能电表

末端设备

风机盘管

不安装智能电表

供电分散、复杂

如果末端设备分布于多个变配电室内，不需安装智能电表

同一个配电室且独立供电

每个末端设备的低压配电柜上安装1块智能电表

三、系统界面
可远程控制空调，具有展示当前空调运行状态及远程开关、调节温度、风速、切换运行模式等功能。
3.1运行状态

3.2空调控制

3.3实时详情

3.4用电参数

显示站点的电压、电流、功率因数等曲线信息。

3.5电量分析

3.6电量报表

3.7历史报警

子系统	改造前	改造措施
制冷剂循环子系统	根据出回水温差自动优化运行，与其他子系统缺乏联动。	纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制。
冷冻水循环子系统	不能根据冷冻出回水温度进行变频运行。	1.纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制；
		2.完成冷冻水循环管网出回水温度采集改造；
		3.完成冷冻水泵运行状态监测改造；
		4.完成冷冻水泵实时变频运行改造。
冷却水循环子系统	不能根据冷却水出回水温差进行冷却塔风机运行数量控制。	1.纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制；
		2.完成冷却水循环管网出回水温度采集改造；
		3.完成室外温湿度采集改造；
		4.完成冷却塔风机运行状态监测改造；
		5.完成冷却塔风机数量优化控制改造。
末端空调箱子系统	不能匹配末端空调箱对应区域的温度进行精准调控。	1.纳入节能系统，实现与其他子系统联调优化控制；
		2.完成末端空调箱对应区域温度采集改造；
		3.完成末端空调箱运行状态监测改造；
		4.完成末端空调箱冷量控制改造；
		5.识别末端需冷量，调节主机制冷量出力，实现整体系统动态寻优运行。

计量范围	约束条件	计量一般要求
主机	所有（常用和备用都装）	每台主机（冷水机组、风冷热泵机组等）都安装1块独立计量智能电表
循环水泵	有总出线时	每条总出线安装1块计量表计
	无总出线时	有多个冷源站的用户，循环水泵不计量
	无总出线时	只有1个冷原站用户，每台水泵安装1块智能电表进行计量。
冷却塔	所有	同一配电室内并且冷却塔为单独供电，在冷却塔总出线处安装，每1条出线安装1块智能电表
末端设备	风机盘管	不安装智能电表
	供电分散、复杂	如果末端设备分布于多个变配电室内，不需安装智能电表
	同一个配电室且独立供电	每个末端设备的低压配电柜上安装1块智能电表