安科瑞中央空调能效管理方案，助力打破中央空调能效瓶颈

安科瑞 刘芳 18860995107

2020年9月22号，习近平主席在联合国大会上宣布：中国二氧化碳排放2030年前达峰、2060年前实现碳中和。我国从达峰到碳中和过渡期只有30年时间，而发达国家普遍需要60~70年，减排力度高和速度快。

1. 能耗现状

典型建筑行业主要用电设备耗电比例图

典型工业行业企业主要用电设备耗电比例图

能源管理结构不清

因能量计量点位不全，造成能源管理责任划分不清晰，管理能力有待提高

缺乏系统运行感知

中央空调系统运行电耗占比大，但有的缺乏系统/设备监控;有的细分电耗缺失;有的不能分析运行能效水平

未端风设备缺乏集中监控

未端空调设备数量多，分布散，缺乏集中管控;使用相对随意，存在浪费情况;

依赖人工操作

人工操控系统运行，依赖操作经验和人员责任心

存在浪费

系统运行出力不能根据负荷的变化而变化存在大马拉小车的情况

2.解决方案

2.1建立三级计量

可根据企业管理特点架构能源三级计量。

根据企业管理架构建设三级计量，接入成品产量/中间产品产量数据核算各级单耗数据，即能源利用效率；对于动力设备，核算制冷系统能效比，水泵效率等等能源转换效率。

2.2整体架构

2.3制冷原理

中央空调系统一般主要由制冷压缩机、冷冻循环水设备、冷却循环水设备、末端风机设备、冷却塔风机设备等组成。主要通过五大循环，即水泵、风机等动力设备形成一个能量的搬运系统，把目标区域的能量搬运至室外。

2.4节能空间

在中央空调系统设计时，制冷压缩机、冷冻循环水设备、冷却循环水设备、末端风机设备、冷却塔风机设备的电机容量是根据建筑物的设计热负荷选定的，都留有一定设计余量。由于四季气候变化及昼夜温差变化，造成目标区域的热负荷总是不断变化。但冷冻冷却水泵、冷塔风机、主机运行等却不能根据热负荷变化调整输出电功率，造成系统低效运行。

3.中央空调系统整体解决方案

3.1中央空调系统结构

通过AI能效监控箱与楼层监控箱整体监控冷热源水系统与末端风系统运行状况；通过对天气、建筑以及集中式空调系统负荷进行预测，将有助于超前实现对系统运行的干预，指导用户合理开关机，并对冷机进行群控及优化，实现系统经济运行。

3.2风机盘管组网结构

安装可远控的空调面板，同时控制风机盘管的风机与两通阀开闭以及风机高中低三挡风速。

通过Anet实现远程节能控制及计费;

3.3多联机与分体空调组网结构

分体空调组网结构

使用空调控制器替换分体空调电源86盒，以红外发射的方式控制分体空调启停、温度设定。

通过Anet实现远程节能控制多联机室内机启停及计费。

多联机空调组网结构

空调专用网关对接多联机室外机，安装电表计量电耗。通过Anet实现远程节能控制多联机室内机启停及计费。

3.4中央空调末端设备用能计费

3.4.1时间型计费方式

监测风机盘管阀门的启停状态，累计每个风机盘管及每户的使用时间当量，计算出每个用户的能量消耗。

3.4.2能量型计费方式

末端加装能量计量，通过用能量占比的方式分摊整个系统能耗。

3.4.3按比例分摊

系统支持按人数、面积、能耗比例等多种方式进行费用分摊。

4.核心算法与功能

4.1典型能源站供能系统的算法层级

1、中央空调系统制冷调优

2、换热站供热调优

3、太阳能制热预测及空气源热泵系统调优

4、冷/热源与末端温控风控调优

4.2 AI调优原理

通过建立高精度的能效模型，在保证安全的前提下，采用全局主动优化算法确定该负荷条件下各子系统的运行策略。

4.3 关联性分析

熵权-灰色关联分析法。这一方法首先利用熵权法客观地确定各指标权重，然后运用灰色关联分析探究各指标与决策目标之间的关联度，根据关联度的大小对方案进行排序，实现对复杂系统的有效评价和决策，再有针对性地进行调整和优化。

4.4设备调优

群智能算法是受到自然现象的启发，鲸鱼优化算法模拟了座头鲸狩猎时采用的一种特殊技巧。算法的核心在于模拟鲸鱼捕食的三个阶段：包围猎物、泡泡网攻击以及搜寻猎物。在算法实现中，每个鲸鱼个体代表一个可能的解。

4.5中央空调能效监测

包括系统COP、系统单耗、主机COP、制冷量、系统今日电耗、组态监控。

4.6中央空调能效监测详情

瞬时数据和累积数据的计算分析；48小时能效数据横向对比分析。

4.7中央空调能效对标

可自行设定能效对标数据；可按国家标准、铭牌数据等进行对比；瞬时数据与累积数据同时对比。

4.8能耗监测

监测末端空调总用电量、单台空调用电量等。按建筑、房间拓扑监测房间空调日、月、年用电量。按不同时段，对比查看多个房间用电量。

4.9功能价值

提高时效：远程操控设备，自动存储设备运行及能耗数据；

减少工作量：减少人工工时至少50%；

发现问题：能效对标、能耗异常等情况可以帮助管理人员发现问题

节约能源：系统节能，一般可节省10%-20%。

5. 相关硬件

5.1网络通讯层-智能网关

5.2 APM/AEM/AMC/DTSD/ADW电能计量及分析

双碳背景下，企业用能的电能替代将是长期趋势，因此企业内部将提供用电设备，提高这些设备的能效水平将降低总的电能消耗，助力双碳目标早日实现。

需要多种类型的电能计量仪表，支持嵌入式、导轨式安装，RS485、Lora、4G等数据上传模式，可实现免布线、免停电施工。

电能计量表计安装在主要配电节点、用能设备等处，综合能源管理平台实时采集用电数据，对用电数据进行逐时、逐日、逐月分析，并结合国家、行业标准，统计企业整体碳排放，为碳中和提供基础数据服务。企业用能总量数据和强度数据可上传至政府监管平台，满足政府碳排放监管要求。

5.3 ASCB1智能微型断路器

ASCB1系列智能微型断路器由智能微型断路器与智能网关两部分组成，可用于对用电线路的关键电气因素，如电压、电流、功率、温度、漏电、能耗等进行实时监测，具有远程操控、预警保护、短路保护、电能计量统计、故障定位等功能，应用于户内建筑物及类似场所的工业、商业、民用建筑及基础设施等领域低压终端配电网络。

5.4 Acrel-7000F/A AI能效监控箱

 可接入变频器、主机的运行数据、实时采集传感器数据，可执行运行参数调节；

5.5 BM100系列信号隔离器

采用电磁隔离和光电隔离两种方式，将模拟信号和数字信号进行隔离输出。保障信号的稳定性和抗干扰能力。通过可靠的电路设计保证不同类型信号转换的精度和信号通道之间的独立性，在工业控制领域发挥着重要的作用。