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清华高材生口出“狂言”:中央空调节能就该这么做!

日期:2022-08-05

作者:大阳城2021集团娱乐网址

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李工的故事



李工念完中专后,进了苏州这家电子厂,在厂里负责中央空调的运维管理与日常操作,一干就是20年,从小李变成了老李。

每天早上8点,李工准时去机房开机。操作过程如下:


√ 步骤一:开启冷却侧的蝶阀

√ 步骤二:开启冷却塔前后的阀门(后来嫌麻烦,就干脆不关了让阀门常开)

√ 步骤三:开启冷却塔的风机

√ 步骤四:开启冷却泵

√ 步骤五:开启冷冻侧的蝶阀

√ 步骤六:开启冷冻泵

√ 步骤七:等冷却侧和冷冻侧都检测到水流信号后

√ 步骤八:李工才能开启冷水主机


到了晚上8点,李工准时去机房关机,把上面8道顺序,全部反过来操作一遍。

看到这里,你是不是感觉有点晕?各个设备的操作过程十分繁琐,李工免不了出现操作失误的情况,例如关了主机,忘记关阀或忘记关水泵等。

不仅如此,中央空调系统由于复杂度高,存在很多隐性故障,例如水力失衡、水流量衰减、冷媒泄漏、水侧旁通等,李工只凭经验很难发现,这些系统或设备运维管理方面的能耗浪费就有10-20%。

再说说设备控制方面。李工每天早上8点开机,晚上8点关机,天天如此。夏天要早8点开晚8点关,但冬天能不能早上8:30开,晚上7:30就关掉呢?

还有冷冻水供水温度常年保持7℃不变,如果夏天需要7℃才能满足末端的温湿度要求,到了冬天还需要吗?白天需要供7℃的水来满足末端要求,到了晚上还需要吗?

这些设备定时开关机、按固定参数运行等控制模式,没有考虑实际的负荷需求,会造成高达20-30%的能源浪费。

我们坐在办公室里,按一下开关,中央空调就吹出了冷风,但是在机房里,李工的工作可不是按一下开关这么简单的。



中央空调被发明的故事



「你觉得自己可以解决李工碰到的这些问题?」我问中央空调云智控的产品经理刘星如。

星如给我讲了中央空调被发明出来的故事。


1902年,一位年仅25岁的工程师,被公司指派到一家印刷厂,去解决印刷技术问题。

他仔细调研后发现,大家的猜想都不准确,印刷质量不稳定与印刷技术及设备并没有关系,而是工厂里的温湿度不稳定造成的。

他就想能不能创造一个适合印刷的温湿度环境,让纸张面积及油墨的排列更准确呢?目标定了,说干就干。

不久,工程师就发明了第一台空气(温湿度)调节装置,用来维持印刷车间相对恒定的温度和湿度,解决了印刷质量问题。

这位年轻的工程师就是被后人称为“空调之父”的威利斯·开利。

如果25岁的威利斯·开利穿越到今天,我想他也会和我们一样,思考怎样让中央空调变得更加智能,去解决李工的问题。


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现有的解决方案

为什么不能解决李工的问题



美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)经过大量调研发现:中央空调系统由于运维管理和控制水平低,造成30-50%的能源浪费。

反过来看,如果能解决运维管理和控制水平低的问题,就意味着可以节省30-50%的能耗,就能一举把中央空调系统打造成节能降耗的标杆系统。

这就像一枚硬币的正反两面,那怎么翻面呢?

这么大的节能空间驱使行业里的无数仁人志士,提出了很多种解决方案。

总体可以归为三类:楼控系统、节能改造、能源管理系统。这些系统的优劣总结成一句话就是:一锤子买卖。

为什么这么说?

中央空调系统是由一些机电设备所组成的系统,这些设备运行时间长了,就会出现不同程度的性能衰减,如果不能根据现场工况和设备实际性能变化,去升级控制逻辑和算法,这就意味着适用于今天的一套算法,不见得适用于明天,更何况3年后?

同时,传统的解决方案需要安装众多硬件,这些硬件随着使用时间变长,就不可避免出现损坏或异常,如果不具备自动识别异常或自我诊断的功能,会导致很多系统上线后几年就都废弃了。

这三类解决方案既不能升级控制逻辑和算法,也不具备自动识别异常或自我诊断的功能,这就是典型的一锤子买卖。

举一个最常见的例子。

系统刚上线的时候,安装了很多的温湿度、压力等传感器,这些传感器很多都是热阻型或热敏型,只要使用时间长了,就会出现精度下降和漂移等问题,同时还有传感器的损坏、脱落,这些都会造成采集的数据不准确。

不管你是用系统来做监测还是控制,如果采集的数据都是不准确的,那整个系统根本就没法用。

就像李工说的:「我们很早就装了自动化控制系统,但用几年就弃用了,因为好多传感器都坏了。一开就到处误报警、乱报警,我们没有办法只能停掉,后来都改成了手动控制。」

既然是一锤子买卖,那就更别提节能效果了。



真正解决李工的问题

需要做到4点



新的解决方案需要做到下面4点:准确的数据、预测性维护、智能化控制、自动更新的算法。


1.准确的数据


就像建一栋大楼前要打牢地基一样,准确的数据是智控算法的基础,要保障始终采集准确的数据,就需要有一套传感器自诊断算法,能实时诊断传感器是否存在故障。

一旦出现故障,能及时通知现场运维人员,及时修复或更换新传感器。


2.预测性维护


掌握了准确的数据,第一件要做的事,就是对设备进行预测性维护,因为只有保障中央空调系统和设备处于健康状态,不低效运行,不带病运行,才能避免不必要的能耗浪费。

同时,只有保障系统与设备处于健康状态,才能最大程度发挥出智能控制的潜力,因此这也是后面对设备进行智能控制的基础条件。

举一个最常见的痛点:系统水力不平衡是中央空调常见的系统问题,它会导致末端大面积过热,环境温湿度难以保障,还会导致水泵无法变频、冷冻水出水温度无法优化、很多末端也没有变频空间。


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(系统水力不平衡)


云智控根据现场实际情况,建立楼栋、楼层以及车间的分区模型,以各分区历史温湿度数据为支撑,通过数据分析,再结合AI算法与专业机理模型,找出系统水力平衡问题,并给出诊断建议及针对性解决方案。

解决了系统和设备运维管理水平低的问题,可以节能10-20%。


3.智能化控制


智能化控制主要是解决两个问题:一个是设备开关机与运行组合的问题;一个是设备运行参数的问题

解决设备开关机与运行组合的问题,核心在于掌握冷负荷的变化规律,以及设备的真实性能。云智控AI算法通过预测系统长周期冷负荷的变化,掌握未来冷负荷变化规律,再分析每台设备的历史数据,建立每台设备的性能模型。

但这还只是基础。真正的智能控制,还需要在保障每一个末端温湿度要求的前提下,去计算不同情况下冷机启停时间及最优运行组合,生成最佳控制模型,将控制指令下发到边缘端,边缘端控制机房里的设备启停,实现机房无人值守和节能降耗。

解决设备运行参数的问题,核心在于要把中央空调系统当做一个整体,追求中央空调系统整体能耗最低,而不是单台设备能耗最低。云智控将预测每个末端的实时冷负荷与未来两小时负荷变化,结合每台设备的性能模型,建立整个中央空调系统的能耗模型。

再通过AI智能寻优算法,实时动态全局寻优,找到当前工况下的能耗最优解,实时优化冷却塔、冷却泵、冷机、冷冻泵、末端的各项参数,实现中央空调整体能效最优。

智能控制解决设备控制水平低的问题,可以再节能20-30%。


4.自动更新的算法


云智控能根据现场工况、设备真实性能和环境的变化,不断升级算法至最优,来保障系统的长期稳定性和先进性,保障节能效果可持续。 



云智控

智能化解决方案



「如果25岁的威利斯·开利真的穿越到今天,你觉得他会怎么解决这些问题?」我再问中央空调云智控的产品经理刘星如。

「当我看到物联网、大数据技术、云计算、AI算法以及智能硬件的发展,我意识到暖通行业应用这些新技术,可以解决中央空调运维管理和控制水平低的顽疾。


因此我毅然选择了这个方向,想为这个行业找到一条能真正实现智能化的路径。」


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