DYZ801 HVAC智慧調(diào)控與柔性用能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

一、HVAC智慧調(diào)控與柔性用能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能與應(yīng)用

       以“注重理論聯(lián)系實(shí)際、強(qiáng)化工程能力訓(xùn)練，培養(yǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)的創(chuàng)新人才”為實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，涉及冷熱源工程、暖通空調(diào)、流體輸配管網(wǎng)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備、建筑設(shè)備與能源系統(tǒng)智能化、大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用等多門(mén)本科專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)、相關(guān)研究生科研實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)企業(yè)用戶定制用于企業(yè)人才培養(yǎng)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)。通過(guò)本平臺(tái)實(shí)驗(yàn)深化學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)理解與學(xué)習(xí)，掌握暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試檢測(cè)的專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

       平臺(tái)以其先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)、豐富的功能模塊及顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程領(lǐng)域的教學(xué)、新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展、科研及社會(huì)服務(wù)提供先進(jìn)的、可拓展的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支撐。

       平臺(tái)致力于開(kāi)展智能優(yōu)化控制、空調(diào)柔性提升、建筑能耗與室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)關(guān)系、柔性調(diào)控策略、溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)中濕度需求響應(yīng)策略等方面的深入研究。通過(guò)結(jié)合設(shè)備性能、節(jié)能潛力及環(huán)境品質(zhì)等多維度考量，為空調(diào)系統(tǒng)在不同環(huán)境狀態(tài)下的運(yùn)行方案及參數(shù)設(shè)定提供科學(xué)依據(jù)。

二、HVAC智慧調(diào)控與柔性用能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成

       實(shí)驗(yàn)平臺(tái)位于長(zhǎng)安大學(xué)北校區(qū)致遠(yuǎn)大廈樓一層，覆蓋4個(gè)房間，總面積約200平方米。平臺(tái)結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、可視化數(shù)字大屏展示，可實(shí)現(xiàn)定風(fēng)量系統(tǒng)、變風(fēng)量系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)的多種運(yùn)行工況（7種基本工況）及控制策略的研究。

       冷熱源系統(tǒng)：該平臺(tái)配備了兩臺(tái)并聯(lián)的空氣源熱泵機(jī)組（一臺(tái)定頻，一臺(tái)變頻），既可獨(dú)立運(yùn)行，也可聯(lián)合工作，以滿足各種冷熱負(fù)荷及運(yùn)行工況的需求。

       空調(diào)末端系統(tǒng)：包括變頻式組合式空調(diào)機(jī)組（AHU）、直流無(wú)刷式風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組以及壓力無(wú)關(guān)型VAV-Box變風(fēng)量箱，為用戶提供多樣化的空調(diào)末端選擇。

       輸配系統(tǒng)：由一次泵系統(tǒng)和二次泵系統(tǒng)組成，兩者均具備變頻控制功能，確?？照{(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及高效輸配。

       蓄能罐：平臺(tái)配備了一個(gè)容積為2.3立方米的蓄能罐，該蓄能罐可與熱泵聯(lián)合運(yùn)行，通過(guò)水系統(tǒng)閥門(mén)的切換，實(shí)現(xiàn)供冷、供熱、儲(chǔ)能、釋能及混合供給等多種運(yùn)行工況。

       附屬設(shè)施：管道加熱器、真空脫氣機(jī)及定壓補(bǔ)水裝置。

       監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：包括上百個(gè)硬測(cè)點(diǎn)和200余個(gè)軟測(cè)點(diǎn)。除此之外還擁有可視化管控界面。

       數(shù)據(jù)交互與控制系統(tǒng)：由動(dòng)力控制、數(shù)據(jù)采集、邊緣計(jì)算及集中管控等部分組成，具備設(shè)備智能調(diào)控、數(shù)據(jù)采集、分析判斷及存儲(chǔ)等功能，通過(guò)運(yùn)行PLC程序與AI智慧算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)HVAC系統(tǒng)的全面智慧調(diào)控與柔性用能。

三、智能控制與柔性用能

       1、負(fù)荷預(yù)測(cè)

       采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）算法精準(zhǔn)預(yù)測(cè)空調(diào)負(fù)荷，多元的AI算法庫(kù)可為特定空調(diào)系統(tǒng)匹配預(yù)測(cè)算法，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度可達(dá)94%以上，為空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制策略的制定提供了堅(jiān)實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐。

       2、AI 優(yōu)化控制

       基于空調(diào)系統(tǒng)歷史用能大數(shù)據(jù)，以COP、PMV和能耗等為約束目標(biāo)，訓(xùn)練AI優(yōu)化算法模型，模型將自動(dòng)感知室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)的變化、自動(dòng)判斷并決策優(yōu)化系統(tǒng)的控制參數(shù)，助力建筑實(shí)現(xiàn)柔性用能，在提高空調(diào)舒適度的同時(shí)，節(jié)約空調(diào)能耗，降低運(yùn)行費(fèi)用。

        3、精細(xì)化管理

       建立空調(diào)能源數(shù)據(jù)精細(xì)化采集網(wǎng)絡(luò)，將空調(diào)系統(tǒng)總能耗拆分到冷熱源、水泵、冷卻塔、風(fēng)機(jī)和末端等分項(xiàng)，將末端能耗拆分到用戶/樓層分項(xiàng)，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)展示空調(diào)用能去向與能效高低，各區(qū)域用能情況更加透明化、精細(xì)化、可追溯化，能源管理更加規(guī)范化?？焖僭\斷空調(diào)系統(tǒng)用能狀況，及時(shí)發(fā)掘節(jié)能潛力，確定節(jié)能方向，提高系統(tǒng)能效。

        4、智慧化運(yùn)維

       “AI專家”替代繁瑣人工，實(shí)現(xiàn)高效低成本安全運(yùn)維。通過(guò) AI 智能調(diào)節(jié)功能，幫助運(yùn)維人員自動(dòng)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式，減少運(yùn)維人員數(shù)量和減輕工作負(fù)荷，提高工作效率。通過(guò) AI算法模型實(shí)時(shí)監(jiān)控空調(diào)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)，變被動(dòng)維護(hù)為主動(dòng)服務(wù)，預(yù)防惡性事故發(fā)生，減少安全隱患，提高設(shè)備運(yùn)行效率。通過(guò)運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)設(shè)備的全生命周期管理，提高物業(yè)運(yùn)維管理水平。

       5、柔性用能

       接入本平臺(tái)的空調(diào)系統(tǒng)可通過(guò)需求側(cè)響應(yīng)的形式參與到“虛擬電廠”計(jì)劃中，轉(zhuǎn)“源隨荷變”為“荷隨源變”，實(shí)現(xiàn)柔性用能，削峰填谷，緩解電網(wǎng)壓力，降低用電成本，減小空調(diào)設(shè)備初投資。

       6、靈活化場(chǎng)景匹配

       能管系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計(jì)方式，可以根據(jù)不同項(xiàng)目需求靈活搭建應(yīng)用系統(tǒng)，適用于各類場(chǎng)景下的空調(diào)系統(tǒng)能源管理，兼容 Modbus、BACnet、OPC等各類通訊協(xié)議和接口。涉及的常見(jiàn)場(chǎng)景包含：公共建筑（辦公樓、商場(chǎng)、學(xué)校、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等公共場(chǎng)景）、工業(yè)建筑（生產(chǎn)制造車(chē)間、倉(cāng)儲(chǔ)物流園區(qū)等工業(yè)建筑）和居住建筑（住宅小區(qū)、酒店、公寓等居住場(chǎng)所）的空調(diào)系統(tǒng)能源管理/節(jié)能改造項(xiàng)目。

四、平臺(tái)優(yōu)勢(shì)與展望

       預(yù)留接口與可擴(kuò)展性：本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)預(yù)留有冷熱源及控制接口，為未來(lái)系統(tǒng)拓展、效能提升及開(kāi)發(fā)新的控制策略和算法模型提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

      科研成果轉(zhuǎn)化與項(xiàng)目落地：平臺(tái)專注于公共建筑集中空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)積累、學(xué)習(xí)與深度挖掘，將空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行基本原理、工程師的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)和歷史運(yùn)維數(shù)據(jù)融入AI算法中，進(jìn)行多種HVAC和AI算法模型訓(xùn)練，完成不同工況調(diào)試。通過(guò)機(jī)器理解與深度學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)、優(yōu)化得到不同環(huán)境狀態(tài)下空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行方案及參數(shù)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)智慧和柔性用能，為科研成果轉(zhuǎn)化及項(xiàng)目落地提供有力技術(shù)支撐和調(diào)試平臺(tái)。      

       教學(xué)資源建設(shè)與行業(yè)推動(dòng)：平臺(tái)將持續(xù)豐富配套教學(xué)資源，完善并提升實(shí)驗(yàn)的自由度和開(kāi)放性，促進(jìn)行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合、智能化轉(zhuǎn)型及人才培養(yǎng)模式的更新；同時(shí)，推動(dòng)教育創(chuàng)新、科研發(fā)展及產(chǎn)業(yè)升級(jí)，為建環(huán)專業(yè)的新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展提供先進(jìn)的、可拓展的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支撐。