基于智能物聯開關用電數據的行為節能策略研究
——以中央空調為例

趙麗昆 李建文 王月雷 胡駿

（昆明醫科大學第二附屬醫院，云南昆明 650000）

0.引言

醫院作為提供醫療服務的場所，不僅需要提高自身的醫療水平，還需要提供舒適的就醫環境，醫院空調系統對于維持穩定舒適的就醫環境起到了至關重要的作用。在滿足醫療衛生和病人就醫要求的前提下，需要采取有效的途徑和措施來減少能源的消耗，從而實現社會利益的最大化。目前的中央空調控制技術還以分散控制為主，每個控制器只能監控其所控制的中央空調機組的狀態，這不僅不利于整個系統的智能管理，而且浪費能源[1]。

采取相關的措施促進空調降低能耗，也有利于促進醫院的收支平衡，減輕其在運轉層面上的經濟成本。提高醫院空調的使用效率、降低能耗；促進資金的合理分配，避免資金浪費在醫院非主營功能的其他支出項上。

1.技術改造及實施方案

1.1 醫院用電情況調查

后勤服務中心人員多次到各現場調研和發放問卷調查、開專題會議討論。在所管的區域內，尋找相應設備改造升級，杜絕浪費現象發生，從而把節能工作做到最好。通過調查可以看出我院各個部門/科室均有專人負責節能降耗，制定了相關的節能降耗制度，但在落實過程中還有諸多不盡人意，如用電不規范、夏天空調房間溫度設置過低、空調長期開著等情況存在。最終，以中央空調系統為切入點，了解自學習智能物聯開關及市場情況，制定后續分體節能方案方向。智能物聯開關應用于用電主體設備的遠程管理、電量監測、工作狀態管理與檢測等[2-3]。通過持續性監測統計分析，制定有效節能措施、方案。

1.2 醫院中央空調基本情況

昆明醫科大學第二附屬醫院7號樓水系統中央空調，包含冷熱泵機組3臺（376kW），循環水泵4臺（30kW），各型室內空調天花機520臺（0.03kW）。氟系統中央空調，包含室外機70臺（10匹），165臺（16匹），室內多聯機共有858臺（1.5kW）。

1.3 智能物聯開關的優點

智能物聯開關是利用手機信號、Wi-Fi組網通過后實現遠程系統控制?？蛇h程操作開關的通斷、設定及抄讀各類參數、監控插座表負載狀態等。采集供電線路的電流、電壓、耗電量、總功率、無功率等有效參數。當監測到計量數據超過預設極限值時，發出報警信號給管理人員判別故障，保障設備的良好運行[4]。

1.4 安裝智能物聯開關方案

本次研究項目的主題是選取大型用能設備之一的中央空調系統，在電氣控制柜內安裝智能物聯開關，在滿足醫療工作的正常開展下，實行定時定點節能控制。提高建筑節能尤其是減少建筑運行期間的電力能耗，降低醫院能源消耗成本。本次試驗分2期進行：

試點試驗：選取中央空調小范圍進行試點運行并采集數據。

擴展試驗：以試點試驗數據為參考，形成系統指導意見，進一步擴展試驗。

2.技術改造及實施情況

2.1 試點試驗

在7號樓2層外科門診選用兩條控制回路，空調數量均為8臺，安裝智能物聯開關于醫院空調的控制線路上。第一條控制線路上只安裝計量表，作為對照組，計量空調正常使用情況下的用電量。第二條控制線路上安裝計量表和智能物聯開關，并設置定時開關時間為：早上7:30開機，下午17:30關機，計量空調工作時的用電量。

經過一個月（3月18日至4月18日）的用電量數據采集，同區域的2個回路空調安裝了智能物聯開關和沒有智能物聯開關的空調，用電量有很大的差異，數據如圖1所示。

圖1 試點實驗有控制系統和無控制系統每天用電量折線圖對比

（1）無控制系統空調月平均用電量為208.8度；有控制系統空調月平均用電量為51.0度；加裝控制系統后月節約電量為75.6%。

（2）根據市電0.52元/kW，安裝控制系統后月平均可節約電費82元。此次空調安裝控制系統材料費共計花費567元，預計7個月收回成本。

（3）同等數量空調用電設備，安裝遠程控制系統比無控制系統節約75.6%的電量。主要原因是科室空調管理人員較晚關閉和忘記關閉空調造成，由點及面，醫院空調用電還有可挖掘潛力。

2.2 擴展試驗

經過一個多月的試點運用，安裝智能物聯開關較之前未安裝智能物聯開關的設備用電量大幅降低。進一步試驗，擬在醫院7號樓3層A區、4層A區及10層A、B、C區、11層A、B、C區、12層A、B、C區多聯機空調電源回路上加裝智能物聯開關進行節電控制。

第一階段是智能物聯開關未 進行人為干預，多聯機空調處于日常工作狀態。僅監測并記錄每日多聯機用電量（7月份）。第二階段是智能物聯開關設置定時開關（夏天12:00開啟、23：30關閉），監測并記錄多聯機用電量（8月份）。

經過2個月的數據采集，多聯機空調電源線路上使用了智能物聯開關控制和沒有使用智能物聯開關控制的，用電數據有很大的差別。如表1和表2所示。

表1 擴展實驗有控制系統和無控制系統用電量對比

表2 試點實驗3～8月用電數據對比

（1）此次試驗區域無控制系統空調單月用電量為29883度，有控制系統空調單月用電量為17565度，加裝控制系統后單月節約41.22%的電量。

（2）根據市電0.52元/度，安裝控制系統后單月節約6404元。估算單月7號樓一個區域節約電量為6404/4= 1600元。若7號樓標準區域安裝智能物聯網開關單月可節約1600×14=22414元。

通過智能物聯網開關采集用電能耗數據的分析，利用智能物聯網開關實現用電設備的節能控制，為完善醫院節能系統提供有力的參考依據。

3.空調性能優化措施

空調的使用年限和節能效果跟維護和使用的頻率息息相關。若要降低空調能耗，就要在制度方面下功夫[5]。醫院設置相關的空調管理人員，對空調設施的設備維護工作進行權責明晰的分工和監督，對損壞、落后的空調設備給予及時的維修替換，同時根據季節特點來設置相關的空調使用時長和使用溫度，加強空調管理人員與病房醫護人員對病、陪人員做好宣傳、教育工作，可以避免由空調使用無序、紊亂而導致的空調系統能耗過高、使用壽命降低等問題[6]。

為了使中央空調空調的使用達到最佳狀態，空調管理人員定期對7號綜合大樓的空調進行巡查、維護，對每臺空調設備的過濾網進行清洗維護，每年聘請空調專業清洗人員對空調設備進行深度全面清洗[7]。減小空調設備運行阻力和熱量損失，從而降低設備滿負荷運轉時間，有效延長設備使用壽命、降低了電能消耗[8]。

對中央空調主機運行情況進行檢查。利用每年中央空調制冷系統、制熱系統轉換時期，組織專業技術人員對中央空調各系統包括制冷、制熱系統和風機、水泵輸配系統及報警聯動安保系統等分別進行一次全面檢修和保養維護，確保設備完好和正常使用。

4.試驗總結

通過對智能物聯網開關應用于中央空調設備實驗研究，對用電數據采集分析可知，安裝了物聯網開關比沒有安裝物聯網開關的設備節約電量比較可觀。醫院制定了空調設備使用的相關規章制度，但執行過程中很多落實不到位，能源浪費比較嚴重。物聯網開關的應用能夠對用電設備的過載、過流、過壓、欠壓等精確控制，有效地對控制區域科學管理。通過智能物聯開關使中央空調集中監控，實現設備遠程數據采集、處理、實時監控等功能。實現管理人員與中央空調機組的空間分割與時間同步，降低管理費用和空調能耗。該智能物聯網開關的運用實現了中央空調的遠程自動化、網絡化管理，降低了系統運營成本，提高了中央空調機組的使用效率，使中央空調達到統一控制、統一管理、高效節能的目的。

智能物聯開關在設計上還具有擴展性好、成本低、可靠性高，可以用于其他樓宇控制，如燈光、水、電等，應用非常廣泛。智能物聯開關應用于學生宿舍從根本上杜絕違章電器的使用，保障每個學生的生命財產安全。智能物聯開關應用于居家生活中幫助你控制家中電器用電規避電器不良能耗，讓電費的支出更合理，享受智能環境帶來的便捷?，F代社會的快速發展相應地推動了智能建筑行業的發展，多重數據融合是智慧建筑建設中的基礎支撐，是智慧建筑建設的核心要素，并進一步推動智慧建筑建設。提高建筑節能尤其是減少建筑運行期間的電力能耗，緩解建筑能耗居高不下的嚴峻形勢，對節能減排有著重要的意義。