基于AI Brain的暖通系统优化控制.pdf
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1、-69-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024中国科技信息 2024 年第 4 期两星推荐节能产业的发展。现状分析面临的问题能源消耗巨大科学计算表明,在制冷工况时,空调的设定值每降低1,能耗会上升 8%;在制热工况时,空调的设定值每上升 1,能耗会上升 12%。常规暖通空调系统是根据建筑物在所处地区的极端气候条件下所需的最大负荷量进行设计的。实际上建筑物处在极端气候条件下的时间极少,因此绝大多数情况下只需要在部分负荷条件下运行就能够满足需求,很少以最大负荷量运行。同时影响暖通空调系统能耗的因素有许多,例如:室外环境条件、室内热源、人流
2、量以及控制系统精度等,暖通系统供应的负荷量也必须根据环境的变化而做出对应的调整,否则将造成大量的能源浪费。由于目前国内关于节能减排的相关理论体系还不够完善,且受到多方面因素的影响和制约,使得国内的暖通空调系统虽然在设计和研究时将环保作为重要标准之一,但是节能限度仍然有限。通过近年来的不断研究发现,在空调运行时可以采用变频技术实现对水泵转速的控制,使水泵的耗电量与空调负荷更好的匹配,从而节约能耗。暖通与控制结合问题暖通系统所消耗的能源约占建筑所有能耗的 60%左右,实际过程中,往往有相关设计人员不重视节能设计需求,其中有大量的浪费是由于人为使用不当和管理不到位导致的。建筑不同区域的暖通系统在运行
3、时,彼此之间没有能源调配且运行数据不共享,不利于整个暖通系统的能源结构和节能管理。暖通专业和自控专业的完美结合才能让暖通系统在满足人体舒适性的前提下实现节能,但两者的紧密结合有许多注意事项:(1)因为大部分自控专业的工作人员对于暖通空调系统的运行缺乏基本的了解,故自动控制在暖通空调系统上的应用对自控专业的工作人员要求较高;(2)暖通专业的工作人员有电力和计算机方面的基础知识,比较容易掌握自控方面的知识;(3)暖通空调自控系统面临的问题之一就是难以在排除干扰因素的前提下对控制对象实现远程精准控制;(4)在暖通空调自控系统设计上,暖通空调系统是自控的服务对象,是设计中更加重要的部分。技术发展自动控
4、制在暖通空调系统中的发展目前我国关于空调自动化控制方面的研究方兴未艾,但行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度基于 AIBrain 的暖通系统优化控制张海松 章 轩 刘 澜 徐黎东 刘玉平张海松1 章 轩2 刘 澜3 徐黎东1 刘玉平11.金碧物业有限公司2.湖南大学3.深圳起风智能科技有限公司随着我国经济的不断发展,在城镇化的发展进程中大量的住宅建筑物得以兴建,人们对室内居住环境有了更高的要求。为了满足人们的热舒适需求,建筑物通常需要配备额定功率的暖通空调系统。根据相关统计,我国在 2019 年的水冷系统保有量为 248 万台,在国际保有量中占据 30;
5、拥有暖通设备房超 80 万间,总共能源消耗达 11 250 亿kWh。暖通空调系统在建筑领域应用更加普及的同时也衍生出空调能耗过大的问题。因此减少建筑暖通空调系统的能耗,不仅能达到能源综合利用最大化的目的,也有利于暖通空调中国科技信息 2024 年第 4 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024-70-两星推荐是在实际运用方面还需要更深入探索。自动化控制在暖通空调系统中的应用大致可以分为以下三个阶段:(1)20 世纪80 年代左右,中央空调的控制系统只用一个简单的开关键,利用继电器来控制设备。(2)随着工业技术的迅猛发展,自动控制领域
6、开始广泛应用 PID 控制器,或者在此基础上改造控制设备。(3)目前人工智能技术的蓬勃发展使得空调系统的智能控制变得更加精密,也逐渐将新的智能控制系统应用于暖通空调系统。人工智能AI 技术是通过对以往用户的历史使用数据进行分析,利用机器学习、深度学习等 AI 算法结合用能特点,建立相应能够根据实时变化的数据不断进行优化的模型,最后制定出科学、适配的节能策略。通过给每个机房的末端空调、水冷机组的调控输出定制化节能策略,对其时间以及空间上的节能配置进行优化,实现“千房千面、一房一策”,有效解决了用户服务质量和节能要求之间的矛盾。AI 与物联网技术的结合如图 1 所示,与传统的暖通空调系统区别之处在
7、于利用了物联网,实现建筑信息及建筑大数据的实时交互分享。例如将建筑室外天气参数、室内环境参数、设备运行状态以及暖通空调系统各部分能耗等数据传输到信息共享平台,利用数据实现控制算法的快速优化。物联网系统另一特点就是数据流转换形式的多样化,不仅有无线传输与有线传输的混合,同时存在本地与云之间的数据双向流传输。现阶段,物联网技术在暖通空调应用中最明显的优势是对暖通空调数据可以实现实时传输和诊断。物联网技术的应用意味着机房运维人员也应充分学习物联网技术,通过对空调运行数据的监控和管理,将发现空调运行过程中经常出现的问题进行汇总,并预防空调系统出现类似故障造成停机,保证空调系统的正常运行。如图2所示,是
8、引入物联网和AI Brain技术的系统架构。暖通空调运行过程中能源消耗较高,导致居民在使用家用暖通空调的过程中往往非常重视节能环保,而引入物联网与 AI Brain 技术的智能家居不仅能够有效降低空调能耗,还能让空调在使用过程中突破时间、空间的限制。通过小程序就可以实现对空调的启停控制,还可以添加定时开关、自动调节温湿度等智能化功能,不仅让居民生活实现智能化,而且 AI Brain 技术在一定程度上实现了能耗最小化,达到了便捷、高效和节能的目的。案例研究案例基本信息本文选取广东省汕头市某商场为案例。其主要性质为住宅小区附带的商场,功能有购物、观影、休闲娱乐等。建筑地面共四层,地下一层。暖通系统
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