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在现代建筑中，中央空调为人们营造了舒适的室内环境，但其能耗问题也日益凸显，成为建筑能耗的重要组成部分。深入了解中央空调的能耗能效现状，对于推动节能降耗、实现可持续发展具有重要意义。
2021.12《“十四五”节能减排综合工作方案》
2022.02《关于2022年公共机构能源资源节约和生态环境保护工作安排的通知》
2024.01《重点用能产品设备能效先进水平、节能水平和准入水平(2024年版)》
2024.11《关于印发推动工业领域设备更新实施方案的通知》
一. 能耗现状
1.1 能源管理结构不清：众多场所的中央空调系统普遍存在能量计量点位不完善的问题。在大型商业综合体中，楼层繁多、区域功能复杂，精确统计各区域能耗困难，导致能源管理责任难以明确，制约了针对性节能措施的实施。
1.2 缺乏系统运行感知：中央空调系统电耗居高不下，但部分老旧建筑的中央空调缺乏有效的监控手段，无法实时监测运行状态及细分电耗数据。管理人员难以深入分析运行能效，高耗能问题也难以及时察觉与解决。
1.3 末端风设备缺乏集中监控：在大型酒店、学校等场所，末端空调设备数量庞大且分布广泛，缺乏集中管理，使用随意性大，能源浪费现象频发。如服务员可能忘记关闭退房客房的空调，教室无人时空调仍运行。
1.4 依赖人工操作：许多中央空调系统依赖人工操作，对操作员要求较高，既需丰富经验，又要有强烈责任心。在小型工厂中，操作员常凭经验调节空调参数，难以根据实际负荷精准调整，责任心不足或操作失误易导致能源浪费。
1.5 存在浪费现象：中央空调系统设计时，电机容量会根据建筑热负荷计算并预留余量。但实际运行中，热负荷随季节交替和温差变化波动，冷冻水泵、冷却塔风机和主机等设备无法及时调整功率，导致系统效率低下，造成能源浪费。
用户改善的目标主要分为三方面：完善的监控系统； 提升系统管控水平； 提升整体运行能效
三. 解决方案
3.1 首先根据企业管理特点架构能源三级计量
3.2 然后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。
3.3 整体架构
企业能源计量按照直接生产用能、辅助生产用能和附属生产用能划分；
直接生产用能-生产部负责
辅助生产用能-设备部/动力部负责
附属生产用能-后勤部门/各内勤部门负责
3.4. 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。
3.5 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最大设计热负荷选定的，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。
四. 中央空调系统整体解决方案
中央空调系统 ： 包含冷热源与末端送风设备整体能效监控
多联机设备： 远程监控，电费合理分解
分体空调设备： 远程监控，避免浪费
4.1 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
末端与冷热源联动优化整体能效水平。
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。
4.2 中央空调系统能效
中央空调系统能效页面：
能效点位要求：
4.3 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
4.4 多联机与分体空调组网结构
4.4.1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；
4.4.2 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；
4.5 中央空调末端设备用能计费
时间型计费方式
监测风机盘管阀门的启停状态，紧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
能量型计费方式
未端加装能量计量，通过用能量占比的方式分摊整个系统能耗。
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。
五. 系统核心算法与功能
5.1 中央空调AI调优输入参数
5.2 典型能源站供能系统的算法层级
中央空调系统制冷调优
换热站供热调优
太阳能制热预测及空气源热泵系统调优
冷/热源与末端温控风控调优
5.3 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。
5.4 关联性分析
a. 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，最终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。
b. 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，而优解则相当于被追捕的小鱼。算法通过迭代过程不断更新这些“鲸鱼”的位置，以期逐渐逼近问题的较优解。
5.5 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 .
a. 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.
b. 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.
c. 空调面板监控
可远程监控空调 ; 感知空调的运行状态、温度、模式、风速、风向等。
远程设置：开关、温度、模式（制冷、制热、送风、除湿）、风速（高速、中速、低速）、风向（摆动、前后左右导风板位置）。
群组控制：同区域空调可以同时控制、多用户同时异地监控管理。
d. 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。
5.5 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
节约能源 : 系统节能，一般可节省10%-20%
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
六. 硬件产品支撑
6.1 网络通讯层-智能网关
6.2 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，因此企业内部将新增大量用电设备，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、重点用能设备等处，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。
6.3 智能微型断路器ASCB
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。
6.4 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
6.5 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。
七. 某汽车检氢能基地案例分享
7.1 项目背景：上海某汽车检氢能与燃料电池检测基地，占地面积约50亩，建有氢能整车试验楼、氢能零部件试验楼和辅助试验楼，包括轻重型车转毂环境实验室、燃料电池汽车四驱动力总成实验室、燃料电池发动机实验室等各类实验室15个，总建筑面积约5万平方米。
7.2 客户需求：
通用设备能效分析： 中央空调工艺冷冻水系统、风冷热泵冷热水系统、压缩空气系统、循环冷却水系统分析能源转换效率。
多种能源管理结构：需要按配电结构、一次能源.二次能源、楼栋系统等建立多重计量和管理架构
能效优化： 应用能效优化机理分析大数据和深度学习等技术,优化设备运行参数或工艺参数。
能耗数据抄录：配电室电表、水表、氢气计量器具均已使用PLC采集，须专业能源管理平台进行数据分析
7.3 项目方案：本次项目服务主体为能源管理方，统一由能源运维单位负责检验中心的一次能源设备设施和能源转换的二次能源设备设施，主要目的是降低能源使用成本。
主要范围分为三个部分：
1、电、水、氢气的能耗采集，这部分统一由Anet采集上传。
2、能源动力系统的设备状态、系统运行数据采集和控制统一由PLC监控，PLC转发数据至Anet网关，网关上传数据至平台。
3、中央空调及压缩空气AI优化建议：基于冷负荷预测提出对主机出水温度及冷冻水泵调控温差的建议；提出空压机启动设备建议。
系统部署在企业私有云上，能源管理公司负责管理检验中心的能源消耗、通用设备的能源转换效率及设备维保。
7.4 大屏功能展示：日月年电耗、气耗；碳排放量；系统单耗：工艺冷冻水单耗、空调冷热水单耗、压缩空气单耗、循环冷却水单耗。
7.5 中央空调能效详情页：展示各个能效指标
7.6 中央空调能效首页：展示主机COP、系统COP、冷冻输配系数等重要能效指标
7.7 中央空调能效对标，标准值可参考国家标准也可自行输入较优水平数值
7.8 AI调优建议参数及AI效果分析
7.9 空压机系统能效首页
展示系统与空压机设备的比功率、气电比等重要能效指标
7.10 循环冷却水系统能效首页
展示系统吨水电耗、泵组效率等重要能效指标
7.11 多个能源计量拓扑
按照一次能源、二次能源、配电拓扑、建筑分布、实验室分布，系统分布建立多个管理拓扑，便于运维人员找出问题，实现节能降耗
7.12 项目价值/意义
A. 精细化管理
建立多种拓扑，从设备、系统、建筑、能源流向等各角度建立拓扑，既便于能源管理落实到人，又便于查找浪费、解决问题。
B.人工智能提高效率
通过相关性分析算法，便于能源管理人员找出与能耗、能效相关的其他变量，找出降低能耗的主控方向负荷预测算法，便于能源管理人员及时根据负荷趋势调整设备运行状态，提前关注变化时刻，做好预防。
C. 节能降耗
人工智能提出设备调控参数建议优化系统运行能效，降低能耗。
八. 总 结
中央空调能耗问题突出，能效提升迫在眉睫。通过完善能源管理结构、加强系统监控、优化运行管理等措施，有望降低中央空调能耗，提高能效水平，实现建筑节能的目标。对于大型商业建筑、写字楼、医院等场所，每年可节省大量的运营成本；可以有效降低其能源消耗，从而减少对煤炭、天然气等传统能源的依赖，有助于缓解能源紧张的局面。对于应对全球气候变化、实现碳达峰碳中和目标具有积极意义。
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