中央空调应用AI管理，破局工业高能耗之困

　　近年来，随着我国经济的快速发展，能源消耗总量也随之提高，其中工业领域能源消耗占比较高。在“双碳”目标要求下，国家陆续出台了一系列政策来加快推进工业领域的绿色低碳转型与能效提升：

　　2022年1月，国务院印发《“十四五”节能减排综合工作方案》，明确到2025年，全国单位国内生产总值能源消耗比2020年下降13.5%，能源消费总量得到合理控制，并部署了十大重点工程，其中包括：推进新型基础设施能效提升，加快绿色数据中心建设；引导工业企业向园区集聚，推动工业园区能源系统整体优化和污染综合整治等。

 

　　2022年6月，工业和信息化部、国家发改委等六部门联合发布《工业能效提升行动计划》，明确到2025年，重点工业行业能效全面提升，数据中心等重点领域能效明显提升，绿色低碳能源利用比例显著提高，节能提效工艺技术装备广泛应用，标准、服务和监管体系逐步完善，钢铁、石化化工、有色金属、建材等行业重点产品能效达到国际先进水平。

 

　　2022年8月，工业和信息化部、国家发改委、生态环境部印发《工业领域碳达峰实施方案》，明确到2025年，我国规模以上工业单位增加值能耗较2020年下降13.5%；确保工业领域二氧化碳排放在2030年前达峰；提出六大重点任务，包括深度调整产业结构、深入推进节能降碳、积极推行绿色制造、大力发展循环经济和加快工业绿色低碳技术变革等。至此，政策已从产业布局、技术变革、重要行业等维度为工业领域实现碳达峰划定“时间表”和“路线图”。

 

　　工业领域碳达峰任重道远

　　工业作为我国经济增长的重要引擎，同时也是我国能源消耗和碳排放的主要领域。数据显示，截至2021年年底，我国工业能耗总量以及碳排放总量在第二产业中占到三分之二，在我国能耗总量以及碳排放总量中亦占到三分之一，随着国家“双碳”政策驱动，工业企业的节能降碳成为了一道“必答题”。

　　工业领域实现双碳目标并非易事，据资料显示：工厂建筑平均能耗达到了130千瓦时/平方米，其中，空调、采暖及热水系统占建筑运行能耗的50%，高能耗企业大头是制冷的消耗。

 

　　在工厂生产过程中，制冷站的耗电占工厂运行总能耗的相当大比例。高耗能企业能耗大：电子芯片工厂制冷站能耗约为工厂总能耗的18~25%；食品和饮料行业工厂制冷站能耗约为工厂总能耗的30~35%；汽车制造行业工厂制冷站能耗约为工厂总能耗的10~15%。由于缺乏节能投资资金和节能咨询服务，沉重的能耗费用使企业的成本大大提高，并造成电力供应紧张。

 

　　长期性、系统性、动态性是工业重点领域节能降碳的基本特征，并贯穿产业转型升级全过程。从目前情况来看，节能降碳重点领域中的大能耗企业节能减排压力最大、存在难点最多，主要表现在能源利用率、节能力、数字化能力、技术革新能力等方面仍然比较低，发展和转型面临着技术和资金瓶颈。

 

　　想要如期实现双碳目标，工业领域的根本思路在于创新。“十四五”规划提出，“以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革”，鼓励数字经济与实体经济相融合，为工业领域低碳工艺革新提供新的实现路径。

 

　　技术创新助力工业领域碳达峰

　　在此背景下，如何利用新技术将节能降碳与高质量发展有机融合，成为工业领域的重要课题。在积极探索绿色低碳发展之路过程中，我国工业企业节能降碳广泛存在靠人工、凭经验、无数据可依等难点，导致浪费高、不节能、无智能等问题产生。

 

　　近年来，为推动工业低碳化转型升级，我国已有不少企业积极布局，加快低碳、零碳、负碳等领域的技术升级，并为行业提供诸多有价值的参考成果。

 

　　中央空调系统节能措施

　　目前中央空调节能主要包括以下措施：采用高效的设备，包括主机、水泵、风机等。优化系统设计以减少系统阻力；降低风水输送能耗；定期维保、清洗除垢提高换热部件换热效率；热泵技术，利用自然能源；冰蓄冷、水蓄冷技术，移峰填谷，错峰用电；控制管理节能，根据负荷按需供给，但是单独采用以上这些节能措施所产生的效益微乎其微，想要如期实现双碳目标，降低工业领域中央空调系统碳排放的根本思路还在于创新。智慧节能技术，为工业领域低碳革新提供新的实现路径。

　　智慧节能技术主要应用在综合管理节能领域，采用自学习、自进化、自适应技术，确保中央空调机房设备安全、可靠、高效运行。智慧节能技术是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量，正逐步运用于各领域，并为各领域带来革命性的变革。人工智能在中央空调节能领域的应用，正对中央空调管理节能效果带来巨大的飞跃。据案例数据显示，节能率达15~50％。在节能减排形势日益严峻和行业竞争日益加剧的当下，这些技术的应用必然为政府事业或企业单位带来巨大的示范效益和经济效益。

 

　　01、智慧节能技术控制对象

　　针对原有中央空调系统，智慧节能技术需要增加AI智能，增加主机冷冻水出水回水温度传感器、冷冻水压差流量传感器、冷却水出水回水传感器等。如果冷冻泵、冷却泵没有变频器，增加冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机变频器。原有中央空调系统不需要任何改动。

 

　　02、中央空调系统的节能空间

　　中央空调设计按照全年最不利环境工况、最不利使用工况并留有一定余量进行负荷设计，而空调年平均使用负荷约占设计负荷的60％。制冷主机输出制冷量会跟随负荷变化自动进行调整，但输配系统中的水泵并不会根据负荷自动调整流量，造成了大流量小温差的现象。如果全年全天满负荷运转，那么水泵的运行能耗占系统的能耗的约20％，但在年均负荷60％的情况下，水泵能耗占总能耗可达50％（水机的能耗会自动调整）。综上可见，中央空调存在巨大的节能空间。

 

　　03、智慧节能技术如何实现系统节能

　　智慧节能根据系统效益最优原则进行节能控制，降低冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机的综合能耗。根据建筑内冷量的需求，及外部气候的变化采用自学习、自适应优化技术，主动调节冷冻水出水温度和流量，冷却水温度重设计，降低两器温差，使冷机系统能效（EER）不断进化到最高能效段。负荷的变化自动实现制冷主机加减机和调整冷冻水泵频率，以实现节能。通过能效决策和系统优化，ECR可实现空调系统节能15%以上。

　　智慧节能技术，理论上不但可以达到节能节电的效果，从长远看更有助于提高中央空调系统运营水平，减少维护管理人员和大量开支，规避过往暖通领域对于中央空调系统运维管理人员依赖度极高，而管理人员多为非暖通专业人员的痛点难题。

　　基于智慧运维、AI调节、按需供应核心技术研发的暖通智慧管控系统（数智化平台）正在解决这个问题，通过AI数据驱动+优化控制算法，为提高工业领域中央空调能源利用率，减少浪费，空调系统节能率平均达到22%。譬如，在一个大型的新能源工厂中，系统一年就能为客户节省2000多万度电。

 

　　与合同能源管理模式相结合

　　“智慧节能系统”结合人工智能、5G、大数据与云计算、物联网的应用，为中央空调运营提供了一套综合管理的服务模式，实现了中央空调全面智慧化、数字化与综合化的管理。目前，“智慧节能系统”已实现大型工厂园区智慧化的运维调控，帮助大能耗的电子、钢材、化工、新能源、医药、汽车、酒店、大型办公楼等中央空调系统实现了智慧化的综合管理与节能减排。“智慧节能系统”通过互联网、人工智能的运用，使运行节能率达到15%~40%，极大地减轻了企业能耗，为企业节省了管理及人员成本，实实在在给企业带来了效益，减轻了负担。

 

　　在科技界与产业界的联合下，未来将有更多企业借助技术升级来提高工业能效，实现深度节能降碳。这不仅符合我国自身发展利益，也有助于与全球气候治理形成良性互动，对实现“双碳”目标并最终推动我国经济社会高质量发展具有重要意义。