论物联网与云计算在中央空调行业方面的应用


  随着时代的进步,人们生活水平与生活态度的改变,空调的普及率越来越高。如今,大型公共建筑的中央空调系统已经成为社会经济粗放型发展,能源浪费巨大的集中体现,因此,研究空调系统的节能降耗问题具有重要意义。目前针对建筑物空调系统的节能研究,大部分都集中在空调系统的单一设备节能控制上,缺乏系统性解决方案。海尔公司的无氟变频物联网空调面世,标志着中国制造业在全球的地位从制造者到研发者的开始转型。而同时,云计算作为智能网络化控制计算模式的新发展,以其卓越的分部式、并行网格化计算,及大量富有弹性的计算、存储资源等特点为大型中央空调系统的节能运行管理提供了更加广阔的发展空间。本文将就物联网空调借助云计算在中央空调设备中实际运用的可能性进行探讨。
  【关键词】物联网中央空调 中央空调云智能控制系统
  目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为我国能源消耗的三个“耗能大户”。随着高楼大厦楼层层高的不断递增、以及人们对居住舒适度要求的大幅度提高,建筑能耗呈现急剧上升的趋势。
  21世纪前20年是我国建筑业的鼎盛期,到2020年全国建筑面积将接近2000年的2倍。但是按照目前的建筑业发展现状,不仅既有近400亿平方米建筑的99%为高耗能建筑,而且新建建筑的95%以上仍属于高耗能建筑。到2020年我国建筑总能耗将达到10.89亿吨标准煤,超过2000年的3倍。如此看来,建筑能耗状况已经成为牵动社会经济发展全局的重大问题。
  建筑能耗约占全社会总能耗的30%。其中最主要的是建筑采暖和空调,两项合计可占到全社会总能耗的20%。由此可见,中央空调的节能降耗是全面建筑节能问题的重中之重。
  在此,由我来结合所在企业目前自主研发的研究成果,谈谈未来中央空调设备与物联网、云计算相结合方面的一些看法。
  1 物联网空调的概念与第一台物联网空调的面世
  物联网(The Internet of things)简单点来说,就是“物与物相连控制的互联网”。物联网包含了三个基本的要素,搭载在物品上的传感器、用于传输和存储信息的网络系统以及安装了应用软件的终端设备。
  物联网不仅仅是个概念,而是已经在我们工作或生活中体现出来,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网的基础上延伸和扩展的网络,而且其用户端延伸和扩展到了任何物与物之间进行信息交换和通信。
  利用物联网的这些特征,可以建立起包括空调机组、空调用户及室外环境的物联网,从而实现空调系统的管控一体化,达到高效管理和节能运行的目的。
  2010年4月,海尔集团宣布,全球首台具有智能安防、远程运行监控、管理等功能的物联网空调在青岛海尔空调研制成功。这是全球首家空调企业在物联网技术方面的成功应用,也是中国空调业影响世界的一次创新之举,它不仅革新了人们传统的生活方式,成为人们生活中智能、安防的绿色管家,更是掀起了全球空调业在信息化技术应用革命中的一次新浪潮。
  不论身处何时何地,只需通过网络,与家中物联网空调轻松互联,便可视频监控家庭安全、进行无线温控管理;还可通过网络进行无线监控,调节空调运行状态;物联网空调还可提前发现空调异常,自动联系售后服务;此外,物联网空调还可随时将空调耗电量、室内外的温度差等报告用户。
  随着信息化建设在家电领域的逐步深入,作为继互联网之后下一个万亿级信息产业的“物联网”也开始从战略高度走向了产业化应用。家电业相关专家也表示,随着物联网国家标准体系建设工作的正式启动,物联网发展已驶入快车道。
  物联网科技在空调上的应用,突破了产业的发展瓶颈。从根本上改变了空调温度调节器的角色局限,实现了安防、监控、温控、自检等多项智能化功能,极大地满足了消费者多元化的生活需求,创造出一种全新的、高附加值的未来生活方式。
  2 物联网空调技术在中央空调系统的应用及其意义
  中央空调系统由主机与末端系统构成。主机一般为室外的大型空调箱机组;末端一般采用室内风机盘管机组,而温度控制通过室内安装的温控器进行调节。
  随着现代化社会人们生活方式的多样化,用户对建筑的功能诉求也越来越丰富,家居、办公、娱乐、健身、会议等等,都要在同一建筑里实现。现代建筑多样化的功能诉求最终的结果便是能源的浪费,而此类大型复合型建筑多数是使用的中央空调系统。
  中央空调系统在设计时,是按照建筑的最大用能需求来选配风量的,而在实际运行过程中,中央空调系统大部分时间是在较低的负载状态下运行的。
  复合型建筑中各组成部分对中央空调的需求是完全不同的。商场一般使用时间为白天至傍晚,且由于人流较大,制冷需求偏大,制热却偏小;会议中心多为临时性使用,大部分时间为空置,对中央空调需求量时高时低;酒店为保证住客的舒适度,需要空调机组24小时不间断运作,且需要低噪音、低功率的温柔供给;会所、棋牌室等的营业时间多在夜晚,部分甚至通宵;办公室则需要根据是否加班决定不同的空调使用时间。如此复杂的空调能耗需求实现,没有功能完善的分区调控,中央空调系统最现实的运行模式就只能是按照某个建筑区域用户的最大需求全负荷开启,最终导致业主无法根据建筑功能的不同而采取分时分区的控制。
  那么,物联网空调能做到什么?又如何通过物联网空调的引入解决节能降耗的问题呢?
  物联网三要素,在智能手机遍布、互联网极为发达的现今,最关键的便是传感器设备这一项了。
  通过室内与室外的各类传感器搭载与联网,将各自得到的数值传输到控制中枢,由控制中枢进行数据分析,智能化管理PM2.5过滤组件、温控组件的操作,根据人体体感最适宜的温度、室内外温差、时间分布等多项状况,依据事先设定好的判断条件(如室内外温差大小、室内当前温度、室内外PM2.5污染物差、医院病房微生物病毒状况等)对相应设备(中、高效过滤器、PM2.5过滤器、新风机组等)的调节,对温度、湿度、负离子含量等进行监测、控制、记录,实现分散节能控制和集中科学管理,为建筑物中的工作人员提供安全、舒适、经济、高效的工作环境和方便的管理手段,提高管理的科学性和智能化水平,减少机电设备运行产生的能耗并降低运行管理成本。