智能空調(diào)系統(tǒng)在辦公樓宇中的應(yīng)用*

馬鵬宇，陸庭鍇，梁海權(quán)

（日立樓宇技術(shù)（廣州）有限公司，廣州 510660）

0 引言

近年來，隨著我國國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，新建辦公樓宇的數(shù)量也在逐年遞增，而中央空調(diào)在樓宇建筑物中的應(yīng)用也越來越廣泛，使得建筑物的能耗大大增加。而經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的能源短缺的問題也日益嚴(yán)重，如何有效地節(jié)約能源、提高能源的利用效率已成為當(dāng)前亟需解決的公眾問題，而中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗在整個建筑物能耗中占據(jù)了50%以上，采取有效的措施節(jié)約中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗是當(dāng)前建筑物節(jié)能所面臨的迫切任務(wù)[1]。

目前應(yīng)用于大型辦公樓宇的空調(diào)系統(tǒng)一般選取VRV多聯(lián)空調(diào)和中央空調(diào)系統(tǒng)，雖然VRV多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)在一次性投資上比水冷螺桿式冷水機(jī)組較高，但從辦公樓的特點、使用的便利性以及未來的運行維護(hù)費、管理費等方面來說，VRV多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢。本文主要以VRV多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)作為研究對象進(jìn)行說明。

1 智能空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成

智能空調(diào)系統(tǒng)由VRV空調(diào)系統(tǒng)（包括室外主機(jī)、室內(nèi)機(jī)、線控器等），協(xié)議轉(zhuǎn)換器、智能網(wǎng)關(guān)、集中控制器及監(jiān)控主機(jī)等組成。VRV空調(diào)系統(tǒng)自身可實現(xiàn)本地簡單的控制功能，即通過線控器實現(xiàn)單個室內(nèi)機(jī)的啟?？刂萍澳Ｊ角袚Q等功能。通過配套的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)集中控制器對空調(diào)系統(tǒng)的自動控制，而各個智能網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)與集中控制器和監(jiān)控主機(jī)組成了完整的智能空調(diào)系統(tǒng)，既能夠?qū)崿F(xiàn)同一網(wǎng)關(guān)下的空調(diào)室內(nèi)機(jī)的控制，也可以協(xié)調(diào)在不同的集中控制器下的跨網(wǎng)關(guān)的控制[2]。

智能空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控軟件部署在云平臺上，監(jiān)控主機(jī)可以是用戶的PC、筆記本電腦或者是平板。同時可以為第三方BMS系統(tǒng)提供建筑物內(nèi)的空調(diào)管理權(quán)限及接口服務(wù)[3]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)

2 智能空調(diào)系統(tǒng)的控制方式

2.1 集中控制

辦公樓宇中常用的普通的空調(diào)系統(tǒng)，由于人為疏忽而造成的能源浪費的現(xiàn)象仍然非常嚴(yán)重，無論相應(yīng)區(qū)域是否有人員工作，在下班前經(jīng)常是空調(diào)全開。能否及時關(guān)閉空調(diào)只能依賴于員工的自覺性。

引入智能空調(diào)系統(tǒng)，可按實際需要對空調(diào)區(qū)域進(jìn)行劃分，既能實現(xiàn)單獨區(qū)域的分布式控制，又能實現(xiàn)平臺軟件的遠(yuǎn)程集中管理。管理人員通過操作智能空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控軟件即可開啟所需區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)，或關(guān)閉無人區(qū)域的空調(diào)室內(nèi)機(jī)，減少人為浪費。

2.2 日程管理

辦公樓宇內(nèi)的空調(diào)使用一般都在固定的時間范圍內(nèi)，通過監(jiān)控軟件，根據(jù)實際的空調(diào)使用需求設(shè)定對應(yīng)的空調(diào)工作日程，并將上述設(shè)置信息發(fā)送至集中控制器，進(jìn)而通過固定的日程表，實現(xiàn)對空調(diào)的定時啟?？刂?。日程表包括啟停的設(shè)備數(shù)量、啟停時間、日期設(shè)置等，例如：利用日程設(shè)定讓空調(diào)定時在工作日的早上7∶30開啟，而在晚上18:00、20:00、22:00自動關(guān)機(jī)，有員工在的地方也允許其通過線控器自主開啟相應(yīng)的空調(diào)室內(nèi)機(jī)，但在日程表規(guī)定的時間會再次自動關(guān)閉，防止員工忘關(guān)，實現(xiàn)自動啟停、計劃節(jié)能，如圖2所示。

圖2 空調(diào)日程控制

圖3 溫度返回控制

2.3 自動回調(diào)

為適應(yīng)變化的空調(diào)使用需求，提高辦公環(huán)境的舒適性，允許員工自行設(shè)定空調(diào)溫度，但為了避免變換設(shè)置溫度使得室內(nèi)的溫度在制冷時太冷或制熱時太熱，定期進(jìn)行溫度重置以獲得預(yù)定的溫度設(shè)置值，如表1所示，通過執(zhí)行空調(diào)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)溫度返回控制以起到一定的節(jié)能效果，實現(xiàn)柔性管理，如圖3所示。

表1 溫度返回控制設(shè)置值

2.4 預(yù)先控制

辦公場所根據(jù)實際工作需求可包含但不限于以下幾種區(qū)域類型：人員辦公區(qū)域、會議區(qū)域、生產(chǎn)區(qū)域等。通過必要的技術(shù)手段，可實時獲取對應(yīng)區(qū)域是否存在人員，并開啟或關(guān)閉對應(yīng)區(qū)域的空調(diào)設(shè)備，實現(xiàn)空調(diào)的自動控制及必要的節(jié)能管理，提高舒適性。

例如，為了有效管理會議室的使用，提供會議室的利用效率，引入會議室管理系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)員工可預(yù)訂會議室的使用，提前通知與會人員。通過上述系統(tǒng)，可預(yù)先獲取對應(yīng)會議室有人員占用的時間段，而上述信息可作為空調(diào)節(jié)能管理系統(tǒng)的信息輸入，提前獲知空調(diào)的使用日程，在使用日程內(nèi)，提前開啟或關(guān)閉空調(diào)設(shè)備，使得在空調(diào)使用的時間段內(nèi)，室內(nèi)溫度能夠保持在目標(biāo)溫度內(nèi)，在控制節(jié)能的同時，提高使用人員的滿意度。啟動及停止的溫度變化率計算在各項處理結(jié)束后進(jìn)行，并反映在第二天的預(yù)測溫度變化率中。每天只進(jìn)行1次最佳啟停控制。在其他時間段不進(jìn)行控制。以空調(diào)制熱為例進(jìn)行說明，如圖4所示。

上述控制方法同樣適用于餐飲區(qū)域和生產(chǎn)區(qū)域，對于餐飲區(qū)域，可將不同部門的用餐時段、用餐人員數(shù)量、用餐人員就坐區(qū)域作為空調(diào)節(jié)能管理系統(tǒng)的信息輸入，形成餐飲區(qū)域的空調(diào)使用日程。對于生產(chǎn)區(qū)域，根據(jù)生產(chǎn)工單計劃，提前獲知各生產(chǎn)工序的作業(yè)時間，在生產(chǎn)推進(jìn)情況，形成生產(chǎn)區(qū)域的空調(diào)使用日程。

圖4 最佳啟?？刂?/p>

2.5 間歇運行

根據(jù)季節(jié)及環(huán)境溫度的變化，在監(jiān)控軟件中設(shè)置空調(diào)的強(qiáng)制啟動溫度及強(qiáng)制停止溫度，當(dāng)室內(nèi)溫度位于上述啟停目標(biāo)溫度內(nèi)時，空調(diào)進(jìn)入有效的運行狀態(tài)。在日程規(guī)定的工作時間內(nèi)根據(jù)所設(shè)定的空調(diào)運轉(zhuǎn)及停機(jī)時間進(jìn)行空調(diào)設(shè)備的間歇性運行控制，從而達(dá)到節(jié)能的目的，如圖5所示。

圖5 間歇運行控制

3 智能空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用效果

3.1 實現(xiàn)智能化管理

采用智能空調(diào)系統(tǒng)，可以使得辦公樓宇的空調(diào)系統(tǒng)按照生產(chǎn)計劃和作業(yè)日程運行在全自動化的狀態(tài)?？照{(diào)系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的日程及當(dāng)前的外界環(huán)境條件進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，無需外部手動干預(yù)。

例如，在一個工作日結(jié)束前，系統(tǒng)將自動對控制區(qū)域進(jìn)行作業(yè)人員探測，將無人區(qū)域的空調(diào)關(guān)閉。同時將有人區(qū)域的空調(diào)溫度調(diào)至夜間工作模式，以自動適應(yīng)晚間工作所需的環(huán)境溫度[4]。

3.2 節(jié)約能源、綠色環(huán)保

智能空調(diào)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的可視化管理。后臺管理軟件可獲取每個空調(diào)室內(nèi)機(jī)的開關(guān)情況、實時溫度、實時送風(fēng)量及整體能耗等信息，通過結(jié)合所獲取的外部環(huán)境信息，自動調(diào)節(jié)空調(diào)的出風(fēng)溫度，使得工作區(qū)域的環(huán)境溫度始終保持在預(yù)先的設(shè)定值附近，從而在保證辦公環(huán)境舒適性的前提下達(dá)到節(jié)能減排的目的[5-6]。

3.3 提高精細(xì)化管理水平

智能化空調(diào)系統(tǒng)將原有人工進(jìn)行的手動開關(guān)工作轉(zhuǎn)換為管理系統(tǒng)的自動化控制，為管理人員的高素質(zhì)的管理方法提供了可實現(xiàn)的硬件平臺。通過對空調(diào)設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和統(tǒng)計，獲得可視化的能源使用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表如圖6所示，從而對空調(diào)設(shè)備進(jìn)行更為精細(xì)化的管理，進(jìn)一步降低能源消耗的費用[7]。

圖6 能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表

圖7 智能空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果

將上述智能空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用于廠區(qū)內(nèi)的五層辦公大樓，共有空調(diào)室內(nèi)機(jī)119臺，現(xiàn)場節(jié)能效果如圖7所示。在當(dāng)日環(huán)境溫度相同的情況下，采用上述間歇運行的空調(diào)控制方法，空調(diào)能耗約降低5%。

4 結(jié)束語

本文采用智能空調(diào)管理系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對控制區(qū)域內(nèi)空調(diào)室內(nèi)機(jī)便捷的自動控制功能，同時帶來了較為可觀的節(jié)能效果；在國家節(jié)能減排的政策的要求下，通過采用智能空調(diào)管理系統(tǒng)，提高辦公樓宇的能源管理水平，達(dá)成既定的能源管理目標(biāo)。此外，使用智能空調(diào)管理系統(tǒng)，可進(jìn)一步優(yōu)化工作環(huán)境，促進(jìn)整體工作效率的提升。