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VRV空調計量監管系統標準解決方案


1         行業背景

1.1     行業現狀

隨著能源的日益緊張,以及燃燒礦物燃料帶來的社會和環境問題的日漸突 出,國家對節能工作的重視程度不斷提高,積極推動“建設節約型社會”。教育部也積極響應國家號召,隨著節約型校園建設的提出,高校節能工作也在全國各地蓬勃開展起來。高校作為培養高素質人才的搖籃,提倡節約的意義也就顯得更加重大而深遠。

隨著節約型校園建設的深化推進,對VRF空調等用能設施的能源精細化管理需求也日益提高。但由于目前所采用“全人工日常巡查”的空調管理方式,一方面給物業管理人員帶來極大的工作壓力,無法實現“合理使用、及時檢修、溫度適當、杜絕浪費”的精細化空調管理要求;另一方面,作為學校能源管理部門也缺乏準確、自動掌握VRF空調用能數據的手段,從而無法對VRF空調進行相關的能源管理工作。因此亟需一套VRF空調監管系統進行上述內容的管理。

1.2     VRF空調系統介紹

VRF空調系統由室外機、室內機和冷媒配管三部分組成。一臺室外機通過冷媒配管連接到多臺室內機,根據室內機電腦板反饋的信號,控制其向內機輸送的制冷劑流量和狀態,從而實現不同空間的冷熱輸出要求。

VRF空調系統具有節能、舒適、運轉平穩等諸多優點,而且各房間可獨立調節,能滿足不同房間不同空調負荷的需求。其控制系統由廠家進行集成,因此無需進行后期開發,多數廠家更在其產品基礎上推出了多種功能齊全的智能控制系統,用于大型樓宇的集中管理,相對傳統中央空調,其集控的設計、施工、使用更加便利,功能也更人性化。

VRF雖然名為“變冷媒流量”,但其運行原理不僅止于對冷媒流量的控制。現今的VRF空調系統對輸出容量的調節主要依賴于兩方面:一是改變壓縮機工作狀態,從而調節制冷劑的溫度和壓力,以此為依據又可分為變頻系統和數碼渦旋系統二種;二是通過室內、外機處的電子膨脹閥調節,改變送入末端(室內機)的冷媒流量和狀態,從而實現不同的末端輸出。相對于傳統冷水機組,該系統自成體系,基本無需后期的復雜設計,運行管理也極為便利,可算是空調中的“傻瓜機”。基于以上原理,該系統在應對大樓的加班運行時,靈活節能的特點尤其突出,因此在辦公建筑中應用相當廣泛。

VRF 空調系統是在電力空調系統中,通過控制壓縮機的制冷劑循環和進入室內換熱器的制冷劑流量,適時地滿足室內冷熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。其工作原理是:由控制系統采集室內舒適性參數、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數,根據系統運行優化準則和人體舒適性準則,通過變頻等手段調節壓縮機輸氣量,并控制空調系統的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件,保證室內環境的舒適性,并使空調系統穩定工作在最佳工作狀態。

VRF 空調系統具有明顯的的節能、舒適效果,該系統依據室內負荷,在不同轉速下連續運行,減少了因壓縮機頻繁啟停造成的能量損失;采用壓縮機低頻啟動,降低了啟動電流,電氣設備將大大節能,同時避免了對其它用電設備和電網的沖擊;具有能調節容量的特性,改善了室內的舒適性。

VRF空調系統具有設計安裝方便、布置靈活多變、建筑空間小、使用方便、可靠性高、運行費用低、不需機房、無水系統等優點。

2         系統介紹及框架描述

2.1     系統概況及功能介紹

VRF空調監管系統是一款以監控空調運行參數為手段,以空調節能運行管理為目的的Web化系統,通過在線監測空調運轉模式、室內溫度、設定溫度、電量等運能參數,并進行周期采集,進而對數據進行統計、分析,在此基礎上建立一套相應的空調節能管理模型,通過配以集中控制、強制節能、節能短信報警等全方位節能預警手段,最終達到在線空調的節能運行管理。

該系統支持標準的樓宇自控網絡通信協議,如BACnet等,支持OPC工業標準協議。遵循國家機關辦公建筑和大型公共建筑導則及國家其它有關標準要求,是一款具備標準化、開放式的空調節能管理系統。通過建立空調分戶計量的方式,對空調進行精細化控制和管理,旨在實現“節能清晰化、數據可視化、管理數字化、分析圖表化、能耗指標化、消費合理化”的能源監管要求,達到節能和提升能源利用效率的目的。

VRF空調計量監管系統主要分為4塊功能,分別為狀態檢測、集中控制、節能管理、故障預警。

狀態檢測主要包括KPI指標、運行狀態分析、每日運行狀況統計,實現對VRF空調系統運行參數的實時監測,并可對各空調的能耗信息分別按照年、月、日進行分析,并提供分析圖表,對各空調的能耗信息按照建筑及部門進行分類統計,以報表的形式導出或者打印其統計信息,為管理者提供節能依據。

集中控制主要包括空調集中監控、樓層房間空調監控、內機實時監控,實現對各空調實現實時監控,全網絡WEB實時并圖形化展示現場實時參數。比如:房間溫度、空調的實時功率、空調的耗電量、以及空調的狀態等信息;同時也可以發送操作指令,遠程控制空調的開關、溫度、風向等。

節能管理包括節能模式及節能模式運行效果,通過節能管理可對各空調通過網絡遠程設置時間及溫度策略:根據實際工作設置空調使用的時間段,不設置的時間段禁止使用,具備加班功能;根據季節分制熱溫度和制冷溫度;下發到控制器本地保存,控制器根據相關策略控制空調的節能運行。

故障預警能對運行時出現的故障問題進行收集,用戶可通過多種方式配置各空調節能模式,通過空調功耗模型匹配法及時發現異常情況,通過Email和短信提醒用戶解決問題。

本系統提供的這些功能可以更好的幫助管理者管理能耗信息,提供詳細的報表服務,讓能源管理變得更加輕松。同時本系統還提供多種節能措施,是節能管理者理想的幫手。

2.2     系統方案配置

大金、LG空調、三菱重工海爾,通過RS485連接空調和支持BACnet協議的網關。智能網由(SmartRouter)通過BACnet OPC Server軟件掃描本IP地址段內網關中的變量,并通過OPC隧道服務和平臺進行數據交互。


系統從架構上分為三個層次:

第一層為現場監控層,主要通過BACnet網關實現VRF空調的運行數據采集和控制指令下發,并且實現現場空調機組運行業務的閉環管理,這部分工作主要由基建商完成。

第二層為通訊管理層,通訊管理層的核心是智能網由(SmartRouter),智能網由通過BACnet OPC Server進行通訊協議轉換,并通過OPC隧道服務借助校園網與服務器進行數據交互,同時智能網由也是空調樓宇管理端的重要設備。

第三層為系統管理層,VRF空調計量監管系統基于互聯網技術、采用B/S軟件架構,對VRF空調進行科學化的精細管理和有效控制,完成VRF空調計量監管的各項業務運行及管理的操作。

2.3     業務管理流程

VRF空調計量監管系統的業務流程分為采集監測、運行管理、智能控制三個部分。

采集監測部分主要由SmartRouter將采集數據上傳至服務器。平臺通過全校空調KPI、樓層空調監管、空調運行監控等功能對VRF空調進行實時監測。

運行管理主要包括空調能效管理、空調能耗分析、節能模式分析及空調故障預警,通過這些功能能對空調的運行數據進行統計分析,并能夠按建筑或者按部門進行數據對比分析,生成統計報表。根據空調故障預警信息可以及時維修或排除故障。

智能控制主要包括即時控制及節能模式運行。通過平臺即時控制功能既可以對空調進行單機控制,也可以對空調進行批量控制;通過設置工作模式、開關機時間、溫度限制可以生成不同節能模式策略,對相關空調配置相應的策略并運行節能模式可以有效的控制空調的使用時間及溫度,從而在保證了空調的正常使用的同時節省了電能的消耗。

3         方案描述

VRF空調監管系統是一款以監控空調運行參數為手段,以空調節能運行管理為目的的Web化系統,通過在線監測空調運轉模式、室內溫度、設定溫度、電量等運能參數,并進行周期采集,進而對數據進行統計、分析,在此基礎上建立一套相應的空調節能管理模型,通過配以集中控制、強制節能、節能短信報警等全方位節能預警手段,最終達到在線空調的節能運行管理。

系統特點如下

節能管理:通過系統配置的智能技能策略,管理空調的使用狀況,讓空調在合理用能范圍內發揮最大價值,杜絕浪費。

遠程鎖定:通過空調自帶的鎖定功能,可以強制控制現場空調運行狀況,鎖定控制面板,防止擅自操作。

界面易用:通過模擬空調實際控制面板,在系統中提供仿真化狀態監測和控制操作。

靈活調整:提供即時的開關、模式調整、溫度設定等操作,以最高優先級進行臨時控制。

3.1     KPI指標

集中監測最近和實時的環境氣候信息,綜合統計和空調相關的各種KPI指標,為管理人員提供集中式的匯總數據。

3.2     空調集中監控

集中控制和遠程操作是本系統的重要特點,通過該部分功能可以達到對空調批量操作、統一管理、高效運轉等目標要求,為更好的做好空調節能和管理工作提供支撐。

針對樓群、樓、樓層、房間等,通過集中控制可以對所屬空調的開關狀態、設定溫度、運行風向、節能命令、遙控開關等進行批量遠程操作,另外,可以查詢待濾網清潔的空調信息,配合操作命令進行批量清潔。

3.3     樓層空調監控

顯示該樓內每層空調使用的總體狀況,每層樓的空調運轉匯總信息和能耗信息。在分樓層分管的現場管理體制下,該功能提供了現場人員工作的數據保障。


3.4     樓層房間空調監控

顯示該樓層結構俯視圖,每個房間內溫度顯示顏色體現了該房間內設定溫度與實際溫度是否相同,如:若為藍色,表示設定溫度與實際溫度一致;若為紅色,則表示實際溫度還未達到設定溫度,空調還在繼續運轉。鼠標移動到具體房間,顯示該房間當前耗電信息、設備運行信息等。用戶操作時每個房間會加亮顯示,可以方便進入到具體的房間或內機進行單獨操作與控制;


3.5     內機實時監測與控制

通過平臺監測顯示內機當前運行參數信息,同時模擬內機面板和各控制狀態按鈕,更加逼真的對遠程內機的開關狀態、運轉模式、設定溫度、風向等進行控制;


3.6     運行狀態分析

對內機72小時運行狀態進行分析,生成72小時運行狀態(如制冷、制熱、通風、關機、離線等)及溫度(室內溫度和設定溫度)關系圖;


3.7     每日運行狀況統計

對內機任意年月逐日運行狀況進行分析,生成月逐日運行狀態(如制冷、制熱、通風、關機、離線等)圖;


3.8     故障預警信息

對內機任意年月節能預警信息和故障信息進行統計。


3.9     建筑能耗統計

建筑能耗統計可以對該建筑的能耗進行按年//日進行統計,并將統計結果導出保存分析。


3.10        建筑能耗分析

建筑能耗分析用柱狀圖直觀的顯示了各建筑的能耗情況,并可對能耗進行同比或者環比的對比,分析其中變化的原因。


3.11        部門能耗統計

建筑能耗統計可以對該部門的能耗進行按年//日進行統計,并將統計結果導出保存分析。通過該功能可以實現各學院之間的空調用能核算。


3.12        部門能耗分析

部門能耗分析用柱狀圖直觀的顯示了各部門的能耗情況,并可對能耗進行同比或者環比的對比,分析其中變化的原因。


 

3.13        節能模式

空調節能管理主要提供建立空調節能模型并對空調下發的功能,主要包含節能策略配置和節能模式下發兩方面內容。

其中,節能模型策略中提供強制節能附加功能,配合國家空調節能要求,即制冷溫度不能低于26度,制熱溫度不能高于20度,當選擇強制節能時,該模型下所關聯的空調遙控溫度命令開啟(即不能在終端進行溫度調節),同時將空調溫度置成節能模型所設強制溫度,并將節能命令關閉;當取消或沒有選擇強制節能時,將該模型下所關聯的空調遙控溫度命令關閉(即可以在終端進行溫度調節),并將節能命令打開;當刪除節能模型時,將該模型下所關聯的空調遙控溫度命令關閉(即可以在終端進行溫度調節),節能命令置為關狀態。


節能模式配置功能可以對不同區域空調進行不同策略的配置,使其按照策略的內容工作,達到降低能耗的目的。


3.14        節能模式運行效果

空調節能運行主要是對部門空調當前節能運行情況進行分析提醒的模塊。

為了幫助部門更好的實現和改進空調節能工作,需要從根本上對部門空調節能情況進行深入分析,本部分主要完成對各部門以月為單位進行總體空調和單體空調能耗對比分析,生成分析圖,給出最大值、平均值和最小值。

為了幫助部門更好的做好和改進空調節能工作,需要從根本上對部門空調節能情況進行深入分析,本功能主要完成以下工作:

1.     對各部門違反節能模式的情況進行分析,生成違規空調各部門所占比例圖;

2.     對部門下違規空調具體違反的策略進行分析,生成各違規策略比例分布圖;

3.     對不同部門所屬空調各節能模式及違規分布情況進行分析,生成比例分布圖;

統計處各部門空調總計、違規空調總計和違規率等信息。


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