一、概述  
       隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，暖通空調(diào)已進入賓館、飯店、工礦企業(yè)、辦公樓等各領(lǐng)域。且我國暖通市場規(guī)模龐大，據(jù)統(tǒng)計2019年我國水冷系統(tǒng)保有量達到248萬臺，占全球30%的份額；全國暖通機房超過80萬個，空調(diào)維保廠家達12000家，累計能耗高達11250億千瓦時。
       面對如此龐大的市場需求，暖通空調(diào)的運維管理現(xiàn)狀可謂是杯水車薪：
       95%中央空調(diào)機房智能化程度不夠依靠人為巡檢，手動機械開關(guān)。極少數(shù)有集控系統(tǒng)，但集控系統(tǒng)只適用于大規(guī)?？蛻簦瑑r格昂貴、對使用者專業(yè)技能要求高，普及度不高，擺脫不了對人的依賴。
       90%暖通機房交付給機電或安保等非專業(yè)人員管理，未能實時專業(yè)管控，我國暖通專業(yè)人才培養(yǎng)長期缺失，短時間人才培養(yǎng)和梯隊建設(shè)難以解決人才短缺問題。另人為管理無法實現(xiàn)24小時實時調(diào)控，不能使設(shè)備處于高效運行狀態(tài)。
 
二、存在的問題

1.浪費嚴(yán)重能耗高
      智能化程度低、管理粗放，精細化程度嚴(yán)重不足，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)浪費嚴(yán)重。
      暖能系統(tǒng)能耗占建筑能耗的60%-70%，遠超電梯、照明及機房用電。
      其中65%的浪費是由于管理不到位等人為因素導(dǎo)致的。

2.人工管理成本高
      人工巡檢開關(guān)工作量大、效率低。
      一個小酒店至少需要配備一人專門管理暖通系統(tǒng)。
      一個商場至少配備3人團隊管理暖通系統(tǒng)，人工成本高。

3.系統(tǒng)安全無保障
      95%的機房未配備報警系統(tǒng)。
      故障發(fā)生影響建筑正常運行，存在機電安全風(fēng)險。
      無故障預(yù)警，有故障才維修，錯過維保的最佳時間，損害設(shè)備的運行壽命。
 
      面對如此嚴(yán)峻的管理漏洞，結(jié)合目前國內(nèi)市場現(xiàn)狀：國家推動“碳中和3060”目標(biāo)、社會經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)型、促進企業(yè)數(shù)字化、智能化升級、逐漸加劇的企業(yè)競爭環(huán)境，促使企業(yè)降本增效，提成競爭力。暖通智控運維降本增效需求迫切，暖通精細化管理與運維也成為必然選擇。
  
三、節(jié)能工作原理
      常規(guī)暖通空調(diào)系統(tǒng)是按照最大冷熱負荷進行選型設(shè)計。而全年最熱及最冷的天氣只有幾天，因而暖通空調(diào)大多數(shù)時間是在低于機組額定負荷即部分負荷狀態(tài)下運行，造成了電能極大的浪費，隨著科技的發(fā)展，變頻器已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其價格便宜，技術(shù)成熟，特別是對風(fēng)機、水泵的節(jié)能改造目前已在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛推廣，其平均節(jié)電在30%以上。
 
1.變頻節(jié)能改造
      冷凍水泵變頻控制：暖通空調(diào)的冷卻水泵的功率是根據(jù)空調(diào)冷凍機組的壓縮機滿負荷工作設(shè)計的，當(dāng)環(huán)境溫度及各種外界因素，冷凍機組不需要開啟全部壓縮機組，此時空調(diào)的冷凝系統(tǒng)所需要的冷卻量也相應(yīng)地減小，變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷卻水的循環(huán)速度及流量，使冷卻水的冷負荷被冷凝系統(tǒng)充分利用，從而達到節(jié)能目的。
      冷卻水泵變頻控制：暖通空調(diào)的冷媒水泵的功率是根據(jù)空調(diào)滿負荷工作設(shè)計的，當(dāng)賓館、酒店、大廈需要的冷量或熱量沒有達到空調(diào)的滿負荷，這時就可以通過變頻器調(diào)速器來調(diào)節(jié)冷媒水泵的轉(zhuǎn)速，降低冷媒水的循環(huán)速度，使冷量和熱量得到充分利用，從而達到節(jié)能目的。
      冷卻塔風(fēng)機變頻控制：風(fēng)機功率一般都較小，節(jié)電不如水泵明顯。但風(fēng)機采取變頻控制能極大地有助于冷卻水恒溫，這對于機組制冷恒溫極為關(guān)鍵；且能使機組溶液循環(huán)穩(wěn)定，獲得最大限度的節(jié)省燃料。冷卻塔風(fēng)扇低轉(zhuǎn)速運行還能大幅度減少漂水，節(jié)省水源、延緩水質(zhì)劣化、減少水霧對周圍的影響。
      變頻調(diào)速的原理：風(fēng)機和水泵都是傳送流體的裝置，這類負載消耗的能量與流量的立方成正比，根據(jù)以下流體定律：
      流量與電機轉(zhuǎn)速成正比     Q1/Q2 = n1/n2
      功率與電機轉(zhuǎn)速的立方成正比   P1/P2 = (n1/n2)3
      Q：管道流量；P：電機輸出功率；n：電機轉(zhuǎn)速
 
      例：一臺50KW冷卻泵電機采用變頻器控制，平均流量要求為設(shè)計容量得80%，電費2元/KWH
      根據(jù)定律    Q1/Q2 = n1/n2     與     P1/P2 = (n1/n2)3
                      n1/n2  = 80%        P1/P2  ≈ 50%
      節(jié)約電費 = 365天 × 24小時 × 50KW × 2元 × 50% = 438000元。
 
2.舜通云物聯(lián)網(wǎng)AI平臺
      本套監(jiān)控系統(tǒng)分為：冷水機組運行監(jiān)測、冷卻水泵冷卻塔變頻控制、冷凍水泵變頻控制、送風(fēng)系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集和控制、冷水機組群控等功能模塊。
 
      冷水機組運行監(jiān)測：主要包括冷凍水進出水溫度、冷卻水進出水溫度、蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、主機電流、主機符合率等主要參數(shù)的監(jiān)控。具有PC接口的機組，可通過其數(shù)據(jù)通訊協(xié)議直接獲取機組運行各參數(shù)并實現(xiàn)遠程控制；沒有PC接口或未知設(shè)備數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，則通過溫度傳感器、壓力傳感器、電量傳感器等變送元件實現(xiàn)各監(jiān)測參數(shù)的模擬量化，并由數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)據(jù)采集模塊將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與工作站計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；
 
      冷卻水泵冷卻塔變頻控制：根據(jù)設(shè)計工況（出水/回水溫差、壓力、流量等）調(diào)節(jié)冷卻水泵工作頻率，通常從35Hz到49Hz；維持冷卻塔的出水溫度在32~37℃之間可以保證空調(diào)系統(tǒng)較高的運行效率，同時也能節(jié)約冷卻塔風(fēng)機能耗，通?？梢圆捎米冾l或者通斷控制來實現(xiàn)；
 
      冷凍水泵變頻控制：空調(diào)區(qū)域功能多樣性決定了冷凍水流量的相應(yīng)變化規(guī)律，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的負荷率、空調(diào)系統(tǒng)各用戶負荷率變化特征以及末端設(shè)備的傳熱除濕性能采用變頻器對冷凍水進行變頻控制，一般有基于定壓差控制、定溫差和變溫差控制技術(shù)等控制來實現(xiàn)節(jié)能控制；
 
      送風(fēng)系統(tǒng)控制：風(fēng)系統(tǒng)主要是有風(fēng)柜、空氣處理機組、風(fēng)機盤管等設(shè)備構(gòu)成，依據(jù)空調(diào)區(qū)域負荷變化時間序列，遠程控制風(fēng)柜各個風(fēng)機的啟停實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)送風(fēng)量，也可變頻調(diào)節(jié)空氣處理機組實現(xiàn)送風(fēng)量的無級調(diào)節(jié)，根據(jù)室內(nèi)CO2濃度控制系統(tǒng)新風(fēng)量；
 
      數(shù)據(jù)采集和控制：控制系統(tǒng)的所有監(jiān)控參數(shù)，都是由數(shù)據(jù)采集模塊或數(shù)據(jù)采集卡來實現(xiàn)，通過中間繼電器或固態(tài)繼電器實現(xiàn)計算機工作站弱電控制向空調(diào)系統(tǒng)強電控制的承接；
 
      冷水機組群控：根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的負荷率，以及該空調(diào)系統(tǒng)用戶符合率變化特征，只能控制冷水機組的臺數(shù)和冷凍水出水溫度都，冷水機組在低負荷運行時可以充分利用蒸發(fā)器和冷凝器的換熱能力，減小換熱溫差，提高冷水機組的運行效率。冷凍水出水溫度升高，可提高冷水機組的運行效率，冷凍水平均溫度每升高1℃，冷水機組的運行效率提高3% 。
 
四、舜通云物聯(lián)網(wǎng)解決方案

物聯(lián)網(wǎng)解決方案拓撲圖
 
暖通主接線圖
 



 
空調(diào)節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)-遠程控制
      可遠程控制空調(diào)，具有展示當(dāng)前空調(diào)運行狀態(tài)及遠程開關(guān)、調(diào)節(jié)溫度、風(fēng)速、切換運行模式等功能
 
 
 
 
水系統(tǒng)-水表控制
      可遠程控制水表，具有展示各水表的剩余用水量，水表分合閘狀態(tài)以及遠程控制水表開關(guān)等功能，支持欠費斷水，充值自動送水功能。
 
 
照明控制系統(tǒng)-電表控制
      可遠程控制電表，具有展示各房間的剩余用電量，房間電表分合閘狀態(tài)以及遠程控制電表開關(guān)等功能，支持欠費斷電，充值自動送電功能。


運維界面
  

能源看板
      主要統(tǒng)計系統(tǒng)內(nèi)用水、用電的運行情況，包含用水、用電占比；近30天用水用電趨勢圖；建筑總用電、總用水排名；照明插座及空調(diào)用電占比等
 
 
區(qū)域看板
      展示系統(tǒng)內(nèi)各樓棟的用水、用電情況；包含本日、本周、本月、總用電、用水量，最近七天總用量、平均用量、最大值、最小值等數(shù)據(jù)
 
 
五、實用案例

案例一：
      某大型公共建筑實時采集該單位700個空調(diào)的開關(guān)，模式，溫度，風(fēng)速四個點位數(shù)據(jù)，并做到遠程控制及定時控制功能，并根據(jù)該單位作息時間設(shè)置工作日9：00~18：00定時開關(guān)，以防止忘關(guān)空調(diào)造成不必要的電費損耗，據(jù)統(tǒng)計，
      按照每臺空調(diào)1KW的功率進行計算，1KW*24h*700臺每天的用電量1.68萬千瓦·時，使用此系統(tǒng)后每天按9：00~18：00九個小時計算，1KW*9h*700臺=0.63萬千瓦·時，每天節(jié)約1.05萬千瓦·時用電量，按商業(yè)用電1.2元/千瓦·時計算，平均每年為公司節(jié)約成本：1.05萬千瓦·時元/千瓦·時*1.2*365天，為459.9萬；假設(shè)該單位全年有十分之一的時間下班忘關(guān)空調(diào)，那么實際節(jié)約電費成本45.99萬元/年；
 
案例二：
      某園區(qū)應(yīng)用該系統(tǒng)實時監(jiān)控水、電、暖通空調(diào)等能耗節(jié)點，采集瞬時水、累積水、電能參數(shù)及用電量及1400臺空調(diào)的開關(guān)，模式，溫度，風(fēng)速等點位，并做到照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的遠程分合閘。
      據(jù)統(tǒng)計，該單位照明系統(tǒng)開關(guān)共計2000余，根據(jù)每個LED等20W的功率計算，0.02KW*24*2000=960千瓦時，使用此系統(tǒng)后每天按9：00~18：00九個小時計算0.02KW*9*2000=360千瓦時，每天節(jié)約600千瓦時，按商業(yè)用電1.2元/千瓦·時計算，平均每年為公司節(jié)約成本：600千瓦·時元/千瓦·時*1.2*365天，為26.28萬；按照每臺空調(diào)1KW的功率進行計算，1KW*24h*1400臺每天的用電量3.36萬千瓦·時，使用此系統(tǒng)后每天按9：00~18：00九個小時計算，1KW*9h*1400臺=1.26萬千瓦·時，每天節(jié)約2.1萬千瓦·時用電量，按商業(yè)用電1.2元/千瓦·時計算，平均每年為公司節(jié)約成本：2.1萬千瓦·時元/千瓦·時*1.2*365天，為919.8萬；假設(shè)該單位全年有十分之一的時間下班忘關(guān)空調(diào)，那么實際節(jié)約電費成本91.98萬元/年；
 
      該單位在為使用本系統(tǒng)之前，該公司的用電運維監(jiān)控主要靠人工進行抄表，總?cè)藛T投入為16人，按每人每年的人力成本10萬/年計，總成本約為160萬/年。2017年底應(yīng)用該成果后，在中心站、配電房、箱式變內(nèi)各配一個能源在線測控站，實現(xiàn)了配電室少人及無人值守，一次性投入費用為30萬元，到2020年底為止，三年分攤成本約為10萬/年； 由于采用無人值守型監(jiān)測，可以實現(xiàn)遠程抄表，只需3人進行輪班值守，每年投入的電能監(jiān)控人員費用為10萬元/年*3=30萬元/年，每年節(jié)支160萬元/年-30萬元/年=130萬元/年，減去應(yīng)用該成果每年的分攤成本10萬元/年，實際每年節(jié)約人工成本130萬元/年-10萬元/年=120萬元/年。
      綜合計算  實際每年節(jié)約經(jīng)濟成本26.28萬+91.98萬元+120萬元 = 238.26萬元。