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文檔簡介
中國暖通智控行業(yè)白皮書HVACIntelligentControlWhitepaper2025從建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)誕生之日起,設(shè)備和系統(tǒng)的控制與管理就隨之誕生了。我國的暖通空調(diào)系統(tǒng),從人工手動控制與管理起步至今,經(jīng)歷了:手動操作、強(qiáng)電啟停連鎖、氣動控制系統(tǒng)、常規(guī)電子儀表控制、基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字自動控制系統(tǒng)(DDC)應(yīng)用等階段。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理,從根本上來說,為實(shí)現(xiàn)建筑的使用功能是其第一任務(wù)。隨著建筑功能需求的多樣化,不但對建筑環(huán)境的控制要求也越來越復(fù)雜,同時(shí)隨著建筑能源與資源的消耗不斷增大,需要暖通空調(diào)系統(tǒng)在滿足使用功能的基礎(chǔ)上,盡最大的能力去節(jié)省能源與資源。因此,多樣化的需求之間,實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)多維矩陣。工程建設(shè)是以價(jià)值導(dǎo)向?yàn)槟繕?biāo)的。工程的價(jià)值反映了工程多方面的述求:既有經(jīng)濟(jì)層面的,也有社會層面的。不同的目標(biāo)設(shè)定和追求,對于暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制和管理也會帶來不同的要求。因此,單一環(huán)節(jié)的“最優(yōu)化”,實(shí)際上并不是工程所追求的本質(zhì)。傳統(tǒng)所稱的“自動控制”,往往都是建立在對某些單一設(shè)備、單一系統(tǒng)或者局部環(huán)節(jié)進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上,各環(huán)節(jié)相對單一或獨(dú)立進(jìn)行。要整合這些設(shè)備系統(tǒng)和環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián),需要在不斷分析敏感度的基礎(chǔ)上,找出他們之間的邏輯聯(lián)系或依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動來分析。顯然,在多環(huán)節(jié)、多參數(shù)作用下,對多維矩陣的求解,依靠傳統(tǒng)的單值控制和單環(huán)反饋控制模式已經(jīng)越來越不能適應(yīng)新的需求。暖通空調(diào)“自控”,面臨重大需求的挑戰(zhàn)。從“自控”到“智控”,并不僅僅是一個(gè)名詞上的變更,而是暖通空調(diào)系統(tǒng)控制領(lǐng)域從內(nèi)涵到外延的又一次深刻的變革。要在滿足傳統(tǒng)反饋控制的特點(diǎn)上,通過先進(jìn)算法、數(shù)字孿生等技術(shù),優(yōu)化求解,才能實(shí)現(xiàn)各種控制需求。AI技術(shù)的飛速發(fā)展,正好為我們所面臨的變革提供了一個(gè)寶貴的機(jī)會。從感知層面看,不斷豐富的大數(shù)據(jù),為我們提供了越來越多的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù);從執(zhí)行層面看,AI強(qiáng)大的算力,也為我們在技術(shù)上提供了強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具。AI讓我們的每一步都有可能按照自己頭腦中設(shè)定的目標(biāo)來進(jìn)行,這也就是“智控”的主要含義。盡管AI的數(shù)據(jù)與算力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)“自控系統(tǒng)”,但在AI深入應(yīng)用的過程中,有一個(gè)值得重視的思想就是:AI的應(yīng)用應(yīng)與被控對象的數(shù)理邏輯相結(jié)合。AI的感知層,更適合用于哪些目前我們還沒有完全掌握規(guī)律的環(huán)節(jié);AI算力的發(fā)揮,也應(yīng)在已經(jīng)被人們掌握、且明確無誤的數(shù)理邏輯基礎(chǔ)上來進(jìn)行。只有這樣,我們才能做到事半功倍?!吨袊ㄖ强匦袠I(yè)白皮書》系統(tǒng)的梳理了我國暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程,總結(jié)了各發(fā)展階段的特點(diǎn)和問題,并結(jié)合未來的建筑需求提出了“智控”系統(tǒng)解決問題的建議和未來的發(fā)展趨勢。給廣大從業(yè)人員,提供了較大的參考價(jià)值。不僅僅是暖通空調(diào)系統(tǒng),未來更應(yīng)該是逐步走向“建筑智控”,這需要建筑行業(yè)的多領(lǐng)域、多專業(yè)人員的共同參與。我相信,本書不是結(jié)束,而是新的起點(diǎn)。潘云鋼中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司資深總工程師卷首語·
暖通智控系統(tǒng)是現(xiàn)代城市和建筑物得以正常運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施?,F(xiàn)代建筑物無論是大體量多功能的公共建筑還是各類的居住建筑,為了向使用人提供舒適、健康、安全的空間環(huán)境,需要設(shè)置大量的電氣照明、暖通空調(diào)、冷熱源、給排水、供電等建筑設(shè)備。因此,緊密配合暖通空調(diào)設(shè)施實(shí)行有效控制和管理的智控系統(tǒng)是建筑物運(yùn)行的重要系統(tǒng),而暖通空調(diào)設(shè)施和智控系統(tǒng)則成為建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施。現(xiàn)代城市是由眾多的建筑物和各類園區(qū)(工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、校園、算力中心、文娛樂園等)構(gòu)成的,其中的暖通空調(diào)設(shè)施承擔(dān)著環(huán)境和工藝保障的職能,一旦提供環(huán)境保障和生產(chǎn)動力的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生故障,必將造成社會秩序的混亂和產(chǎn)業(yè)的重大損失。所以,暖通智控系統(tǒng)必然成為現(xiàn)代城市的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施?!?/p>
暖通智控系統(tǒng)是現(xiàn)代城市和建筑物實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要工具。根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會的《2024中國城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放研究報(bào)告》,建筑運(yùn)行能耗占全國能源消費(fèi)總量的22.0%。而暖通空調(diào)設(shè)施的能耗則占建筑運(yùn)行能耗的50%以上。暖通智控系統(tǒng)與制冷技術(shù)創(chuàng)新、暖通空調(diào)設(shè)備性能改進(jìn)同步,通過精準(zhǔn)調(diào)節(jié)、優(yōu)化控制和有效管理,實(shí)現(xiàn)了大幅度的節(jié)能。不少工程實(shí)踐案例證明,有效應(yīng)用暖通智控系統(tǒng)不僅可自動按NPLV的期望值調(diào)整設(shè)備工況和參數(shù),甚至可使COP達(dá)到7.0以上,綜合各種策略可以把建筑物的能耗下降40%甚至更多。就我國建筑巨大的規(guī)模和未來發(fā)展而言,暖通智控系統(tǒng)可以成為中國城市和建筑物實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要工具?!?/p>
暖通智控系統(tǒng)的功能提升和外延有待行業(yè)各方持續(xù)的共同努力。目前的暖通智控系統(tǒng)功能和應(yīng)用技術(shù)尚處于初級階段,但是基于已有的系統(tǒng)架構(gòu)和基本功能,還有大量的工作可做,尤其是廣泛融入AI技術(shù)后,功能提升和外延的空間就能發(fā)生躍遷。如僅是基于暖通空調(diào)智控系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù),可以實(shí)行設(shè)備故障自動診斷和自修復(fù)、可以進(jìn)行建筑物的健康診斷、可以為暖通空調(diào)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)修編提供科學(xué)依據(jù)、可以無縫融入虛擬電廠系統(tǒng)、可以成為智慧城市/智慧園區(qū)的能源安全監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)……。如此一來,暖通空調(diào)智控系統(tǒng)就不再是一個(gè)普通的技術(shù)系統(tǒng),更不是一次性交付的工程項(xiàng)目,而是與建筑和城市業(yè)務(wù)共生的長期事業(yè)。我相信,這也是業(yè)內(nèi)各方愿意努力去達(dá)成的前景?!吨袊ㄖ强匦袠I(yè)白皮書》匯集了業(yè)內(nèi)企業(yè)和咨詢機(jī)構(gòu)的專業(yè)人士,深入研究了暖通智控技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀,探討我國暖通智控的行業(yè)生態(tài),提出面對行業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)的對策,并展望了未來暖通智控技術(shù)的應(yīng)用場景,其中的真知灼見可以為從業(yè)人員和政府決策提供有價(jià)值的參考。如果要說遺憾的話,還是有一些的,那就是暖通智控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)并不能在技術(shù)層面上得到完全的保障,它需要在建設(shè)和運(yùn)行的過程中設(shè)計(jì)體制和機(jī)制,即建設(shè)階段如何協(xié)調(diào)投資方、建設(shè)方和運(yùn)營管理方的行為,在運(yùn)行階段系統(tǒng)如何保證維護(hù)更新的投入,以確保全生命期的可持續(xù)。這還有待于編寫者和業(yè)內(nèi)同行一起通過總結(jié)工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),不斷完善了。程大章住建部智慧城市專委會委員和綠色建筑與建筑節(jié)能專委會顧問委員同濟(jì)大學(xué)教授卷首語建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BA)的國產(chǎn)化經(jīng)歷了30余年的歷史,雖然取得了不小的成績,但重硬輕軟,缺少常駐軟件支撐一直是國產(chǎn)品牌無法取代國外主流產(chǎn)品的主要弊病。近五年來,國內(nèi)出現(xiàn)了海爾這樣的致力于暖通智控的一小批新興BA企業(yè),DDC常駐程序和平臺軟件有了很大的發(fā)展,讓我們看到了中國BA的希望。隨著大基建時(shí)代成為過去,建筑智能化行業(yè)和所屬企業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn):如何從新建建筑建設(shè)轉(zhuǎn)向存量建筑的改造和維護(hù),國家的雙碳戰(zhàn)略、城市更新等政策給我們指明了方向;而物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化和人工智能技術(shù)的爆發(fā)作為時(shí)代的主要技術(shù)特征,也給了致力于成為暖通智控世界追夢者難得的機(jī)遇。暖通智控是BA的主要部分,它的發(fā)展方向之一是與AI的融合和應(yīng)用:包括但不限于空調(diào)負(fù)荷建模與預(yù)測(目的是實(shí)現(xiàn)HVAC能量的供需平衡)、HVAC系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化控制、電力負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)、建筑設(shè)備的故障檢測與診斷AFDD等等。暖通智控的產(chǎn)品商應(yīng)更多地關(guān)注和實(shí)施軟節(jié)能。這一過程的前提是數(shù)據(jù)資產(chǎn)庫的建立和維護(hù),包括用于AFDD的有標(biāo)志故障數(shù)據(jù)庫的建立。但我們必須清醒地認(rèn)識到,AI訓(xùn)練和建模強(qiáng)烈地依賴于數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)必須覆蓋所有可能的運(yùn)行條件,即必須覆蓋所有頻譜,現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資產(chǎn)庫卻很難做到。因此,在高可靠性要求的場所(如醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心),當(dāng)AI模型用于控制時(shí),為了設(shè)備安全,也為了能增加業(yè)主的接受度,必須在算法中設(shè)定出現(xiàn)危急情況時(shí)的限制。暖通智控的發(fā)展方向之二是為暖通空調(diào)系統(tǒng)建立標(biāo)準(zhǔn)化的高級運(yùn)行順序,以使得業(yè)主擺脫BA承包商的制約。標(biāo)準(zhǔn)化的執(zhí)行規(guī)范減少了編程和調(diào)試時(shí)間,縮短了工期;同時(shí),通過優(yōu)化控制降低了能耗。ASHRAE是這方面的先行者,國內(nèi)學(xué)界和廠商要緊緊跟上。暖通智控發(fā)展方向之三是:在較長的一段時(shí)間內(nèi),物聯(lián)網(wǎng)在架構(gòu)上會最終重塑建筑智能化系統(tǒng),使它從傳統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)變?yōu)槟Х浇Y(jié)構(gòu),BA將成為該結(jié)構(gòu)的一個(gè)功能分支。因此,暖通智控正面臨一場變革,重點(diǎn)之一是AI的應(yīng)用,軟節(jié)能將以前所未有的地位受到重視,重點(diǎn)之二是控制策略及其程序的標(biāo)準(zhǔn)化,邊緣側(cè)常駐程序的數(shù)量將有質(zhì)的飛躍。我國暖通智控生產(chǎn)廠商應(yīng)當(dāng)緊緊抓住這一機(jī)遇,跳出內(nèi)卷陷阱,謀取大的發(fā)展?!吨袊ㄖ强匦袠I(yè)白皮書》對我國暖通智控行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和深入分析,提出了未來應(yīng)用中亟需解決的問題及行業(yè)融合的趨勢,內(nèi)容具有創(chuàng)新性和前瞻性,相信能對我國暖通智控行業(yè)的發(fā)展有借鑒和指導(dǎo)作用。趙哲身住建部智能建筑發(fā)展推廣中心專家委員上海大學(xué)
自動化系教授卷首語目錄
CONTENTS前言01第
一
章
暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程
031.1
暖通智控的定義
041.2
行業(yè)發(fā)展歷程
051.3
暖通智控的價(jià)值
081.4
政策與標(biāo)準(zhǔn)
10第二章
暖通智控技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀142.1
核心技術(shù)架構(gòu)與組成
152.2
前沿技術(shù)趨勢與創(chuàng)新
182.3
暖通智控技術(shù)的應(yīng)用場景
202.4
全球暖通智控技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
23第三章
暖通智控的行業(yè)生態(tài)
263.1
行業(yè)生態(tài)
273.2
暖通智控市場格局
313.3
行業(yè)代表性品牌
343.4
暖通智控國創(chuàng)品牌影響力
38第四章
行業(yè)應(yīng)用案例
414.1
大型公共建筑案例
424.2
工業(yè)與數(shù)據(jù)中心案例
484.3
軌道交通案例
544.4
智慧園區(qū)案例
58目錄
CONTENTS4.5
智慧酒店案例
624.6
分布式能源管理
65第五章
行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)與機(jī)遇685.1
技術(shù)挑戰(zhàn)
695.2
商業(yè)挑戰(zhàn)
705.3
標(biāo)準(zhǔn)與互操作性挑戰(zhàn)
715.4
數(shù)據(jù)安全與專業(yè)人才挑戰(zhàn)
725.5
政策驅(qū)動與“雙碳
”帶來的新機(jī)遇735.6
暖通智控技術(shù)融合趨勢與跨行業(yè)合作
755.7
從產(chǎn)品走向平臺:智能運(yùn)維與數(shù)據(jù)平臺755.8
暖通智控“
出海
”機(jī)遇與國際化發(fā)展路徑76第六章
暖通智控技術(shù)未來的應(yīng)用與展望796.1
AI算法驅(qū)動
806.2
云邊協(xié)同架構(gòu)
816.3
開放標(biāo)準(zhǔn)與互聯(lián)互通
816.4
基于BIM的能源管理平臺
826.5
可靈活組態(tài)的系統(tǒng)產(chǎn)品
836.6
從能控到碳控:雙碳數(shù)據(jù)閉環(huán)846.7
支撐虛擬電廠實(shí)現(xiàn)的暖通智控技術(shù)
85結(jié)語
87參考文獻(xiàn)
88附錄90前言PREFACE暖通空調(diào)(Heating,VentilationandAirConditioning,
HVAC)作為建筑環(huán)境控制的核心系統(tǒng),承擔(dān)著供暖、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)等關(guān)鍵功能,是保障室內(nèi)環(huán)境舒適性和健康性的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。樓宇自動化系統(tǒng)(Building
Automation
System,BAS)則是智能建筑的重要組成部分,通過對包括暖通系統(tǒng)在內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控與協(xié)同管理,實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全運(yùn)行、能源效率提升、運(yùn)行成本優(yōu)化與用戶體驗(yàn)增強(qiáng)的目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,暖通智控(HVAC
Intelligent
Control)作為樓宇自動化與暖通空調(diào)系統(tǒng)深度融合發(fā)展的高級形態(tài),已逐步演進(jìn)為一個(gè)獨(dú)立而系統(tǒng)的技術(shù)體系。其發(fā)展路徑經(jīng)歷了從單機(jī)控制到系統(tǒng)集成,再到智能化、數(shù)字化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的全鏈路優(yōu)化,已成為智慧建筑與可持續(xù)運(yùn)營、建筑能源管理、舒適環(huán)境營造的重要支撐。過去三十余年間,中國暖通智控行業(yè)伴隨建筑智能化與節(jié)能減排的進(jìn)程不斷演進(jìn):從傳統(tǒng)機(jī)械控制逐步走向數(shù)字化與智能化,經(jīng)歷了技術(shù)迭代與市場培育的雙重積累,現(xiàn)已成為現(xiàn)代建筑的運(yùn)行、能效與舒適度保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。特別是在公共建筑(如交通建筑、醫(yī)療建筑)、數(shù)據(jù)中心及產(chǎn)業(yè)園區(qū)等高能耗場景中,暖通智控系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值日益凸顯。當(dāng)前,政策與技術(shù)的雙輪驅(qū)動正在重塑行業(yè)發(fā)展格局。一方面,國家“雙碳”戰(zhàn)略、《碳達(dá)峰碳中和工作意見》與《智能建造與建筑工業(yè)化發(fā)展指導(dǎo)意見》等政策,以及智慧城市與設(shè)備更新行動的實(shí)施,為暖通智控行業(yè)提供了清晰的發(fā)展方向和市場空間。另一方面,新一代信息技術(shù)快速滲透,人工智能、自學(xué)習(xí)控制算法、物聯(lián)網(wǎng)(IoT,InternetofThings)、云邊協(xié)同架構(gòu)、建筑信息模型(BIM,BuildingInformationModeling)與數(shù)字孿生等創(chuàng)新應(yīng)用,使暖通系統(tǒng)從“設(shè)定被動控制”加速走向“主動感知與優(yōu)化”,不僅實(shí)現(xiàn)了更高水平的能源效率,還在健康、安全與舒適體驗(yàn)方面帶來了質(zhì)的提升。在這樣的背景下,《中國暖通智控行業(yè)白皮書》旨在系統(tǒng)梳理行業(yè)發(fā)展脈絡(luò),總結(jié)技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀,分析政策與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境,揭示行業(yè)在技術(shù)、生態(tài)、應(yīng)用與運(yùn)營模式方面的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。白皮書編制過程中,廣泛采用了問卷調(diào)研、專家訪談與典型案例研究等方法,力求為行業(yè)提供全面、翔實(shí)且公允的洞察。01我們期待這份白皮書能夠?yàn)樾袠I(yè)生態(tài)的建設(shè)者與參與者提供有價(jià)值的實(shí)踐指南與決策參考:推動暖通智控系統(tǒng)在能效管理、用戶體驗(yàn)與智能服務(wù)等方面持續(xù)升級;促進(jìn)國際國內(nèi)行業(yè)的交流合作,推動跨界融合與標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),共同構(gòu)建以綠色低碳、健康舒適、智能高效為特征的未來建筑與城市。建筑物是城市的基石,暖通智控不僅關(guān)乎建筑的運(yùn)行效能,更關(guān)系到國家能源轉(zhuǎn)型與社會可持續(xù)發(fā)展的大局。我們希望通過本白皮書,與行業(yè)各方一道,共同探索、共同成長,推動中國暖通智控行業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展新階段。02暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程第一章03·第一章暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程
·1.1暖通智控的定義暖通空調(diào)(Heating,
Ventilation
and
Air
Conditioning,HVAC)是建筑環(huán)境控制的核心系統(tǒng),承擔(dān)供暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)等關(guān)鍵功能,是保障室內(nèi)環(huán)境舒適性、健康性與生產(chǎn)連續(xù)性和安全的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。隨著樓宇自動化系統(tǒng)(BuildingAutomation
System,BAS)的發(fā)展,暖通空調(diào)設(shè)備逐步從單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集中監(jiān)控與協(xié)同管理,實(shí)現(xiàn)了能效提升與運(yùn)行優(yōu)化。在此背景下,暖通智控(HVAC
Intelligent
Control)作為暖通系統(tǒng)與樓宇自動控制技術(shù)深度融合的產(chǎn)物,逐漸演進(jìn)為獨(dú)立的技術(shù)體系[1][2]。暖通智控基于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、人工智能(AI)、大數(shù)據(jù)分析、邊緣計(jì)算和建筑信息模型(BIM)等數(shù)字化技術(shù),是實(shí)現(xiàn)對HVAC系統(tǒng)全流程實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能分析與自適應(yīng)調(diào)控的綜合體系[3][4]。其核心目標(biāo)在于保障室內(nèi)環(huán)境健康舒適、提升系統(tǒng)運(yùn)行安全和可靠性,實(shí)現(xiàn)能源效率最大化、并優(yōu)化全生命周期運(yùn)營成本。從功能邊界上看,暖通智控系統(tǒng)覆蓋了從冷熱源到末端的全流程控制對象,包括:●冷熱源系統(tǒng)(如冷水機(jī)組、熱泵機(jī)組、鍋爐、冷卻塔等)的高效調(diào)節(jié);●空氣系統(tǒng)(新風(fēng)機(jī)組、空氣處理單元、多聯(lián)機(jī)等)的聯(lián)動控制;●水系統(tǒng)(水泵、管路、調(diào)節(jié)閥等)的水力平衡與輸配;●末端設(shè)備(傳感器、風(fēng)閥、電動閥、VAV(VariableAirVolume)變風(fēng)量末端、風(fēng)機(jī)盤管等)的精準(zhǔn)控制。研究與實(shí)踐表明,引入基于先進(jìn)傳感器與智能算法的智控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)15%至30%的綜合節(jié)能率,同時(shí)有效延長設(shè)備壽命,實(shí)現(xiàn)從被動運(yùn)維向預(yù)測性運(yùn)維的轉(zhuǎn)變[5]。暖通智控通常采用分層架構(gòu):●感知層:傳感器與采集設(shè)備,實(shí)時(shí)獲取環(huán)境與設(shè)備工況數(shù)據(jù);●通信層:基于BACnet(BuildingAutomationandControlNetworks,樓宇自動化與控制網(wǎng)絡(luò))、Modbus、
KNX(Konnex)等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),并參照ISO16484(BACnet標(biāo)準(zhǔn))及國內(nèi)相關(guān)通信規(guī)范,保證互操作性;●控制與決策層:由DDC(DirectDigitalController)控制器與控制平臺構(gòu)成,基于專家經(jīng)驗(yàn)或算法(如預(yù)測控制、機(jī)器學(xué)習(xí))生成設(shè)備調(diào)控策略;●執(zhí)行層:通過執(zhí)行器、變頻器等裝置對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行精確調(diào)節(jié);●優(yōu)化與交互層:通過可視化平臺、BIM與數(shù)字孿生,支持運(yùn)維人員的決策與系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化。如果設(shè)備是樓宇建筑中的“器官”,那么暖通智控是樓宇建筑中的“神經(jīng)系統(tǒng)”,通過連接控制各類設(shè)備,實(shí)現(xiàn)樓宇建筑的高效低碳運(yùn)行,智控決定著樓宇建筑整體解決方案能力的水平。綜上,暖通智控既是樓宇自動化體系的重要子系統(tǒng),也是建筑節(jié)能與智慧運(yùn)營的關(guān)鍵支撐。其架構(gòu)與功能體系為后續(xù)探討行業(yè)發(fā)展歷程、價(jià)值與應(yīng)用場景奠定了統(tǒng)一的概念基礎(chǔ)。041.2行業(yè)發(fā)展歷程暖通控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程大致可分為四個(gè)階段:機(jī)械控制
→
PLC(Programmable
Logic
Controller,可編程邏輯控制器)/DCS(DistributedControlSystem,分布式控制系統(tǒng))→BAS→智能控制(智控)。這一演進(jìn)路徑反映了建筑環(huán)境控制從局部調(diào)節(jié)到系統(tǒng)集成,再到智能化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的技術(shù)升級過程[6][7]。(一)機(jī)械控制時(shí)代(1880s-1960s)溫控器作為暖通系統(tǒng)的核心控制設(shè)備,其發(fā)展歷程反映了建筑環(huán)境控制技術(shù)的演進(jìn)方向。早期的溫控器主要依賴機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基本的溫度調(diào)節(jié)。19世紀(jì)末,汞柱式與雙金屬片式溫控器問世,標(biāo)志著自動化溫控的初步實(shí)現(xiàn)。早期暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)主要依賴機(jī)械與氣動裝置實(shí)現(xiàn)溫度和氣流調(diào)節(jié)。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn):●1883年,WarrenJohnson發(fā)明首臺電動恒溫器,實(shí)現(xiàn)了溫度控制的主動化;●1895年,全氣動分區(qū)溫控系統(tǒng)問世,成為現(xiàn)代HVAC氣動控制的基礎(chǔ);●1925年,NicolasMinorsky提出PID控制原理,被廣泛應(yīng)用于供暖和通風(fēng)的模擬控制。特點(diǎn)與局限:該階段的系統(tǒng)以氣壓信號與機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主,調(diào)節(jié)依賴人工與機(jī)械反饋,響應(yīng)速度慢、精度有限,難以適應(yīng)復(fù)雜建筑需求。(二)PLC與
DCS階段(1960s-1970s)隨著電子與微處理器技術(shù)發(fā)展,HVAC控制進(jìn)入數(shù)字化初期。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn):●1969年,首臺可編程邏輯控制器(PLC)面世,替代傳統(tǒng)繼電器邏輯,實(shí)現(xiàn)靈活的程序化控制;●1975年,橫河公司推出首個(gè)分布式控制系統(tǒng)(DCS),將“集散控制”理念引入大型機(jī)電系統(tǒng),促進(jìn)了大型冷卻機(jī)組和綜合機(jī)電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制。特點(diǎn)與局限:PLC
適用于順序邏輯與開關(guān)量控制,DCS
適合連續(xù)過程與大規(guī)模系統(tǒng)管理;HVAC
控制實(shí)現(xiàn)了從模擬向數(shù)字的跨越。二者共同為后續(xù)樓宇自動化奠定了基礎(chǔ),但仍以單系統(tǒng)優(yōu)化為主,不具備跨子系統(tǒng)的集成能力。(三)樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)階段(1980s-2000s)進(jìn)入20世紀(jì)80年代,樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)開始興起并快速發(fā)展。尤其是直接數(shù)字控制器(DDC)與開放通信協(xié)議推動了樓宇自動化的快速發(fā)展。DDC控制器可以實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、壓力等傳感器信號,經(jīng)微處理器運(yùn)算后輸出數(shù)??刂菩盘枺瑢?shí)現(xiàn)了從測量到執(zhí)行的全數(shù)字化。大型商業(yè)建筑逐漸引入集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)與多路DDC終端的分布式架構(gòu),替代了傳統(tǒng)的獨(dú)立模擬系統(tǒng)。BACnet開放協(xié)議和KNX標(biāo)準(zhǔn),使得不同品牌設(shè)備可以互聯(lián)互通,進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的開放性和集成度。此階段的BAS系統(tǒng)可將HVAC、照明、安全、消防等子系統(tǒng)集中監(jiān)控,提高了建筑管理和能源調(diào)度的整體效率?!さ谝徽屡ㄖ强匦袠I(yè)的發(fā)展歷程
·05關(guān)鍵節(jié)點(diǎn):●1980年,美國Honeywell公司首次將其DELTA-1000型集散控制系統(tǒng)應(yīng)用于建筑物設(shè)備的控制與管理,建筑物設(shè)備開始從單機(jī)獨(dú)立控制走向多組設(shè)備聯(lián)動群控,同時(shí)控制功能向現(xiàn)場分散,管理功能由計(jì)算機(jī)工作站集中實(shí)現(xiàn),標(biāo)志著樓宇控制全面進(jìn)入數(shù)字化;●1987年美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會ASHRA的標(biāo)準(zhǔn)委員會議上提出樓宇控制的通信協(xié)議問題,1995年正式發(fā)布的BACnet協(xié)議為不同廠商設(shè)備互聯(lián)互通奠定基礎(chǔ);●1990s,KNX、LonWorks等標(biāo)準(zhǔn)推廣,以太網(wǎng)逐漸進(jìn)入樓控網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)與價(jià)值:●BAS將HVAC、照明、安防、消防等子系統(tǒng)集中集成,實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控與能源調(diào)度;●在中國,DDC系統(tǒng)于80年代初引入,并逐步成為大型民用建筑的主流配置。技術(shù)局限:優(yōu)化邏輯主要基于固定規(guī)則,缺乏數(shù)據(jù)驅(qū)動與預(yù)測性能力,系統(tǒng)間存在一定集成壁壘。(四)智能控制(智控)階段(2000s至今)進(jìn)入
21
世紀(jì),建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)逐步邁向智能化與數(shù)據(jù)驅(qū)動的新階段。分別是互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)對于BA的逐步滲透和融合,在建筑設(shè)備監(jiān)控行業(yè)形成互聯(lián)網(wǎng)+的局面;物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)以其萬物互聯(lián)的特點(diǎn)滲透到建筑物設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),初步形成與BA系統(tǒng)的犬牙交錯(cuò);人工智能從爆發(fā)前期突然進(jìn)入爆發(fā)期,建筑電耗建模與預(yù)測、空調(diào)負(fù)荷預(yù)測、設(shè)備異常探測與診斷、采用模型方法實(shí)現(xiàn)能效優(yōu)化等等開始從高校院所的純研究走向落地應(yīng)用;與此同時(shí),BIM與數(shù)字孿生逐漸融入建筑智能化行業(yè),并開始從關(guān)注可視化,走向自主感知、預(yù)測與優(yōu)化,主動學(xué)習(xí)與自主決策,標(biāo)志著建筑智能化行業(yè)全面邁入智能化階段[8]。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn):●2000-2010年:互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步向樓宇自控系統(tǒng)(BA)滲透,全球主流BA品牌的DDC(Direct
Digital
Control-
ler,直接數(shù)字控制器)與上位管理平臺之間的通信開始全面采用以太網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)連接的數(shù)字化升級;●2014年以后:物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)加速向建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)延伸與融合。尤其自2016年樹莓派(Raspberry
Pi)的普及,到2020年iMAX等搭載GPU、具備邊緣計(jì)算能力的多核CPU芯片的出現(xiàn),標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的全面來臨。這一階段為物聯(lián)網(wǎng)、暖通空調(diào)(HVAC)與樓宇自控(BA)系統(tǒng)的深度融合奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以自組網(wǎng)、智慧空間等形態(tài)不斷滲入傳統(tǒng)BA系統(tǒng),呈現(xiàn)出交錯(cuò)融合的格局,但整體仍以傳統(tǒng)BA體系為主導(dǎo);●2017年至今:人工智能(AI)、建筑信息模型(BIM)與數(shù)字孿生(DigitalTwin
)
等前沿技術(shù)的應(yīng)用持續(xù)加速。2022年11月ChatGPT的發(fā)布,以及隨后DeepSeek、清華大學(xué)Kimi、豆包等國產(chǎn)大語言模型的相繼問世,使人工智能技術(shù)從爆發(fā)前期迅速邁入爆發(fā)期,推動系統(tǒng)向具備自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)能力的高階智能形態(tài)演進(jìn)。特點(diǎn)與價(jià)值:●通過
IoT、AI、自學(xué)習(xí)算法與
BIM融合,HVAC系統(tǒng)可實(shí)時(shí)感知環(huán)境與負(fù)荷,主動優(yōu)化運(yùn)行策略;·第一章暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程
·
6●引入數(shù)字孿生與自動故障檢測與診斷(AFDD,Automatic
Fault
Detection
and
Diagnosis),實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理與運(yùn)維優(yōu)化;●系統(tǒng)目標(biāo)從“能耗控制”拓展至“碳排放管理”,支撐雙碳戰(zhàn)略與智慧城市建設(shè)。挑戰(zhàn):數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一,跨系統(tǒng)集成和AI模型落地仍需行業(yè)生態(tài)進(jìn)一步完善。暖通智控的發(fā)展歷程1883首臺電動恒溫器的誕生1895氣動分區(qū)溫控系統(tǒng)的引入1969PLC在建筑控制中的出現(xiàn)1975DCS概念的確立1980DDC在建筑自動化中的廣泛應(yīng)用1987BACnet標(biāo)準(zhǔn)委員會的成立1990年代KNX和
LonWorks標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用2000年代物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)推動建筑系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)2010年代大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的引入2020年代AI與數(shù)字雙胞胎在暖通控制中的應(yīng)用圖1-1暖通控制系統(tǒng)技術(shù)演進(jìn)歷程暖通控制技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)械模擬、數(shù)字化、集成化、智能化的持續(xù)演進(jìn)。每一階段的技術(shù)突破提升了系統(tǒng)自動化水平,推動了建筑節(jié)能、舒適性和管理能力的提升。當(dāng)前,暖通智控正邁向“跨系統(tǒng)碳管理與智慧城市協(xié)同”,標(biāo)志著行業(yè)進(jìn)入新的戰(zhàn)略發(fā)展階段?!さ谝徽屡ㄖ强匦袠I(yè)的發(fā)展歷程
·07暖通智控的價(jià)值碳管理減少碳排放以促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)性。數(shù)字化采用數(shù)字技術(shù)以提高效率和創(chuàng)新。資產(chǎn)管理有效管理建筑資產(chǎn)以延長壽命和價(jià)值。圖1-2暖通智控技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值1.能效提升與成本控制暖通智控通過實(shí)時(shí)感知、智能分析與自適應(yīng)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了從設(shè)備層到系統(tǒng)層、從單體建筑到區(qū)域能源的多層次價(jià)值創(chuàng)造[9]。其主要價(jià)值體現(xiàn)在以下六個(gè)方面:(一)能效提升與成本控制暖通智控基于負(fù)荷預(yù)測與數(shù)據(jù)驅(qū)動算法,實(shí)現(xiàn)冷熱源、泵群和末端設(shè)備的協(xié)同優(yōu)化。典型策略包括:●負(fù)荷預(yù)測與群控調(diào)度:利用歷史運(yùn)行和氣象預(yù)報(bào)等數(shù)據(jù),對負(fù)荷與設(shè)備的占用率進(jìn)行預(yù)測,從而動態(tài)啟停與分配冷機(jī)、鍋爐和泵組負(fù)荷;●變頻與泵群優(yōu)化:通過變頻調(diào)速與并聯(lián)系統(tǒng)的最優(yōu)工況選擇,降低泵和風(fēng)機(jī)能耗;●按需通風(fēng)與末端自適應(yīng):基于CO2濃度和人員分布,動態(tài)調(diào)整送風(fēng)和冷量供給;通過以上對源、傳輸和末端的控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最高境界,供需平衡。●冷熱源耦合與儲能調(diào)度:結(jié)合分時(shí)電價(jià)和可再生能源消納,進(jìn)行運(yùn)行時(shí)段優(yōu)化。舒適度確保建筑居住者的舒適和福祉。安全性實(shí)施安全措施以保護(hù)居住者和資產(chǎn)。能效優(yōu)化能源使用以減少浪費(fèi)和成本。1.3暖通智控的價(jià)值·第一章暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程
·08實(shí)踐表明,在具備完善計(jì)量的建筑中,單靠控制優(yōu)化即可實(shí)現(xiàn)10%--30%的年節(jié)能率[10]。在大型公共建筑和數(shù)據(jù)中心中,節(jié)能效益尤為顯著。例如,海爾等企業(yè)推出AI多聯(lián)機(jī)、MCU+NPU雙芯片設(shè)計(jì),系統(tǒng)之間能夠更好地分工協(xié)作,讓空調(diào)系統(tǒng)能根據(jù)內(nèi)外部環(huán)境變化,自動調(diào)整溫度、風(fēng)速和風(fēng)向等,應(yīng)用AI算法的整機(jī)節(jié)能可超過30%。而針對水系統(tǒng)(水冷機(jī)房、熱泵能源站房或多能源耦合能源站房),海爾推出的高效主機(jī)+智慧群控的軟硬一體化方案,系統(tǒng)級群控加載負(fù)荷預(yù)測調(diào)節(jié)、全局尋優(yōu)策略等AI節(jié)能算法,可實(shí)現(xiàn)機(jī)房整體節(jié)能達(dá)50%。(數(shù)據(jù)來源:海爾智慧樓宇)(二)舒適度與環(huán)境質(zhì)量改善通過高精度傳感器與自適應(yīng)控制邏輯,暖通智控可動態(tài)維持室內(nèi)溫濕度、CO2濃度和PM2.5等指標(biāo)在健康區(qū)間?!裰悄芸刂拼蚱屏藗鹘y(tǒng)定點(diǎn)設(shè)定值模式,可根據(jù)人員密度、活動類型、室內(nèi)空氣品質(zhì)參數(shù)及室外氣候條件進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié);●高端應(yīng)用已引入基于PMV(PredictedMeanVote,預(yù)測平均熱感)和PPD(PredictedPercentageDissatis-
?ed,預(yù)測不滿意百分比)熱舒適模型的控制策略,實(shí)現(xiàn)以人為中心的環(huán)境優(yōu)化[11][12]。這種以用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向的智能控制,不僅提升了居住與工作舒適度,也被證實(shí)對生產(chǎn)效率和員工滿意度有顯著促進(jìn)作用。(三)系統(tǒng)運(yùn)行安全與可靠性暖通智控通過持續(xù)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行曲線,結(jié)合自動故障檢測與診斷(AFDD)技術(shù),能夠在故障發(fā)生前發(fā)出預(yù)警?!窭錂C(jī)效率偏移、泵組振動異常等問題可被提前識別;●工單系統(tǒng)聯(lián)動減少非計(jì)劃停機(jī),顯著延長設(shè)備壽命。這一能使得系統(tǒng)從“被動維修”走向“預(yù)測性運(yùn)維”,大幅提升了運(yùn)行可靠性和服務(wù)連續(xù)性。(四)建筑全生命周期價(jià)值提升暖通智控在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維各階段沉淀建筑運(yùn)行數(shù)據(jù),形成可持續(xù)利用的數(shù)字資產(chǎn)。●在運(yùn)維中,歷史數(shù)據(jù)可用于持續(xù)優(yōu)化策略;●暖通智控系統(tǒng)積累的運(yùn)行數(shù)據(jù)可驗(yàn)證設(shè)計(jì)目標(biāo)的偏差,為改善修改設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和暖通系統(tǒng)改造更新提供科學(xué)依據(jù)?!裨谕顿Y與認(rèn)證環(huán)節(jié),良好的智控能力直接支撐LEED、WELL等綠色建筑認(rèn)證,并提升建筑資產(chǎn)評估價(jià)值。對投資方而言,智控系統(tǒng)不僅是節(jié)能工具,更是提升建筑市場競爭力和租賃溢價(jià)的重要資產(chǎn)。(五)數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型暖通智控是智慧建筑與智慧園區(qū)的核心組成部分。通過開放協(xié)議與平臺化架構(gòu),它能夠:●與照明、安防、能源管理等子系統(tǒng)互聯(lián)互通,形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)中臺;●借助大數(shù)據(jù)、BIM和數(shù)字孿生,實(shí)現(xiàn)虛擬仿真、策略驗(yàn)證與全局級優(yōu)化;●為管理者提供多維度可視化界面和運(yùn)維決策支持。數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型使得暖通智控從單一的設(shè)備系統(tǒng)管理工具,轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄖc城市的戰(zhàn)略樞紐。·第一章暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程
·
9(六)雙碳目標(biāo)與可持續(xù)發(fā)展在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)牽引下,暖通智控的價(jià)值延伸至碳排放管理與能源協(xié)同。通過采集能耗與排放數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)碳足跡核算與碳資產(chǎn)管理;在部分先進(jìn)應(yīng)用中,暖通系統(tǒng)已接入虛擬電廠與需求側(cè)響應(yīng),形成跨建筑、跨區(qū)域的能源優(yōu)化調(diào)度。這意味著暖通智控已從建筑級節(jié)能工具,升級為城市級低碳發(fā)展的支撐性基礎(chǔ)設(shè)施[13]。綜上,暖通智控的價(jià)值涵蓋“能效—舒適—安全—資產(chǎn)—數(shù)字化—碳管理”六大維度,既是建筑運(yùn)營層面的效益引擎,也是國家能源轉(zhuǎn)型與智慧城市建設(shè)的重要支撐。1.4政策與標(biāo)準(zhǔn)暖通智控行業(yè)的發(fā)展深受國家政策導(dǎo)向與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的雙重驅(qū)動。在“雙碳”戰(zhàn)略、智慧城市建設(shè)和綠色建筑轉(zhuǎn)型的宏觀背景下,政策與標(biāo)準(zhǔn)不僅為行業(yè)設(shè)定了發(fā)展目標(biāo)和邊界,也成為推動技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級和市場擴(kuò)展的核心力量。(一)相關(guān)政策根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會數(shù)據(jù),截至2024年,我國建筑能耗占全國能源消費(fèi)總量的比重約為45%,其中暖通空調(diào)是能耗最高的環(huán)節(jié)[14]。因此,從國家到地方層面相繼出臺相關(guān)的政策,普遍將暖通系統(tǒng)能效提升視為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。同時(shí),這些政策也為暖通智控行業(yè)提供了明確的發(fā)展路徑和政策支撐。表1-12025年部分相關(guān)暖通智控相關(guān)政策匯總《推動熱泵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》國家發(fā)展改革委等六部門2025年3月核心推動文件。
明確提出提升系統(tǒng)運(yùn)行效率、
加強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析、
優(yōu)化智能化調(diào)控能力
,
為暖通智控系統(tǒng)在熱泵應(yīng)
用中帶來巨大機(jī)會。《第五批國家重點(diǎn)推廣的低碳技術(shù)目錄》生態(tài)環(huán)境部等五部門2025年2月將
"空氣源熱泵高效舒適供熱關(guān)鍵技術(shù)"
等列為推廣類技術(shù)
,為相關(guān)智控解決方案提供了權(quán)威的技術(shù)背書和市場準(zhǔn)入優(yōu)勢?!蛾P(guān)于推進(jìn)能源裝備高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》國家能源局等部門2025年9月強(qiáng)調(diào)能源裝備的數(shù)字化、
智能化升級
,
重點(diǎn)突破智能感知、智能運(yùn)維和智慧調(diào)控系統(tǒng)
,直接指向暖通智控行業(yè)的技術(shù)
發(fā)展方向?!蛾P(guān)于征集2025年第二批供熱管網(wǎng)更新及智
能化改造項(xiàng)目的通知》北京市發(fā)改委2025年7月支持在熱源、
熱網(wǎng)
、換熱站等環(huán)節(jié)加裝感知
、計(jì)量和調(diào)節(jié)設(shè)備
,
并建設(shè)智能管理平臺
,
為智控企業(yè)提供了明確的商業(yè)機(jī)會?!さ谝徽屡ㄖ强匦袠I(yè)的發(fā)展歷程
·10此外,根據(jù)《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》,到2025年,城鎮(zhèn)新建建筑將全面建成綠色建筑。暖通智控作為實(shí)現(xiàn)綠色建筑節(jié)能目標(biāo)的核心技術(shù)手段,其廣泛應(yīng)用已成為剛性需求[15]。續(xù)表1-12025年部分相關(guān)暖通智控相關(guān)政策匯總表1-2部分地區(qū)綠色建筑相關(guān)政策匯總·第一章暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程
·11能效與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》
(GB50189
-2024)對公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能效設(shè)計(jì)提出強(qiáng)制性要求。能效與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》(GB55015
-2021)全文強(qiáng)制性規(guī)范
,對建筑節(jié)能和可再生能源
應(yīng)用提出更高要求??刂葡到y(tǒng)專項(xiàng)中國建筑節(jié)能協(xié)會《民用建筑集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》
T/CABEE114-
2025規(guī)范集中空調(diào)自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、
施工、調(diào)試、驗(yàn)收和運(yùn)維管理
,
提升系統(tǒng)運(yùn)行能效。智能化與互聯(lián)中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會《控制網(wǎng)絡(luò)HBES
技術(shù)規(guī)范住宅和樓宇控制系統(tǒng)》
GB/T20965
-2025統(tǒng)一樓宇控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(KNX),
規(guī)定通信
協(xié)議、
安全加密、無線接入及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要求,
保障系統(tǒng)互聯(lián)互通與安全。BIM
與數(shù)字化中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會《供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)P-BIM
軟件功能與信息交換標(biāo)準(zhǔn)》
(T/CECS-CBIMU
11
-2017)定義
HVAC
專業(yè)在
BIM
環(huán)境下的軟件功能、信息交換格式
,促進(jìn)專業(yè)協(xié)同和全生命周期
管理。數(shù)字化管理中國國際工程咨詢協(xié)會《工程項(xiàng)目管理全生命周期數(shù)字化建設(shè)導(dǎo)則》(T/CA
CE074-2025)為工程項(xiàng)目全生命周期的數(shù)字化建設(shè)提供總體要求、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施路徑指引
,
涵蓋BIM
、
物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的集成應(yīng)用。(三)政策與規(guī)范對行業(yè)的影響政策與標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)合作用,深刻塑造了暖通智控行業(yè)的發(fā)展方向和競爭格局,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、技術(shù)升級與產(chǎn)品創(chuàng)新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和“雙碳”政策倒逼企業(yè)淘汰低效產(chǎn)品,推動超高能效冷水機(jī)組、熱泵、多聯(lián)機(jī)等技術(shù)迭代。熱泵作為能源脫碳核心技術(shù)迎來規(guī)?;瘧?yīng)用機(jī)會。同時(shí),制冷劑政策引導(dǎo)行業(yè)向天然工質(zhì)(CO2、氨、丙烷)及低GWP合成制冷劑轉(zhuǎn)型,這已成為全球競爭的技術(shù)制高點(diǎn)。智慧城市和數(shù)字化戰(zhàn)略推動AIoT、云計(jì)算、云邊協(xié)同、數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)在行業(yè)中的應(yīng)用,催生智能運(yùn)維、預(yù)測性控制和個(gè)性化舒適調(diào)節(jié)等創(chuàng)新功能。(二)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系除了國家政策之外,相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系也為暖通智控的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維與互聯(lián)互通提供了制度化保障,主要包括以下幾類:表1-3部分暖通智控行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范·第一章暖通智控行業(yè)的發(fā)展歷程
·122、市場邊界拓展與商業(yè)模式變革政策重心從“增量市場”向“存量市場”轉(zhuǎn)移,為老舊空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造和城市更新提供巨大“藍(lán)?!笔袌觥DK化、小型化智能方案、與光伏、儲能等可再生能源協(xié)同的“光-儲-直-柔”一體化系統(tǒng)獲得發(fā)展空間。商業(yè)模式逐步從傳統(tǒng)設(shè)備銷售向“產(chǎn)品+服務(wù)+運(yùn)維”一體化方案轉(zhuǎn)變,合同能源管理(EMC)、能源托管、硬件即服務(wù)(HaaS)等基于長期績效分享的模式日益普及,企業(yè)競爭核心從設(shè)備轉(zhuǎn)向長期價(jià)值與數(shù)據(jù)價(jià)值。3、提高準(zhǔn)入門檻與推動規(guī)范化發(fā)展嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保要求及智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范提高了行業(yè)技術(shù)和市場準(zhǔn)入門檻,缺乏技術(shù)積累的企業(yè)面臨壓力。標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議(如BACnet、Modbus、KNX)的推廣有效減少“信息孤島”,降低系統(tǒng)集成及后續(xù)升級成本,推動行業(yè)規(guī)范化、高質(zhì)量發(fā)展。4、強(qiáng)化信息安全與系統(tǒng)韌性《控制網(wǎng)絡(luò)HBES技術(shù)規(guī)范》等新標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)信息安全要求,反映智能樓宇系統(tǒng)安全的重要性。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,數(shù)據(jù)加密、設(shè)備身份認(rèn)證成為必備能力。同時(shí),韌性城市建設(shè)也要求暖通系統(tǒng)考慮抗震、防洪、極端氣候下的冗余備份及應(yīng)急保障,進(jìn)入了“城市生命線工程”。5、國際化布局與標(biāo)準(zhǔn)輸出在“雙循環(huán)”和“一帶一路”戰(zhàn)略下,中國暖通智控企業(yè)將國內(nèi)成熟技術(shù)、產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)(如磁懸浮機(jī)組、智能控制平臺)推廣至東南亞、中東等高增長市場。國內(nèi)嚴(yán)格政策孵化的先進(jìn)技術(shù)和解決方案正成為企業(yè)參與國際競爭的新優(yōu)勢??傮w而言,政策與標(biāo)準(zhǔn)已成為暖通智控行業(yè)發(fā)展的“方向標(biāo)”與“硬約束”。它們不僅推動了技術(shù)迭代與產(chǎn)品升級,也加快了市場結(jié)構(gòu)調(diào)整和商業(yè)模式轉(zhuǎn)型。未來的暖通智控將逐步演變?yōu)橹纬鞘锌沙掷m(xù)發(fā)展與智慧化轉(zhuǎn)型的核心基礎(chǔ)設(shè)施?!さ谝徽屡ㄖ强匦袠I(yè)的發(fā)展歷程
·13暖通智控技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀第二章14圖2-1暖通智控技術(shù)的邏輯閉環(huán)現(xiàn)代暖通智控系統(tǒng)的整體架構(gòu)秉承“分層清晰、閉環(huán)完整、跨層融合”的設(shè)計(jì)原則,可劃分為以下五個(gè)核心層次與一個(gè)橫向賦能核心:(一)現(xiàn)場設(shè)備層(感知與執(zhí)行)作為系統(tǒng)的基礎(chǔ),該層負(fù)責(zé)對建筑環(huán)境參數(shù)與暖通設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)測與控制指令的最終執(zhí)行。核心組件:包括部署于建筑空間及設(shè)備層面的各類高精度傳感器(溫度、濕度、CO2、PM2.5、壓力、流量、電量、能耗等)、各類圖像采集裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動閥門、風(fēng)機(jī)與水泵的驅(qū)動器)以及冷熱源主機(jī)(冷水機(jī)組、鍋爐、熱泵等)。此層構(gòu)成了系統(tǒng)感知神經(jīng)末梢、動作執(zhí)行單元以及被控設(shè)備[20]。技術(shù)要點(diǎn):傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)正朝著小型化、無線化、智能化方向發(fā)展,成為物聯(lián)網(wǎng)的前端設(shè)備,結(jié)合邊緣計(jì)算能力,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的初步處理和本地異常診斷,提升系統(tǒng)實(shí)時(shí)性與可靠性[21]。感知精準(zhǔn)持續(xù)優(yōu)化數(shù)據(jù)互通執(zhí)行高效決策智能·第二章暖通智控技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀
·2.1核心技術(shù)架構(gòu)與組成暖通智控系統(tǒng)的技術(shù)演進(jìn)體現(xiàn)了從單機(jī)調(diào)節(jié)到全局優(yōu)化的系統(tǒng)化轉(zhuǎn)型。其核心遵循“感知精準(zhǔn)→數(shù)據(jù)互通→決策智能
→
執(zhí)行高效
→
持續(xù)優(yōu)化”的閉環(huán)邏輯[16][17],并在AIoT、云邊協(xié)同、BIM與數(shù)字孿生等新興技術(shù)的推動下,不斷向自學(xué)習(xí)與主動優(yōu)化方向發(fā)展[18][19]。15(二)通信與數(shù)據(jù)層(連接與傳輸)該層是連接現(xiàn)場設(shè)備、邊緣控制器與上層平臺的數(shù)據(jù)動脈,確保信息的安全、可靠、低延遲流動。核心組件:以支持多協(xié)議轉(zhuǎn)換的智能網(wǎng)關(guān)為核心,兼容BACnet、Modbus等傳統(tǒng)樓宇自控協(xié)議與MQTT、OPCUA等物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)傳輸融合有線與無線技術(shù)(如Wi-Fi、5G、LoRa)。技術(shù)要點(diǎn):通過多協(xié)議兼容與語義互操作,可有效打破“信息孤島”,實(shí)現(xiàn)跨品牌、跨系統(tǒng)的無縫集成。邊緣安全網(wǎng)關(guān)成為保障數(shù)據(jù)跨境傳輸安全的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。(三)邊緣控制層(決策與控制)該層是系統(tǒng)的“本地大腦”,部署于現(xiàn)場近設(shè)備側(cè),負(fù)責(zé)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和控制決策。核心組件:以DDC/PLC等可編程控制器、變頻驅(qū)動器為載體,運(yùn)行業(yè)務(wù)邏輯與智能算法。算法體系涵蓋傳統(tǒng)的PID控制、基于規(guī)則的邏輯,以及先進(jìn)的模型的執(zhí)行。技術(shù)要點(diǎn):實(shí)現(xiàn)低延遲的閉環(huán)控制、局部優(yōu)化和快速故障響應(yīng),確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí),為云端提供清洗、聚合后的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。(四)平臺層(優(yōu)化與服務(wù))該層是系統(tǒng)的“云端中樞”,負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)的聚合、分析、建模以及跨系統(tǒng)的協(xié)同管理。核心組件:主要包括物聯(lián)云服務(wù)平臺(負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲、分析、算法模型訓(xùn)練)和樓宇智能運(yùn)營中心(IOC)平臺(提供集中監(jiān)控、可視化、能效管理、運(yùn)維工單等功能)。技術(shù)要點(diǎn):基于數(shù)字孿生技術(shù),構(gòu)建與物理實(shí)體映射的虛擬模型,支持運(yùn)行策略的仿真與優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)、能效調(diào)度、全生命周期管理等高級應(yīng)用,驅(qū)動系統(tǒng)持續(xù)改進(jìn)。(五)應(yīng)用層(交互與運(yùn)維)該層是系統(tǒng)與用戶交互的界面,將平臺能力轉(zhuǎn)化為具體的業(yè)務(wù)價(jià)值與操作體驗(yàn)。核心組件:面向不同角色用戶(如運(yùn)維工程師、管理者、樓宇客戶、投資人、城市運(yùn)行中心等)提供多維數(shù)據(jù)儀表盤、移動運(yùn)維APP、AR巡檢支持、告警管理、全局態(tài)勢與自動化工單系統(tǒng)等。技術(shù)要點(diǎn):通過直觀的可視化與智能化工具,顯著降低運(yùn)維技術(shù)門檻,提升管理透明度與應(yīng)急響應(yīng)效率。(六)AI智控核心(橫向賦能)AI能力并非獨(dú)立一層,而是作為核心賦能要素,深度融合并貫穿于邊緣控制層與平臺層。核心組件:在邊緣側(cè),專用AI芯片賦予控制器更強(qiáng)的本地實(shí)時(shí)分析與決策能力。在平臺側(cè),暖通垂域智能體基于大數(shù)據(jù)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)等技術(shù),提供負(fù)荷預(yù)測、系統(tǒng)級能效優(yōu)化、高級故障診斷等智慧應(yīng)用?!さ诙屡ㄖ强丶夹g(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀
·16技術(shù)要點(diǎn):體現(xiàn)了“云邊協(xié)同”的先進(jìn)模式?邊緣側(cè)側(cè)重實(shí)時(shí)響應(yīng)與隱私保護(hù),云端側(cè)重非實(shí)時(shí)的大規(guī)模計(jì)算與模型迭代,共同構(gòu)成完整的AI賦能體系。綜上,暖通智控的核心架構(gòu)通常遵循“感知-控制-優(yōu)化-服務(wù)”的邏輯?,F(xiàn)場設(shè)備層通過各類傳感器和執(zhí)行器采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行指令;智控層通過可編程控制器和場景化功能模塊實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)控制與策略優(yōu)化的執(zhí)行;平臺層提供遠(yuǎn)程運(yùn)維、能效管理和可視化功能;AI智控核心則通過邊緣計(jì)算與云協(xié)同,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測、能效優(yōu)化等高級算法應(yīng)用。而AIoT、云邊協(xié)同、BIM與數(shù)字孿生等新興技術(shù)則賦予其更強(qiáng)的學(xué)習(xí)、預(yù)測與跨場景適配能力。未來,這一架構(gòu)將持續(xù)演化為支持高能效、低碳化、智能化的綜合解決方案,成為智慧建筑和智慧城市的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。
HCs暖通智控
Hai
er遵循“感知—控制—優(yōu)化—服務(wù)”
技術(shù)邏輯的海爾HICS暖通智控架構(gòu),體現(xiàn)了從現(xiàn)場設(shè)備到智能平臺再到AI驅(qū)動的全鏈路閉環(huán)控制。其整體體系可劃分為三層架構(gòu)與一個(gè)AI驅(qū)動核心:1.現(xiàn)場設(shè)備層(Perception&ActuationLayer)該層覆蓋建筑暖通系統(tǒng)的全部物理設(shè)備與信號采集裝置,包括:●水冷機(jī)房設(shè)備(冷水機(jī)組、冷卻塔、循環(huán)水泵)及其壓力、流量傳感器,構(gòu)成冷熱源側(cè)的核心運(yùn)行環(huán)節(jié);用于設(shè)備故障探測與診斷時(shí),需配置振動傳感器、音量傳感器以及視頻攝像頭等?!耠妱娱y門與末端執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)風(fēng)水系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié);●各類傳感器與儀表(溫濕度、壓差、CO2、流量、電表等),形成完整的環(huán)境與能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò);水泵動力智控
閥門智控水冷機(jī)房分水器機(jī)
盤管冷卻塔H
CS-
暖通智控平臺
H
CS-物聯(lián)云服務(wù)平臺
H
CS-
暖通垂域智能體Haier
Intelligentoperationscenterplatform
Haiercloud
service
Managementsystem
Hai
copilot軟硬一體
安全可控傳感器液體壓差傳感器
溫濕度傳感器
壓力傳感器熱泵能源站房高效熱泵
輔熱
核心智控器高效機(jī)房智控圖2-2暖通智控技術(shù)架構(gòu)
(來源:海爾智慧樓宇)AI智控平臺層
智控層
現(xiàn)場設(shè)備Al診斷·AI節(jié)能·Al運(yùn)維設(shè)備云控·遠(yuǎn)程運(yùn)維·分區(qū)計(jì)費(fèi)壓力·第二章暖通智控技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀
·高效機(jī)房智控平臺熱泵能源站智控平臺末端智控平臺多聯(lián)機(jī)集控平臺磁懸浮電動調(diào)節(jié)閥HICS智控器
-EX系列HICSAI腦機(jī)暖通智控單元多能耦合·無人值守
·
系統(tǒng)節(jié)能50%數(shù)據(jù)機(jī)理建模
,
云邊協(xié)同
,
多步尋優(yōu)HIC
A
芯片≤------>HICS智控器-SC系列水泵冷卻塔動力智控?zé)岜媚茉凑局强啬┒谁h(huán)境智控高效主機(jī)Al多聯(lián)機(jī)電動閥門電動蝶閥17空氣處理機(jī)流量計(jì)AI熱泵物聯(lián)模塊壓力溫度表計(jì)集水器●能源設(shè)備系統(tǒng)(電、氣、水等多能源表計(jì)),為能耗管理與碳核算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這一層為智控系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)、全面的感知基礎(chǔ),保證控制閉環(huán)的數(shù)據(jù)輸入質(zhì)量。2.智控層(Control&DecisionLayer)通過HICS控制器(SC系列/EX系列)和場景化功能模塊(如暖通智控、空壓站智控、能源智控、照明智控),實(shí)現(xiàn)對不同子系統(tǒng)的集中控制與策略優(yōu)化。●暖通智控:涵蓋高效機(jī)房群控、熱泵系統(tǒng)群控、末端、多聯(lián)機(jī)與新風(fēng)機(jī)組的智能調(diào)度;●能源智控:實(shí)現(xiàn)跨能源品類的能耗監(jiān)控、用能優(yōu)化與配比調(diào)度;●照明智控與空壓站智控:體現(xiàn)跨系統(tǒng)擴(kuò)展能力,支持建筑綜合管控的一體化需求。這一層承擔(dān)系統(tǒng)運(yùn)行的“決策與調(diào)度中樞”,實(shí)現(xiàn)從單系統(tǒng)控制到跨系統(tǒng)協(xié)同的升級。3.平臺層(PlatformLayer)以HICS-物聯(lián)云服務(wù)平臺與HICS-樓宇I(lǐng)OC管理平臺為核心,提供:●運(yùn)維維度:遠(yuǎn)程巡檢、故障診斷、工單管理,實(shí)現(xiàn)從被動維護(hù)向預(yù)測性維護(hù)轉(zhuǎn)變;●能效維度:能源運(yùn)營與全局優(yōu)化,支持跨樓宇、多園區(qū)的統(tǒng)一能耗與碳排放管理;●管理維度:多系統(tǒng)集成與可視化界面,支撐決策者對建筑運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌握?!駭?shù)據(jù)資產(chǎn)庫的建立與維護(hù):本庫服務(wù)于運(yùn)維和能效提升。數(shù)據(jù)包括但不限于HVAC系統(tǒng)與能效有關(guān)的所有數(shù)據(jù)域、與設(shè)備故障相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù),并賦予故障標(biāo)志。維護(hù)包括早期維護(hù)和定期維護(hù),方法包括人工或自動的數(shù)據(jù)捉錯(cuò)和設(shè)備故捉錯(cuò)程序。這一層強(qiáng)化了從設(shè)備級到建筑群級的管理穿透力,支撐“智慧園區(qū)/智慧城市”級的運(yùn)維模式。4.AI智控核心(AIIntelligenceCore)通過HICS暖通垂域智能體(HaiCopilot)與內(nèi)置HICSAI芯片,形成架構(gòu)的核心差異化優(yōu)勢:●AI芯片:搭載自研MCU+NPU雙芯架構(gòu),具備邊緣計(jì)算與云協(xié)同能力?;谌珖鄨鼍斑\(yùn)行數(shù)據(jù)與機(jī)理仿真知識,采用“機(jī)理模型+數(shù)據(jù)驅(qū)動模型”融合建模,實(shí)現(xiàn)多維控制策略的高精度模擬與動態(tài)優(yōu)化。芯片可在邊緣端實(shí)現(xiàn)AI算法的本地推理,處理能力達(dá)每秒百萬級數(shù)據(jù)量,通信成本降低約30%。以AI多聯(lián)機(jī)為例,實(shí)際運(yùn)行經(jīng)第三方認(rèn)證節(jié)能效果提升達(dá)30%;●HaiCopilot:作為行業(yè)級AI智能體,提供負(fù)荷預(yù)測、能效優(yōu)化、故障診斷等高級功能,實(shí)現(xiàn)“從被動控制到主動優(yōu)化”的躍遷。這一模塊凸顯了暖通智控的前沿方向:依托AI驅(qū)動,系統(tǒng)具備持續(xù)學(xué)習(xí)和場景自適應(yīng)的能力。2.2前沿技術(shù)趨勢與創(chuàng)新隨著“雙碳”目標(biāo)、智慧城市建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn),暖通智控正迎來新一輪技術(shù)革新。行業(yè)前沿技術(shù)的應(yīng)用不僅在能效提升與碳減排方面取得突破,同時(shí)也推動了建筑管理模式的深刻變革。以下幾個(gè)方向尤為關(guān)鍵:·第二章暖通智控技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀
·18HVAC智控的未來開放平臺
AI自學(xué)習(xí)控制多系統(tǒng)融合
自適應(yīng)優(yōu)化碳排放監(jiān)測
精細(xì)化能耗建模預(yù)測與調(diào)度圖2-3暖通智控技術(shù)未來趨勢(一)基于AI的自學(xué)習(xí)控制技術(shù)人工智能正在重塑暖通控制邏輯。通過深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等算法,系統(tǒng)能夠在運(yùn)行過程中不斷“學(xué)習(xí)”建筑的使用模式、環(huán)境條件和設(shè)備特性,逐步形成最優(yōu)控制策略。實(shí)踐表明,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、數(shù)據(jù)質(zhì)量高的前提下,AI自學(xué)習(xí)控制有望在基準(zhǔn)線基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)15%至30%的額外能耗降低[22]。未來,AI模塊將從局部輔助功能擴(kuò)展為樓宇管理平臺的核心組件,推動控制邏輯從“被動響應(yīng)”向“主動預(yù)測和自主決策”演進(jìn),為實(shí)現(xiàn)近零能耗和零碳建筑提供技術(shù)支撐。(二)精細(xì)化能耗建模與預(yù)測調(diào)度能耗預(yù)測已從經(jīng)驗(yàn)法向數(shù)據(jù)驅(qū)動與物理建模相結(jié)合的方向發(fā)展?;谀P皖A(yù)測控制(MPC)的策略,能夠融合天氣預(yù)報(bào)、占用率、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等多源數(shù)據(jù),提前優(yōu)化冷熱源和輸配系統(tǒng)的調(diào)度,避免能耗峰值和運(yùn)行過沖。研究和·第二章暖通智控技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀
·19案例顯示,基于MPC和數(shù)字孿生的綜合應(yīng)用,能源利用效率可提升30%以上。此外,數(shù)字孿生技術(shù)正在成為能耗管理的重要工具。其通過構(gòu)建建筑及暖通系統(tǒng)的虛擬鏡像,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真和策略驗(yàn)證,為復(fù)雜工況下的能效優(yōu)化和碳排放管控提供低風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境。(三)多系統(tǒng)融合控制趨勢暖通智控正逐步從單一系統(tǒng)優(yōu)化走向跨系統(tǒng)協(xié)同。通過與照明、遮陽、新風(fēng)、門禁和安防等子系統(tǒng)互聯(lián),系統(tǒng)可在統(tǒng)一的BAS/BMS(Building
ManagementSystem)平臺下實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)度。例如:●空調(diào)與照明、遮陽的協(xié)同可實(shí)現(xiàn)冷熱負(fù)荷削峰與日照平衡;●與新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動可提升室內(nèi)空氣質(zhì)量并降低能耗;●與門禁系統(tǒng)結(jié)合可基于實(shí)時(shí)占用率實(shí)現(xiàn)區(qū)域性空調(diào)控制。這種跨系統(tǒng)的全局優(yōu)化不僅提升能效,還改善了用戶體驗(yàn),加速了智慧建筑生態(tài)的形成。(四)碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)測與可視化在碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)牽引下,碳排放管理已成為暖通智控系統(tǒng)的新使命。依托傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能控制平臺,可對建筑能耗及相關(guān)碳排放進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、建模和可視化呈現(xiàn)。例如,部分城市已上線建筑碳排放監(jiān)測平臺,通過能耗大數(shù)據(jù)與AI算法實(shí)現(xiàn)建筑群碳排放的動態(tài)監(jiān)控與評估。未來,碳排放數(shù)據(jù)將與能源管理、虛擬電廠和需求側(cè)響應(yīng)深度融合,使暖通智控成為建筑碳資產(chǎn)管理與城市級低碳調(diào)度的核心工具。(五)開放平臺與產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)開放互聯(lián)正在成為智能暖通產(chǎn)業(yè)的主旋律。支持BACnet、Modbus、KNX、OPC
UA、MQTT等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的開放型樓宇平臺,使不同品牌和類型的設(shè)備能夠無縫集成,降低了系統(tǒng)集成難度和運(yùn)維成本。同時(shí),邊緣計(jì)算與云服務(wù)的協(xié)同架構(gòu)正逐步普及:邊緣網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制和關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理,云平臺提供跨項(xiàng)目數(shù)據(jù)分析與全局優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)靈活的混合云部署。國內(nèi)外企業(yè)也在加速布局開放生態(tài),例如騰訊微瓴、華為云樓宇、阿里云智慧園區(qū)等平臺,推動形成跨行業(yè)的共生生態(tài)。未來,暖通智控企業(yè)的競爭力不僅取決于硬件與算法本身,更取決于是否具備開放平臺能力和生態(tài)協(xié)同能力,以支持多元化應(yīng)用場景和創(chuàng)新商業(yè)模式。2.3暖通智控技術(shù)的應(yīng)用場景暖通智控系統(tǒng)已在多類典型場景中廣泛應(yīng)用,不同類型建筑在運(yùn)行需求、負(fù)荷特征和控制重點(diǎn)上差異明顯。通過智能化感知、動態(tài)調(diào)控與系統(tǒng)協(xié)同,暖通智控既能保障環(huán)境品質(zhì),又能實(shí)現(xiàn)能效最優(yōu)。本節(jié)重點(diǎn)梳理公共建筑、工業(yè)廠房、醫(yī)療設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、智慧園區(qū)、智慧酒店及軌道交通等代表性應(yīng)用場景,分析各自的技術(shù)特征與實(shí)踐價(jià)值?!さ诙屡ㄖ强丶夹g(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀
·20圖2-4暖通智控技術(shù)的典型應(yīng)用場景(1)公共建筑辦公樓、商場、學(xué)校等公共建筑具有分區(qū)復(fù)雜、人員密度波動大、使用時(shí)段差異顯著等特征。智能暖通系統(tǒng)通過
分區(qū)傳感+動態(tài)控制,可實(shí)現(xiàn)基于時(shí)段和占用率的精細(xì)化送風(fēng)和溫度調(diào)節(jié)。例如:●辦公樓:結(jié)合會議預(yù)約與門禁系統(tǒng)動態(tài)分配新風(fēng)與冷負(fù)荷;●商場:通過照明與空調(diào)的協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)冷負(fù)荷平衡;●學(xué)校:利用出入口監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動溫控與通風(fēng)模式切換。此外,空氣質(zhì)量傳感器的引入使得系統(tǒng)能夠?qū)嵤┎町惢男嘛L(fēng)補(bǔ)給和凈化策略,提升舒適度和健康水平。智慧酒店暖通智控技術(shù)在智慧酒店中的應(yīng)用,以提供個(gè)性化和節(jié)能的住宿體驗(yàn)。智慧園區(qū)暖通智控技術(shù)在智慧園區(qū)中的應(yīng)用,以創(chuàng)造可持續(xù)和高效的環(huán)境。數(shù)據(jù)中心暖通智控技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用,以確保最佳運(yùn)行溫度和能源效率。工業(yè)廠房暖通智控技術(shù)在工業(yè)廠房中的應(yīng)用,以維持生產(chǎn)過程中的最佳環(huán)境條件。軌道交通暖通智控技術(shù)在軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用,以確保乘客舒適度和能源效率。公共建筑暖通智控技術(shù)在公共理筑中的應(yīng)用,以提高能源效率和舒適度。智慧住宅暖通智控技術(shù)在智慧住宅中的應(yīng)用,以提高舒適度和能源效率?!さ诙屡ㄖ强丶夹g(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀
·21(2)工業(yè)廠房工業(yè)廠房空間體量大、負(fù)荷波動顯著,且對溫濕度和空氣潔凈度有特定要求。暖通智控需兼顧生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定性與能效優(yōu)化。典型技術(shù)措施包括:●配置大跨度吊頂風(fēng)機(jī)與可調(diào)送/排風(fēng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)分區(qū)和梯級控制;●高負(fù)荷工況下增加送排風(fēng)量,低負(fù)荷時(shí)段降低設(shè)備運(yùn)行頻率;●余熱回收與熱能再利用,用廢氣余熱供暖或工藝預(yù)熱;●與粉塵/有害氣體排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動,實(shí)現(xiàn)安全與節(jié)能的兼顧。(3)醫(yī)療設(shè)施醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室等醫(yī)療建筑對空氣潔凈度、溫濕度穩(wěn)定性及壓差控制要求極高。智能暖通系統(tǒng)采用多級過濾、新風(fēng)機(jī)組與分區(qū)壓力控制,保障各區(qū)域環(huán)境滿足醫(yī)療規(guī)范:●手術(shù)室與病房保持正/負(fù)壓差控制;●空氣品質(zhì)監(jiān)測與PID調(diào)節(jié),動態(tài)控制新風(fēng)量與消毒設(shè)備;●冗余與切換機(jī)制確保關(guān)鍵場所環(huán)境穩(wěn)定;●遠(yuǎn)程監(jiān)測與預(yù)警減少因?yàn)V網(wǎng)堵塞或設(shè)備異常造成的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。(4)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心冷卻負(fù)荷持續(xù)高強(qiáng)度運(yùn)行,制冷效率直接決定其能效表現(xiàn)。智能暖通系統(tǒng)通過機(jī)柜級監(jiān)測與動態(tài)冷量分配,結(jié)合外氣冷卻與季節(jié)切換策略,有效降PUE(Power
Usage
E?ectiveness,電源使用效率)值。●實(shí)時(shí)采集冷機(jī)功率、進(jìn)出風(fēng)溫差等參數(shù),動態(tài)優(yōu)化冷機(jī)與冷卻塔運(yùn)行;●充分利用室外氣候特點(diǎn),采用水系統(tǒng)“免費(fèi)”制冷技術(shù),和風(fēng)系統(tǒng)“免費(fèi)”制冷技術(shù)?!癫糠猪?xiàng)目引入AI-DCIM平臺,實(shí)現(xiàn)冷卻策略的自適應(yīng)與預(yù)測性調(diào)節(jié);●在確保高可靠性的同時(shí),實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)能降耗。(5)智慧園區(qū)與綜合體智慧園區(qū)的暖通智控強(qiáng)調(diào)跨建筑的統(tǒng)一調(diào)度與多能協(xié)同?!裣到y(tǒng)基于園區(qū)整體負(fù)荷與動態(tài)電價(jià)執(zhí)行需量響應(yīng),避免峰值沖擊;●與分布式光伏、儲能、微電網(wǎng)協(xié)同,提升清潔能源利用率;●借助BIM和虛擬運(yùn)營中心實(shí)現(xiàn)園區(qū)級能耗監(jiān)測與可視化運(yùn)維;●暖通系統(tǒng)與供熱、電力、安防等子系統(tǒng)聯(lián)動,支撐園區(qū)級能源與環(huán)境優(yōu)化。(6)軌道交通軌道交通場景具有客流波動大、運(yùn)行連續(xù)性強(qiáng)、消防應(yīng)急要求高等特點(diǎn)。●系統(tǒng)可結(jié)合客流預(yù)測與列車時(shí)刻表,在高峰期提前預(yù)冷站臺;●隧道通風(fēng)利用活塞風(fēng)與機(jī)組聯(lián)動維持車廂與隧道壓差平衡;●
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