智能空调系统在办公楼宇中的应用*

时间：2024-07-28

马鹏宇，陆庭锴，梁海权

（日立楼宇技术（广州）有限公司，广州 510660）

0 引言

近年来，随着我国国内经济的快速发展，新建办公楼宇的数量也在逐年递增，而中央空调在楼宇建筑物中的应用也越来越广泛，使得建筑物的能耗大大增加。而经济发展导致的能源短缺的问题也日益严重，如何有效地节约能源、提高能源的利用效率已成为当前亟需解决的公众问题，而中央空调系统的能耗在整个建筑物能耗中占据了50%以上，采取有效的措施节约中央空调系统的能耗是当前建筑物节能所面临的迫切任务[1]。

目前应用于大型办公楼宇的空调系统一般选取VRV多联空调和中央空调系统，虽然VRV多联空调系统在一次性投资上比水冷螺杆式冷水机组较高，但从办公楼的特点、使用的便利性以及未来的运行维护费、管理费等方面来说，VRV多联空调系统具有很大的优势。本文主要以VRV多联空调系统作为研究对象进行说明。

1 智能空调系统构成

智能空调系统由VRV空调系统（包括室外主机、室内机、线控器等），协议转换器、智能网关、集中控制器及监控主机等组成。VRV空调系统自身可实现本地简单的控制功能，即通过线控器实现单个室内机的启停控制及模式切换等功能。通过配套的协议转换器，实现集中控制器对空调系统的自动控制，而各个智能网关通过以太网与集中控制器和监控主机组成了完整的智能空调系统，既能够实现同一网关下的空调室内机的控制，也可以协调在不同的集中控制器下的跨网关的控制[2]。

智能空调系统的监控软件部署在云平台上，监控主机可以是用户的PC、笔记本电脑或者是平板。同时可以为第三方BMS系统提供建筑物内的空调管理权限及接口服务[3]。系统架构如图1所示。

图1 智能空调系统架构

2 智能空调系统的控制方式

2.1 集中控制

办公楼宇中常用的普通的空调系统，由于人为疏忽而造成的能源浪费的现象仍然非常严重，无论相应区域是否有人员工作，在下班前经常是空调全开。能否及时关闭空调只能依赖于员工的自觉性。

引入智能空调系统，可按实际需要对空调区域进行划分，既能实现单独区域的分布式控制，又能实现平台软件的远程集中管理。管理人员通过操作智能空调系统监控软件即可开启所需区域的空调系统，或关闭无人区域的空调室内机，减少人为浪费。

2.2 日程管理

办公楼宇内的空调使用一般都在固定的时间范围内，通过监控软件，根据实际的空调使用需求设定对应的空调工作日程，并将上述设置信息发送至集中控制器，进而通过固定的日程表，实现对空调的定时启停控制。日程表包括启停的设备数量、启停时间、日期设置等，例如：利用日程设定让空调定时在工作日的早上7∶30开启，而在晚上18:00、20:00、22:00自动关机，有员工在的地方也允许其通过线控器自主开启相应的空调室内机，但在日程表规定的时间会再次自动关闭，防止员工忘关，实现自动启停、计划节能，如图2所示。

图2 空调日程控制

图3 温度返回控制

2.3 自动回调

为适应变化的空调使用需求，提高办公环境的舒适性，允许员工自行设定空调温度，但为了避免变换设置温度使得室内的温度在制冷时太冷或制热时太热，定期进行温度重置以获得预定的温度设置值，如表1所示，通过执行空调系统的预设温度返回控制以起到一定的节能效果，实现柔性管理，如图3所示。

表1 温度返回控制设置值

2.4 预先控制

办公场所根据实际工作需求可包含但不限于以下几种区域类型：人员办公区域、会议区域、生产区域等。通过必要的技术手段，可实时获取对应区域是否存在人员，并开启或关闭对应区域的空调设备，实现空调的自动控制及必要的节能管理，提高舒适性。

例如，为了有效管理会议室的使用，提供会议室的利用效率，引入会议室管理系统。通过该系统员工可预订会议室的使用，提前通知与会人员。通过上述系统，可预先获取对应会议室有人员占用的时间段，而上述信息可作为空调节能管理系统的信息输入，提前获知空调的使用日程，在使用日程内，提前开启或关闭空调设备，使得在空调使用的时间段内，室内温度能够保持在目标温度内，在控制节能的同时，提高使用人员的满意度。启动及停止的温度变化率计算在各项处理结束后进行，并反映在第二天的预测温度变化率中。每天只进行1次最佳启停控制。在其他时间段不进行控制。以空调制热为例进行说明，如图4所示。

上述控制方法同样适用于餐饮区域和生产区域，对于餐饮区域，可将不同部门的用餐时段、用餐人员数量、用餐人员就坐区域作为空调节能管理系统的信息输入，形成餐饮区域的空调使用日程。对于生产区域，根据生产工单计划，提前获知各生产工序的作业时间，在生产推进情况，形成生产区域的空调使用日程。

图4 最佳启停控制

2.5 间歇运行

根据季节及环境温度的变化，在监控软件中设置空调的强制启动温度及强制停止温度，当室内温度位于上述启停目标温度内时，空调进入有效的运行状态。在日程规定的工作时间内根据所设定的空调运转及停机时间进行空调设备的间歇性运行控制，从而达到节能的目的，如图5所示。

图5 间歇运行控制

3 智能空调系统的应用效果

3.1 实现智能化管理

采用智能空调系统，可以使得办公楼宇的空调系统按照生产计划和作业日程运行在全自动化的状态。空调系统按照预先设定的日程及当前的外界环境条件进行自主调节，无需外部手动干预。

例如，在一个工作日结束前，系统将自动对控制区域进行作业人员探测，将无人区域的空调关闭。同时将有人区域的空调温度调至夜间工作模式，以自动适应晚间工作所需的环境温度[4]。

3.2 节约能源、绿色环保

智能空调系统采用网络通信技术、计算机技术，实现空调系统的可视化管理。后台管理软件可获取每个空调室内机的开关情况、实时温度、实时送风量及整体能耗等信息，通过结合所获取的外部环境信息，自动调节空调的出风温度，使得工作区域的环境温度始终保持在预先的设定值附近，从而在保证办公环境舒适性的前提下达到节能减排的目的[5-6]。