基于智能物聯(lián)開關(guān)用電數(shù)據(jù)的行為節(jié)能策略研究
——以中央空調(diào)為例

趙麗昆 李建文 王月雷 胡駿

（昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，云南昆明 650000）

0.引言

醫(yī)院作為提供醫(yī)療服務(wù)的場所，不僅需要提高自身的醫(yī)療水平，還需要提供舒適的就醫(yī)環(huán)境，醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)對于維持穩(wěn)定舒適的就醫(yī)環(huán)境起到了至關(guān)重要的作用。在滿足醫(yī)療衛(wèi)生和病人就醫(yī)要求的前提下，需要采取有效的途徑和措施來減少能源的消耗，從而實現(xiàn)社會利益的最大化。目前的中央空調(diào)控制技術(shù)還以分散控制為主，每個控制器只能監(jiān)控其所控制的中央空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)，這不僅不利于整個系統(tǒng)的智能管理，而且浪費(fèi)能源[1]。

采取相關(guān)的措施促進(jìn)空調(diào)降低能耗，也有利于促進(jìn)醫(yī)院的收支平衡，減輕其在運(yùn)轉(zhuǎn)層面上的經(jīng)濟(jì)成本。提高醫(yī)院空調(diào)的使用效率、降低能耗；促進(jìn)資金的合理分配，避免資金浪費(fèi)在醫(yī)院非主營功能的其他支出項上。

1.技術(shù)改造及實施方案

1.1 醫(yī)院用電情況調(diào)查

后勤服務(wù)中心人員多次到各現(xiàn)場調(diào)研和發(fā)放問卷調(diào)查、開專題會議討論。在所管的區(qū)域內(nèi)，尋找相應(yīng)設(shè)備改造升級，杜絕浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生，從而把節(jié)能工作做到最好。通過調(diào)查可以看出我院各個部門/科室均有專人負(fù)責(zé)節(jié)能降耗，制定了相關(guān)的節(jié)能降耗制度，但在落實過程中還有諸多不盡人意，如用電不規(guī)范、夏天空調(diào)房間溫度設(shè)置過低、空調(diào)長期開著等情況存在。最終，以中央空調(diào)系統(tǒng)為切入點(diǎn)，了解自學(xué)習(xí)智能物聯(lián)開關(guān)及市場情況，制定后續(xù)分體節(jié)能方案方向。智能物聯(lián)開關(guān)應(yīng)用于用電主體設(shè)備的遠(yuǎn)程管理、電量監(jiān)測、工作狀態(tài)管理與檢測等[2-3]。通過持續(xù)性監(jiān)測統(tǒng)計分析，制定有效節(jié)能措施、方案。

1.2 醫(yī)院中央空調(diào)基本情況

昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院7號樓水系統(tǒng)中央空調(diào)，包含冷熱泵機(jī)組3臺（376kW），循環(huán)水泵4臺（30kW），各型室內(nèi)空調(diào)天花機(jī)520臺（0.03kW）。氟系統(tǒng)中央空調(diào)，包含室外機(jī)70臺（10匹），165臺（16匹），室內(nèi)多聯(lián)機(jī)共有858臺（1.5kW）。

1.3 智能物聯(lián)開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)

智能物聯(lián)開關(guān)是利用手機(jī)信號、Wi-Fi組網(wǎng)通過后實現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制?？蛇h(yuǎn)程操作開關(guān)的通斷、設(shè)定及抄讀各類參數(shù)、監(jiān)控插座表負(fù)載狀態(tài)等。采集供電線路的電流、電壓、耗電量、總功率、無功率等有效參數(shù)。當(dāng)監(jiān)測到計量數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)極限值時，發(fā)出報警信號給管理人員判別故障，保障設(shè)備的良好運(yùn)行[4]。

1.4 安裝智能物聯(lián)開關(guān)方案

本次研究項目的主題是選取大型用能設(shè)備之一的中央空調(diào)系統(tǒng)，在電氣控制柜內(nèi)安裝智能物聯(lián)開關(guān)，在滿足醫(yī)療工作的正常開展下，實行定時定點(diǎn)節(jié)能控制。提高建筑節(jié)能尤其是減少建筑運(yùn)行期間的電力能耗，降低醫(yī)院能源消耗成本。本次試驗分2期進(jìn)行：

試點(diǎn)試驗：選取中央空調(diào)小范圍進(jìn)行試點(diǎn)運(yùn)行并采集數(shù)據(jù)。

擴(kuò)展試驗：以試點(diǎn)試驗數(shù)據(jù)為參考，形成系統(tǒng)指導(dǎo)意見，進(jìn)一步擴(kuò)展試驗。

2.技術(shù)改造及實施情況

2.1 試點(diǎn)試驗

在7號樓2層外科門診選用兩條控制回路，空調(diào)數(shù)量均為8臺，安裝智能物聯(lián)開關(guān)于醫(yī)院空調(diào)的控制線路上。第一條控制線路上只安裝計量表，作為對照組，計量空調(diào)正常使用情況下的用電量。第二條控制線路上安裝計量表和智能物聯(lián)開關(guān)，并設(shè)置定時開關(guān)時間為：早上7:30開機(jī)，下午17:30關(guān)機(jī)，計量空調(diào)工作時的用電量。

經(jīng)過一個月（3月18日至4月18日）的用電量數(shù)據(jù)采集，同區(qū)域的2個回路空調(diào)安裝了智能物聯(lián)開關(guān)和沒有智能物聯(lián)開關(guān)的空調(diào)，用電量有很大的差異，數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 試點(diǎn)實驗有控制系統(tǒng)和無控制系統(tǒng)每天用電量折線圖對比

（1）無控制系統(tǒng)空調(diào)月平均用電量為208.8度；有控制系統(tǒng)空調(diào)月平均用電量為51.0度；加裝控制系統(tǒng)后月節(jié)約電量為75.6%。

（2）根據(jù)市電0.52元/kW，安裝控制系統(tǒng)后月平均可節(jié)約電費(fèi)82元。此次空調(diào)安裝控制系統(tǒng)材料費(fèi)共計花費(fèi)567元，預(yù)計7個月收回成本。

（3）同等數(shù)量空調(diào)用電設(shè)備，安裝遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)比無控制系統(tǒng)節(jié)約75.6%的電量。主要原因是科室空調(diào)管理人員較晚關(guān)閉和忘記關(guān)閉空調(diào)造成，由點(diǎn)及面，醫(yī)院空調(diào)用電還有可挖掘潛力。

2.2 擴(kuò)展試驗

經(jīng)過一個多月的試點(diǎn)運(yùn)用，安裝智能物聯(lián)開關(guān)較之前未安裝智能物聯(lián)開關(guān)的設(shè)備用電量大幅降低。進(jìn)一步試驗，擬在醫(yī)院7號樓3層A區(qū)、4層A區(qū)及10層A、B、C區(qū)、11層A、B、C區(qū)、12層A、B、C區(qū)多聯(lián)機(jī)空調(diào)電源回路上加裝智能物聯(lián)開關(guān)進(jìn)行節(jié)電控制。

第一階段是智能物聯(lián)開關(guān)未 進(jìn)行人為干預(yù)，多聯(lián)機(jī)空調(diào)處于日常工作狀態(tài)。僅監(jiān)測并記錄每日多聯(lián)機(jī)用電量（7月份）。第二階段是智能物聯(lián)開關(guān)設(shè)置定時開關(guān)（夏天12:00開啟、23：30關(guān)閉），監(jiān)測并記錄多聯(lián)機(jī)用電量（8月份）。

經(jīng)過2個月的數(shù)據(jù)采集，多聯(lián)機(jī)空調(diào)電源線路上使用了智能物聯(lián)開關(guān)控制和沒有使用智能物聯(lián)開關(guān)控制的，用電數(shù)據(jù)有很大的差別。如表1和表2所示。

表1 擴(kuò)展實驗有控制系統(tǒng)和無控制系統(tǒng)用電量對比

表2 試點(diǎn)實驗3～8月用電數(shù)據(jù)對比

（1）此次試驗區(qū)域無控制系統(tǒng)空調(diào)單月用電量為29883度，有控制系統(tǒng)空調(diào)單月用電量為17565度，加裝控制系統(tǒng)后單月節(jié)約41.22%的電量。

（2）根據(jù)市電0.52元/度，安裝控制系統(tǒng)后單月節(jié)約6404元。估算單月7號樓一個區(qū)域節(jié)約電量為6404/4= 1600元。若7號樓標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域安裝智能物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)單月可節(jié)約1600×14=22414元。

通過智能物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)采集用電能耗數(shù)據(jù)的分析，利用智能物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)實現(xiàn)用電設(shè)備的節(jié)能控制，為完善醫(yī)院節(jié)能系統(tǒng)提供有力的參考依據(jù)。

3.空調(diào)性能優(yōu)化措施

空調(diào)的使用年限和節(jié)能效果跟維護(hù)和使用的頻率息息相關(guān)。若要降低空調(diào)能耗，就要在制度方面下功夫[5]。醫(yī)院設(shè)置相關(guān)的空調(diào)管理人員，對空調(diào)設(shè)施的設(shè)備維護(hù)工作進(jìn)行權(quán)責(zé)明晰的分工和監(jiān)督，對損壞、落后的空調(diào)設(shè)備給予及時的維修替換，同時根據(jù)季節(jié)特點(diǎn)來設(shè)置相關(guān)的空調(diào)使用時長和使用溫度，加強(qiáng)空調(diào)管理人員與病房醫(yī)護(hù)人員對病、陪人員做好宣傳、教育工作，可以避免由空調(diào)使用無序、紊亂而導(dǎo)致的空調(diào)系統(tǒng)能耗過高、使用壽命降低等問題[6]。

為了使中央空調(diào)空調(diào)的使用達(dá)到最佳狀態(tài)，空調(diào)管理人員定期對7號綜合大樓的空調(diào)進(jìn)行巡查、維護(hù)，對每臺空調(diào)設(shè)備的過濾網(wǎng)進(jìn)行清洗維護(hù)，每年聘請空調(diào)專業(yè)清洗人員對空調(diào)設(shè)備進(jìn)行深度全面清洗[7]。減小空調(diào)設(shè)備運(yùn)行阻力和熱量損失，從而降低設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時間，有效延長設(shè)備使用壽命、降低了電能消耗[8]。

對中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行檢查。利用每年中央空調(diào)制冷系統(tǒng)、制熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時期，組織專業(yè)技術(shù)人員對中央空調(diào)各系統(tǒng)包括制冷、制熱系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)、水泵輸配系統(tǒng)及報警聯(lián)動安保系統(tǒng)等分別進(jìn)行一次全面檢修和保養(yǎng)維護(hù)，確保設(shè)備完好和正常使用。

4.試驗總結(jié)

通過對智能物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)應(yīng)用于中央空調(diào)設(shè)備實驗研究，對用電數(shù)據(jù)采集分析可知，安裝了物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)比沒有安裝物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)的設(shè)備節(jié)約電量比較可觀。醫(yī)院制定了空調(diào)設(shè)備使用的相關(guān)規(guī)章制度，但執(zhí)行過程中很多落實不到位，能源浪費(fèi)比較嚴(yán)重。物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)的應(yīng)用能夠?qū)τ秒娫O(shè)備的過載、過流、過壓、欠壓等精確控制，有效地對控制區(qū)域科學(xué)管理。通過智能物聯(lián)開關(guān)使中央空調(diào)集中監(jiān)控，實現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、處理、實時監(jiān)控等功能。實現(xiàn)管理人員與中央空調(diào)機(jī)組的空間分割與時間同步，降低管理費(fèi)用和空調(diào)能耗。該智能物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)的運(yùn)用實現(xiàn)了中央空調(diào)的遠(yuǎn)程自動化、網(wǎng)絡(luò)化管理，降低了系統(tǒng)運(yùn)營成本，提高了中央空調(diào)機(jī)組的使用效率，使中央空調(diào)達(dá)到統(tǒng)一控制、統(tǒng)一管理、高效節(jié)能的目的。

智能物聯(lián)開關(guān)在設(shè)計上還具有擴(kuò)展性好、成本低、可靠性高，可以用于其他樓宇控制，如燈光、水、電等，應(yīng)用非常廣泛。智能物聯(lián)開關(guān)應(yīng)用于學(xué)生宿舍從根本上杜絕違章電器的使用，保障每個學(xué)生的生命財產(chǎn)安全。智能物聯(lián)開關(guān)應(yīng)用于居家生活中幫助你控制家中電器用電規(guī)避電器不良能耗，讓電費(fèi)的支出更合理，享受智能環(huán)境帶來的便捷?，F(xiàn)代社會的快速發(fā)展相應(yīng)地推動了智能建筑行業(yè)的發(fā)展，多重數(shù)據(jù)融合是智慧建筑建設(shè)中的基礎(chǔ)支撐，是智慧建筑建設(shè)的核心要素，并進(jìn)一步推動智慧建筑建設(shè)。提高建筑節(jié)能尤其是減少建筑運(yùn)行期間的電力能耗，緩解建筑能耗居高不下的嚴(yán)峻形勢，對節(jié)能減排有著重要的意義。