智能空調系統(tǒng)在辦公樓宇中的應用*

馬鵬宇，陸庭鍇，梁海權

（日立樓宇技術（廣州）有限公司，廣州 510660）

0 引言

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

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

1 智能空調系統(tǒng)構成

智能空調系統(tǒng)由VRV空調系統(tǒng)（包括室外主機、室內機、線控器等），協(xié)議轉換器、智能網關、集中控制器及監(jiān)控主機等組成。VRV空調系統(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)單個室內機的啟?？刂萍澳Ｊ角袚Q等功能。通過配套的協(xié)議轉換器，實現(xiàn)集中控制器對空調系統(tǒng)的自動控制，而各個智能網關通過以太網與集中控制器和監(jiān)控主機組成了完整的智能空調系統(tǒng)，既能夠實現(xiàn)同一網關下的空調室內機的控制，也可以協(xié)調在不同的集中控制器下的跨網關的控制[2]。

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

圖1 智能空調系統(tǒng)架構

2 智能空調系統(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)象仍然非常嚴重，無論相應區(qū)域是否有人員工作，在下班前經常是空調全開。能否及時關閉空調只能依賴于員工的自覺性。

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

2.2 日程管理

辦公樓宇內的空調使用一般都在固定的時間范圍內，通過監(jiān)控軟件，根據實際的空調使用需求設定對應的空調工作日程，并將上述設置信息發(fā)送至集中控制器，進而通過固定的日程表，實現(xiàn)對空調的定時啟?？刂啤Ｈ粘瘫戆▎⑼５脑O備數(shù)量、啟停時間、日期設置等，例如：利用日程設定讓空調定時在工作日的早上7∶30開啟，而在晚上18:00、20:00、22:00自動關機，有員工在的地方也允許其通過線控器自主開啟相應的空調室內機，但在日程表規(guī)定的時間會再次自動關閉，防止員工忘關，實現(xiàn)自動啟停、計劃節(jié)能，如圖2所示。

圖2 空調日程控制

圖3 溫度返回控制

2.3 自動回調

為適應變化的空調使用需求，提高辦公環(huán)境的舒適性，允許員工自行設定空調溫度，但為了避免變換設置溫度使得室內的溫度在制冷時太冷或制熱時太熱，定期進行溫度重置以獲得預定的溫度設置值，如表1所示，通過執(zhí)行空調系統(tǒng)的預設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 溫度返回控制設置值

2.4 預先控制

辦公場所根據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、生產區(qū)域等。通過必要的技術手段，可實時獲取對應區(qū)域是否存在人員，并開啟或關閉對應區(qū)域的空調設備，實現(xiàn)空調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)員工可預訂會議室的使用，提前通知與會人員。通過上述系統(tǒng)，可預先獲取對應會議室有人員占用的時間段，而上述信息可作為空調節(jié)能管理系統(tǒng)的信息輸入，提前獲知空調的使用日程，在使用日程內，提前開啟或關閉空調設備，使得在空調使用的時間段內，室內溫度能夠保持在目標溫度內，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束后進行，并反映在第二天的預測溫度變化率中。每天只進行1次最佳啟?？刂?。在其他時間段不進行控制。以空調制熱為例進行說明，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)域作為空調節(jié)能管理系統(tǒng)的信息輸入，形成餐飲區(qū)域的空調使用日程。對于生產區(qū)域，根據生產工單計劃，提前獲知各生產工序的作業(yè)時間，在生產推進情況，形成生產區(qū)域的空調使用日程。

圖4 最佳啟?？刂?/p>

2.5 間歇運行

根據季節(jié)及環(huán)境溫度的變化，在監(jiān)控軟件中設置空調的強制啟動溫度及強制停止溫度，當室內溫度位于上述啟停目標溫度內時，空調進入有效的運行狀態(tài)。在日程規(guī)定的工作時間內根據所設定的空調運轉及停機時間進行空調設備的間歇性運行控制，從而達到節(jié)能的目的，如圖5所示。

圖5 間歇運行控制

3 智能空調系統(tǒng)的應用效果

3.1 實現(xiàn)智能化管理

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

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

3.2 節(jié)約能源、綠色環(huán)保

智能空調系統(tǒng)采用網絡通信技術、計算機技術，實現(xiàn)空調系統(tǒng)的可視化管理。后臺管理軟件可獲取每個空調室內機的開關情況、實時溫度、實時送風量及整體能耗等信息，通過結合所獲取的外部環(huán)境信息，自動調節(jié)空調的出風溫度，使得工作區(qū)域的環(huán)境溫度始終保持在預先的設定值附近，從而在保證辦公環(huán)境舒適性的前提下達到節(jié)能減排的目的[5-6]。

3.3 提高精細化管理水平

智能化空調系統(tǒng)將原有人工進行的手動開關工作轉換為管理系統(tǒng)的自動化控制，為管理人員的高素質的管理方法提供了可實現(xiàn)的硬件平臺。通過對空調設備的能耗數(shù)據進行采集和統(tǒng)計，獲得可視化的能源使用數(shù)據，數(shù)據統(tǒng)計報表如圖6所示，從而對空調設備進行更為精細化的管理，進一步降低能源消耗的費用[7]。

圖6 能耗數(shù)據統(tǒng)計報表

圖7 智能空調系統(tǒng)節(jié)能效果

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

4 結束語

本文采用智能空調管理系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對控制區(qū)域內空調室內機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，通過采用智能空調管理系統(tǒng)，提高辦公樓宇的能源管理水平，達成既定的能源管理目標。此外，使用智能空調管理系統(tǒng)，可進一步優(yōu)化工作環(huán)境，促進整體工作效率的提升。