VRV空调计量监管系统标准解决方案.docx

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VRV空调计量监管系统标准解决方案

VRF空调计量监管系统

标准解决方案

2016年1月

1行业背景

1.1行业现状

随着能源的日益紧张，以及燃烧矿物燃料带来的社会和环境问题的日渐突出，国家对节能工作的重视程度不断提高，积极推动“建设节约型社会”。

教育部也积极响应国家号召，随着节约型校园建设的提出，高校节能工作也在全国各地蓬勃开展起来。

高校作为培养高素质人才的摇篮，提倡节约的意义也就显得更加重大而深远。

随着节约型校园建设的深化推进，对VRF空调等用能设施的能源精细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”的空调管理方式，一方面给物业管理人员带来极大的工作压力，无法实现“合理使用、及时检修、温度适当、杜绝浪费”的精细化空调管理要求；另一方面，作为学校能源管理部门也缺乏准确、自动掌握VRF空调用能数据的手段，从而无法对VRF空调进行相关的能源管理工作。

因此亟需一套VRF空调监管系统进行上述内容的管理。

1.2VRF空调系统介绍

VRF空调系统由室外机、室内机和冷媒配管三部分组成。

一台室外机通过冷媒配管连接到多台室内机，根据室内机电脑板反馈的信号，控制其向内机输送的制冷剂流量和状态，从而实现不同空间的冷热输出要求。

VRF空调系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。

其控制系统由厂家进行集成，因此无需进行后期开发，多数厂家更在其产品基础上推出了多种功能齐全的智能控制系统，用于大型楼宇的集中管理，相对传统中央空调，其集控的设计、施工、使用更加便利，功能也更人性化。

VRF虽然名为“变冷媒流量”，但其运行原理不仅止于对冷媒流量的控制。

现今的VRF空调系统对输出容量的调节主要依赖于两方面：

一是改变压缩机工作状态，从而调节制冷剂的温度和压力，以此为依据又可分为变频系统和数码涡旋系统二种；二是通过室内、外机处的电子膨胀阀调节，改变送入末端（室内机）的冷媒流量和状态，从而实现不同的末端输出。

相对于传统冷水机组，该系统自成体系，基本无需后期的复杂设计，运行管理也极为便利，可算是空调中的“傻瓜机”。

基于以上原理，该系统在应对大楼的加班运行时，灵活节能的特点尤其突出，因此在办公建筑中应用相当广泛。

VRF空调系统是在电力空调系统中，通过控制压缩机的制冷剂循环和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。

其工作原理是：

由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机输气量，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒适性，并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。

VRF空调系统具有明显的的节能、舒适效果，该系统依据室内负荷，在不同转速下连续运行，减少了因压缩机频繁启停造成的能量损失；采用压缩机低频启动，降低了启动电流，电气设备将大大节能，同时避免了对其它用电设备和电网的冲击；具有能调节容量的特性，改善了室内的舒适性。

VRF空调系统具有设计安装方便、布置灵活多变、建筑空间小、使用方便、可靠性高、运行费用低、不需机房、无水系统等优点。

2系统介绍及框架描述

2.1系统概况及功能介绍

VRF空调监管系统是一款以监控空调运行参数为手段，以空调节能运行管理为目的的Web化系统，通过在线监测空调运转模式、室内温度、设定温度、电量等运能参数，并进行周期采集，进而对数据进行统计、分析，在此基础上建立一套相应的空调节能管理模型，通过配以集中控制、强制节能、节能短信报警等全方位节能预警手段，最终达到在线空调的节能运行管理。

该系统支持标准的楼宇自控网络通信协议，如BACnet等，支持OPC工业标准协议。

遵循国家机关办公建筑和大型公共建筑导则及国家其它有关标准要求，是一款具备标准化、开放式的空调节能管理系统。

通过建立空调分户计量的方式，对空调进行精细化控制和管理，旨在实现“节能清晰化、数据可视化、管理数字化、分析图表化、能耗指标化、消费合理化”的能源监管要求，达到节能和提升能源利用效率的目的。

VRF空调计量监管系统主要分为4块功能，分别为状态检测、集中控制、节能管理、故障预警。

状态检测主要包括KPI指标、运行状态分析、每日运行状况统计，实现对VRF空调系统运行参数的实时监测，并可对各空调的能耗信息分别按照年、月、日进行分析，并提供分析图表，对各空调的能耗信息按照建筑及部门进行分类统计，以报表的形式导出或者打印其统计信息，为管理者提供节能依据。

集中控制主要包括空调集中监控、楼层房间空调监控、内机实时监控，实现对各空调实现实时监控，全网络WEB实时并图形化展示现场实时参数。

比如：

房间温度、空调的实时功率、空调的耗电量、以及空调的状态等信息；同时也可以发送操作指令，远程控制空调的开关、温度、风向等。

节能管理包括节能模式及节能模式运行效果，通过节能管理可对各空调通过网络远程设置时间及温度策略：

根据实际工作设置空调使用的时间段，不设置的时间段禁止使用，具备加班功能；根据季节分制热温度和制冷温度；下发到控制器本地保存，控制器根据相关策略控制空调的节能运行。

故障预警能对运行时出现的故障问题进行收集，用户可通过多种方式配置各空调节能模式，通过空调功耗模型匹配法及时发现异常情况，通过Email和短信提醒用户解决问题。

本系统提供的这些功能可以更好的帮助管理者管理能耗信息，提供详细的报表服务，让能源管理变得更加轻松。

同时本系统还提供多种节能措施，是节能管理者理想的帮手。

2.2系统方案配置

美的空调，通过RS485连接空调和支持BACnet协议的智能数据采集器。

智能数据采集器（SmartLink）通过BACnetOPCServer软件扫描空调控制系统的变量，并通过OPC隧道服务和服务器平台进行数据交互。

系统从架构上分为三个层次：

第一层为现场监控层，主要通过SmartLink智能数据采集器实现VRF空调的运行数据采集和控制指令下发，并且实现现场空调机组运行业务的闭环管理，这部分工作主要由基建商完成。

第二层为通讯管理层，通讯管理层的核心是SmartLink智能数据采集器，SmartLink智能数据采集器通过BACnetOPCServer进行通讯协议转换，并通过OPC隧道服务借助校园网与服务器进行数据交互，同时智能网由也是空调楼宇管理端的重要设备。

第三层为系统管理层，VRF空调计量监管系统基于互联网技术、采用B/S软件架构，对VRF空调进行科学化的精细管理和有效控制，完成VRF空调计量监管的各项业务运行及管理的操作。

2.3业务管理流程

VRF空调计量监管系统的业务流程分为采集监测、运行管理、智能控制三个部分。

采集监测部分主要由SmartRouter将采集数据上传至服务器。

平台通过全校空调KPI、楼层空调监管、空调运行监控等功能对VRF空调进行实时监测。

运行管理主要包括空调能效管理、空调能耗分析、节能模式分析及空调故障预警，通过这些功能能对空调的运行数据进行统计分析，并能够按建筑或者按部门进行数据对比分析，生成统计报表。

根据空调故障预警信息可以及时维修或排除故障。

智能控制主要包括即时控制及节能模式运行。

通过平台即时控制功能既可以对空调进行单机控制，也可以对空调进行批量控制；通过设置工作模式、开关机时间、温度限制可以生成不同节能模式策略，对相关空调配置相应的策略并运行节能模式可以有效的控制空调的使用时间及温度，从而在保证了空调的正常使用的同时节省了电能的消耗。

3方案描述

VRF空调监管系统是一款以监控空调运行参数为手段，以空调节能运行管理为目的的Web化系统，通过在线监测空调运转模式、室内温度、设定温度、电量等运能参数，并进行周期采集，进而对数据进行统计、分析，在此基础上建立一套相应的空调节能管理模型，通过配以集中控制、强制节能、节能短信报警等全方位节能预警手段，最终达到在线空调的节能运行管理。

系统特点如下

节能管理：

通过系统配置的智能技能策略，管理空调的使用状况，让空调在合理用能范围内发挥最大价值，杜绝浪费。

远程锁定：

通过空调自带的锁定功能，可以强制控制现场空调运行状况，锁定控制面板，防止擅自操作。

界面易用：

通过模拟空调实际控制面板，在系统中提供仿真化状态监测和控制操作。

灵活调整：

提供即时的开关、模式调整、温度设定等操作，以最高优先级进行临时控制。

3.1KPI指标

集中监测最近和实时的环境气候信息，综合统计和空调相关的各种KPI指标，为管理人员提供集中式的汇总数据。

3.2空调集中监控

集中控制和远程操作是本系统的重要特点，通过该部分功能可以达到对空调批量操作、统一管理、高效运转等目标要求，为更好的做好空调节能和管理工作提供支撑。

针对楼群、楼、楼层、房间等，通过集中控制可以对所属空调的开关状态、设定温度、运行风向、节能命令、遥控开关等进行批量远程操作，另外，可以查询待滤网清洁的空调信息，配合操作命令进行批量清洁。

3.3楼层空调监控

显示该楼内每层空调使用的总体状况，每层楼的空调运转汇总信息和能耗信息。

在分楼层分管的现场管理体制下，该功能提供了现场人员工作的数据保障。

3.4楼层房间空调监控

显示该楼层结构俯视图，每个房间内温度显示颜色体现了该房间内设定温度与实际温度是否相同，如：

若为蓝色，表示设定温度与实际温度一致；若为红色，则表示实际温度还未达到设定温度，空调还在继续运转。

鼠标移动到具体房间，显示该房间当前耗电信息、设备运行信息等。

用户操作时每个房间会加亮显示，可以方便进入到具体的房间或内机进行单独操作与控制；

3.5内机实时监测与控制

通过平台监测显示内机当前运行参数信息，同时模拟内机面板和各控制状态按钮，更加逼真的对远程内机的开关状态、运转模式、设定温度、风向等进行控制；

3.6运行状态分析

对内机72小时运行状态进行分析，生成72小时运行状态（如制冷、制热、通风、关机、离线等）及温度（室内温度和设定温度）关系图；

3.7每日运行状况统计

对内机任意年月逐日运行状况进行分析，生成月逐日运行状态（如制冷、制热、通风、关机、离线等）图；

3.8故障预警信息

对内机任意年月节能预警信息和故障信息进行统计。

3.9建筑能耗统计

建筑能耗统计可以对该建筑的能耗进行按年/月/日进行统计，并将统计结果导出保存分析。

3.10建筑能耗分析

建筑能耗分析用柱状图直观的显示了各建筑的能耗情况，并可对能耗进行同比或者环比的对比，分析其中变化的原因。

3.11部门能耗统计

建筑能耗统计可以对该部门的能耗进行按年/月/日进行统计，并将统计结果导出保存分析。

通过该功能可以实现各学院之间的空调用能核算。

3.12部门能耗分析

部门能耗分析用柱状图直观的显示了各部门的能耗情况，并可对能耗进行同比或者环比的对比，分析其中变化的原因。

3.13节能模式

空调节能管理主要提供建立空调节能模型并对空调下发的功能，主要包含节能策略配置和节能模式下发两方面内容。

其中，节能模型策略中提供强制节能附加功能，配合国家空调节能要求，即制冷温度不能低于26度，制热温度不能高于20度，当选择强制节能时，该模型下所关联的空调遥控温度命令开启（即不能在终端进行温度调节），同时将空调温度置成节能模型所设强制温度，并将节能命令关闭；当取消或没有选择强制节能时，将该模型下所关联的空调遥控温度命令关闭（即可以在终端进行温度调节），并将节能命令打开；当删除节能模型时，将该模型下所关联的空调遥控温度命令关闭（即可以在终端进行温度调节），节能命令置为关状态。

节能模式配置功能可以对不同区域空调进行不同策略的配置，使其按照策略的内容工作，达到降低能耗的目的。

3.14节能模式运行效果

空调节能运行主要是对部门空调当前节能运行情况进行分析提醒的模块。

为了帮助部门更好的实现和改进空调节能工作，需要从根本上对部门空调节能情况进行深入分析，本部分主要完成对各部门以月为单位进行总体空调和单体空调能耗对比分析，生成分析图，给出最大值、平均值和最小值。

为了帮助部门更好的做好和改进空调节能工作，需要从根本上对部门空调节能情况进行深入分析，本功能主要完成以下工作：

1.对各部门违反节能模式的情况进行分析，生成违规空调各部门所占比例图；

2.对部门下违规空调具体违反的策略进行分析，生成各违规策略比例分布图；

3.对不同部门所属空调各节能模式及违规分布情况进行分析，生成比例分布图；

统计处各部门空调总计、违规空调总计和违规率等信息。

3.14.1中央空调计费系统

3.15                    中央空调节能计费管理系统 

一、系统简介

    1、中央空调当量能量计量装置是指在符合一定设置条件下通过间接计量，并按间接计量值的计算能量在总计算能量中所占的比例分摊集中空调的总耗能量的装置。

根据间接计量方式不同，可分为有效果计时型、定流量温差型和定风量温差型三大类。

我们一般选用效果计时型，达到收费、节能目的，同时性价比高，可靠性高，维护成本低。

  2、中央空调当量能量计量装置是指基于能量守恒原理设计制造的，有配对温度传感器、流量计和能量积算仪（或能量计算器）三部分组成的能量计量装置。

根据流量计类型主要有三大类：

机械式、电磁式和超声波式。

该能量型计量装置，计量更精确，但设备成本较高，用户可根据实际情况选择。

    3、时间型中央空调计费系统是基于中央空调计算机监控系统的开发及应用。

结合了监控系统的监测及控制优势，更大程度满足用户对中央空调系统的节能需求；计量并监控，真正意义上实现物业管理的智能化。

二、系统架构图

三、主要功能

 1、温控器开、关控制；

 2、室内温度设定、显示；

 3、手动或自动控制风机三速；

 4、制冷、制热及通风模式设定；

 5、时钟功能；定时开/关机功能；睡眠功能；

 6、低温保护功能；

 7、风机是否受控设置功能；

 8、强制运行模式。

根据输入口状态，决定运行模式；

 9、温控器群控（联网型）；

 10、显示空调计费（联网型）；

 11、功能强大集成度高，计量与监控有机结合，更大程度满足用户的各种需求。

 安装方便成本低廉，在温控器基础上实现计量功能，一步安装到位。

操作简单查询方便，在网络温控器上直接操作，数据查询一目了然。

 四、产品特点

 1、全电子设计，性能稳定，可靠性高

 2、电子测温、单片机自动控制，控温精度更高，更节能

 3、大屏幕液晶显示，外形美观时尚

 4、液晶显示内容划分了不同区域，显示更加清晰；

 5、提供定时启停功能，简化日常操作

 6、提供联网功能，可以在控制中心设定和控制盘管工作状态

 7、提供多种节能管理模式，可以由外部设备触发或控制中心启用

 8、精确计量冷水阀门打开时间和风扇在各档工作时间，提供精确、灵活的空调计费方式

 9、均采用本地220VAC供电，安装简单

 10、外壳采用ABS阻燃材料、安全可靠；

五、联网结构

     每32个温控器通过总线连接在温控器网关， ，每个网关配套规定数量温控器。

同时主干网可以通过网络路由器对其网络进行分支，采用集散系统,现场控制域内的通讯总线为无主式的,点对点同层通讯；结构直观简单，使用快捷、方便；

 六、模块式设计

     系统设计有操作站至控制器，完全是根据控制点的数量及功能而定。

而数量方面，可随日后控制点的改变而随意更改而绝不影响目前的运作。

而每一个控制器也是多功能的，他可以任意调校以达到控制不同的设备。

 七、科学设计

     1、采用分散式设计，整个系统的基础为不同的控制器联网，控制器的位置完全取决于设备的位置，不受任何其他限制，从品质管理方面开始，符合ISO9000的标准。

     2、设计上具有开放性，方便系统集成。

它的集成设备和第三方接口界面设计，可与其它厂家的设备联上，使它成为整套楼宇建筑管理系统的一部分。

 八、可靠性高

     1、系统采用采用分散控制、集中管理的结构，即使系统网络某一部分的控制器或线路受到损坏，也不会影响整个系统的动作，系统亦会即时对故障区或发出报警指示。

即使中央控制站出现故障，现场的各个控制器也能正常工作，系统还能够继续运行。

    2、本系统的全部传感器、执行器、变送器、以及计算机均选用名牌产品，性能优异，可靠性高，节能效果突出。

     3、系统通过对风机盘管的控制，控制出风量及温度设定值：

根据实际施用情况起动风机，可以大大节省电量、水量、蒸气量，以求达到更高的经济效益。

     4、系统控制显示功能包括（密码系统，控制点摘要，控制点报警，系统的节能控制状况，控制点历史，趋势记录，重要被调参数的动态显示）

 九、软件系统

     本软件为风机盘管温控器配套软件，能够实时监控各监控房间的温度、风速、阀门状态等，能够完成对网络的配置管理和维护图形软件：

现场仿真显示温控器的状态，用户可随时任意选择需要温控器进行控制。

同时根据用户实际使用的时间进行当量计费，实现整体计费功能。

具体功能如下：

     1、趋势记录：

可分为历史和动态两种.动态图形趋势同时显示多个点,采样速率5秒～3分钟。

历史趋势同时显示多个点，采样速率10秒~1小时.

     2、时间、事件触发程序:

在使用时，用以触发系统及各点的报警,启动相互作用程序.安排设备工作时间等

     3、报警管理：

当监控点设备发生故障时，计算机透过音效卡与音箱发出警报声，并在屏幕上闪烁红色警报标志。

     4、监控资源丰富：

反应实时：

所有监控点数据在数秒钟之内全部传输完毕。

     5、系统稳定：

数据库后台采用SQL数据库，运行稳定良好，可靠性高。

     6、串并联多台单元式智能控制器:

 监控各空调设备之状态，构成完整的空调监控系统。

可按分布式控制或集中式控制。

可作远距离监控或跨区域传讯。

     7、监控系统人机界面：

图形化显示及操作、动态的工况显示、弹出式声、图报警、完整的历史记录。

     8、报表数据图表合一：

提供监控状态记录查询功能，查询记录经过滤形成报表输出，生成条形图、饼形图，线性图等。

     9、实时监控：

通过智能控制器通讯接口，实时监控空调的运行状态参数，并可远程设置与开关空调。

通过电脑对中央空调的主机和管道系统设备的各类参数进行远程集中监控，如温度、湿度、压力、电流、开关信号等。

     10、远程控制：

配合相应的软硬件，可以通过电脑对设备进行远程控制，实现设备管理的自动化、合理化、提高效率，节约维护成本。

     11、历史存储：

各类参数可作为历史记录存储在数据库中，以供后期查询，分析，统计。

存储时间，状态，可根据用户需要自定义设置。

     12、集中监控：

对设备环境进行集中监控，在无人值守的环境下保证设备的正常运行。

可利用网络在不需要人为干预的区域另行架设观视点。

     13、现场仿真：

以现场配置图为背景，实时显示各监控点之数值与状态。

并可点选查看详细资料 。

监控点位置及对应设备可根据现场实际要求自定义。

     14、走势曲线：

根据历史存储记录，可以自动生成各监控参数的历史运行曲线，并可打印于打印机上或令存为图片文件保存。

     15、实时警报：

当监控点设备发生故障时，计算机透过音效卡与音箱发出警报声，并在屏幕上闪烁红色警报标志。

通过设备状态表显示颜色，通知工作人员故障设备地址以及运行参数。

     16、数据重构：

对系统需要的项目指标进行确认的功能。

利用该功能，用户可以选定拟建数据库的指标项。

如果具有特殊要求，可以对指标进行修改、添加，从而满足了用户灵活构库的需要。

     17、复合查询：

用户可设置多个查询条件，查找目标信息。

     18、节能运行：

系统根据用户设置开关设备要求，自动切入节能运行状态，准确的实时启/停次序及提供特别启停操作

     19、全部启/停设备：

系统可以根据用户需要全部启动或停止所有设备

     20、数据输出：

所有表格数据，查询结果均可输出为 Excel 文件。

     21、密码保护：

多位操作人员安全管理密码LOGIN功能。

     22、运行计费：

系统保存每个监控点开机时间，可作为计费参数。

     23、区域管理：

系统根据用户需要可设置监控点区域，分区管理，提高系统利用率。