基于智能物联开关用电数据的行为节能策略研究——以中央空调为例

赵丽昆 李建文 王月雷 胡骏

（昆明医科大学第二附属医院，云南昆明 650000）

0.引言

医院作为提供医疗服务的场所，不仅需要提高自身的医疗水平，还需要提供舒适的就医环境，医院空调系统对于维持稳定舒适的就医环境起到了至关重要的作用。在满足医疗卫生和病人就医要求的前提下，需要采取有效的途径和措施来减少能源的消耗，从而实现社会利益的最大化。目前的中央空调控制技术还以分散控制为主，每个控制器只能监控其所控制的中央空调机组的状态，这不仅不利于整个系统的智能管理，而且浪费能源[1]。

采取相关的措施促进空调降低能耗，也有利于促进医院的收支平衡，减轻其在运转层面上的经济成本。提高医院空调的使用效率、降低能耗；促进资金的合理分配，避免资金浪费在医院非主营功能的其他支出项上。

1.技术改造及实施方案

1.1 医院用电情况调查

后勤服务中心人员多次到各现场调研和发放问卷调查、开专题会议讨论。在所管的区域内，寻找相应设备改造升级，杜绝浪费现象发生，从而把节能工作做到最好。通过调查可以看出我院各个部门/科室均有专人负责节能降耗，制定了相关的节能降耗制度，但在落实过程中还有诸多不尽人意，如用电不规范、夏天空调房间温度设置过低、空调长期开着等情况存在。最终，以中央空调系统为切入点，了解自学习智能物联开关及市场情况，制定后续分体节能方案方向。智能物联开关应用于用电主体设备的远程管理、电量监测、工作状态管理与检测等[2-3]。通过持续性监测统计分析，制定有效节能措施、方案。

1.2 医院中央空调基本情况

昆明医科大学第二附属医院7号楼水系统中央空调，包含冷热泵机组3台（376kW），循环水泵4台（30kW），各型室内空调天花机520台（0.03kW）。氟系统中央空调，包含室外机70台（10匹），165台（16匹），室内多联机共有858台（1.5kW）。

1.3 智能物联开关的优点

智能物联开关是利用手机信号、Wi-Fi组网通过后实现远程系统控制。可远程操作开关的通断、设定及抄读各类参数、监控插座表负载状态等。采集供电线路的电流、电压、耗电量、总功率、无功率等有效参数。当监测到计量数据超过预设极限值时，发出报警信号给管理人员判别故障，保障设备的良好运行[4]。

1.4 安装智能物联开关方案

本次研究项目的主题是选取大型用能设备之一的中央空调系统，在电气控制柜内安装智能物联开关，在满足医疗工作的正常开展下，实行定时定点节能控制。提高建筑节能尤其是减少建筑运行期间的电力能耗，降低医院能源消耗成本。本次试验分2期进行：

试点试验：选取中央空调小范围进行试点运行并采集数据。

扩展试验：以试点试验数据为参考，形成系统指导意见，进一步扩展试验。

2.技术改造及实施情况

2.1 试点试验

在7号楼2层外科门诊选用两条控制回路，空调数量均为8台，安装智能物联开关于医院空调的控制线路上。第一条控制线路上只安装计量表，作为对照组，计量空调正常使用情况下的用电量。第二条控制线路上安装计量表和智能物联开关，并设置定时开关时间为：早上7:30开机，下午17:30关机，计量空调工作时的用电量。

经过一个月（3月18日至4月18日）的用电量数据采集，同区域的2个回路空调安装了智能物联开关和没有智能物联开关的空调，用电量有很大的差异，数据如图1所示。

图1 试点实验有控制系统和无控制系统每天用电量折线图对比

（1）无控制系统空调月平均用电量为208.8度；有控制系统空调月平均用电量为51.0度；加装控制系统后月节约电量为75.6%。

（2）根据市电0.52元/kW，安装控制系统后月平均可节约电费82元。此次空调安装控制系统材料费共计花费567元，预计7个月收回成本。

（3）同等数量空调用电设备，安装远程控制系统比无控制系统节约75.6%的电量。主要原因是科室空调管理人员较晚关闭和忘记关闭空调造成，由点及面，医院空调用电还有可挖掘潜力。

2.2 扩展试验

经过一个多月的试点运用，安装智能物联开关较之前未安装智能物联开关的设备用电量大幅降低。进一步试验，拟在医院7号楼3层A区、4层A区及10层A、B、C区、11层A、B、C区、12层A、B、C区多联机空调电源回路上加装智能物联开关进行节电控制。

第一阶段是智能物联开关未 进行人为干预，多联机空调处于日常工作状态。仅监测并记录每日多联机用电量（7月份）。第二阶段是智能物联开关设置定时开关（夏天12:00开启、23：30关闭），监测并记录多联机用电量（8月份）。

经过2个月的数据采集，多联机空调电源线路上使用了智能物联开关控制和没有使用智能物联开关控制的，用电数据有很大的差别。如表1和表2所示。

表1 扩展实验有控制系统和无控制系统用电量对比

表2 试点实验3～8月用电数据对比

（1）此次试验区域无控制系统空调单月用电量为29883度，有控制系统空调单月用电量为17565度，加装控制系统后单月节约41.22%的电量。

（2）根据市电0.52元/度，安装控制系统后单月节约6404元。估算单月7号楼一个区域节约电量为6404/4= 1600元。若7号楼标准区域安装智能物联网开关单月可节约1600×14=22414元。

通过智能物联网开关采集用电能耗数据的分析，利用智能物联网开关实现用电设备的节能控制，为完善医院节能系统提供有力的参考依据。

3.空调性能优化措施

空调的使用年限和节能效果跟维护和使用的频率息息相关。若要降低空调能耗，就要在制度方面下功夫[5]。医院设置相关的空调管理人员，对空调设施的设备维护工作进行权责明晰的分工和监督，对损坏、落后的空调设备给予及时的维修替换，同时根据季节特点来设置相关的空调使用时长和使用温度，加强空调管理人员与病房医护人员对病、陪人员做好宣传、教育工作，可以避免由空调使用无序、紊乱而导致的空调系统能耗过高、使用寿命降低等问题[6]。

为了使中央空调空调的使用达到最佳状态，空调管理人员定期对7号综合大楼的空调进行巡查、维护，对每台空调设备的过滤网进行清洗维护，每年聘请空调专业清洗人员对空调设备进行深度全面清洗[7]。减小空调设备运行阻力和热量损失，从而降低设备满负荷运转时间，有效延长设备使用寿命、降低了电能消耗[8]。

对中央空调主机运行情况进行检查。利用每年中央空调制冷系统、制热系统转换时期，组织专业技术人员对中央空调各系统包括制冷、制热系统和风机、水泵输配系统及报警联动安保系统等分别进行一次全面检修和保养维护，确保设备完好和正常使用。

4.试验总结

通过对智能物联网开关应用于中央空调设备实验研究，对用电数据采集分析可知，安装了物联网开关比没有安装物联网开关的设备节约电量比较可观。医院制定了空调设备使用的相关规章制度，但执行过程中很多落实不到位，能源浪费比较严重。物联网开关的应用能够对用电设备的过载、过流、过压、欠压等精确控制，有效地对控制区域科学管理。通过智能物联开关使中央空调集中监控，实现设备远程数据采集、处理、实时监控等功能。实现管理人员与中央空调机组的空间分割与时间同步，降低管理费用和空调能耗。该智能物联网开关的运用实现了中央空调的远程自动化、网络化管理，降低了系统运营成本，提高了中央空调机组的使用效率，使中央空调达到统一控制、统一管理、高效节能的目的。

智能物联开关在设计上还具有扩展性好、成本低、可靠性高，可以用于其他楼宇控制，如灯光、水、电等，应用非常广泛。智能物联开关应用于学生宿舍从根本上杜绝违章电器的使用，保障每个学生的生命财产安全。智能物联开关应用于居家生活中帮助你控制家中电器用电规避电器不良能耗，让电费的支出更合理，享受智能环境带来的便捷。现代社会的快速发展相应地推动了智能建筑行业的发展，多重数据融合是智慧建筑建设中的基础支撑，是智慧建筑建设的核心要素，并进一步推动智慧建筑建设。提高建筑节能尤其是减少建筑运行期间的电力能耗，缓解建筑能耗居高不下的严峻形势，对节能减排有着重要的意义。