摘要：通过调研全国100多个目前已投入使用的变风量（VAV）空调系统项目，发现系统没有按照设计要求的控制策略运行，风柜长时间运行在高频甚至满频率状态，除此之外，还有诸多因素影响到变风量空调系统的运行效率，能耗巨大。根据《国家发展改革委等部门关于统筹节能降碳和回收利用 加快重点领域产品设备更新改造的指导意见》(发改环资〔2023〕178号)，强调在落实双碳目标任务过程中，加快节能降碳先进技术研发和推广应用。围绕国家十四五数字经济规划和双碳目标，普而通公司聚集绿色建筑变风量空调系统细分领域，自主研发了一套变风量空调系统智慧管理平台——边缘人工智能在变风量空调节能方面的应用，集AI节能控制技术与一栈式解决方案于一体，全面赋能智慧建筑，降本增效。该节能技术完全通过AI模型实现，自我迭代升级，支撑边缘场景应用，一套界面管理所有建筑群，降低运维难度，适用于已建成变风量（VAV）空调项目的节能升级改造及新建落地项目的能耗AI自主监控及节能优化，力争为国家的十四五绿色数字经济转型贡献一份自己的力量。

关键词：边缘人工智能、AI模型、变风量空调、边缘场景、能耗监测、AI节能控制


序言：

变风量（VAV）空调系统（以下简称“VAV系统“）如何实现AI节能控制？

首先我们要理解和完全掌握VAV系统与传统自控系统的相关性和区别，其相关性主要体现在：变风量空调系统智慧管理平台（以下简称“本平台”）主要基于自控系统所采集的设备数据，对数据进行深度利用，增强原系统的控制能力，极大提高系统运行的稳定性、舒适型，降本增效。

相对于传统自控系统，有以下根本区别：传统自控系统，侧重于对现场设备的自动化运行管理，而对于系统控制效果缺乏自动反馈和修复的功能；而本平台不仅能对自控系统的控制效果进行全方位检测，还能对VAV系统的运行状态进行分析评估，判断其运行状态并进行优化。在数据深度方面，传统自控系统是基于现场控制器及各类传感器，呈现参与设备运行的AI、AO、DI、DO点位；而本平台充分扩展传统自控系统所采集的数据点和逻辑量，并进行二次运算，全面感知VAV系统的运行工况，更准确的判断和优化系统运行状态。

变风量空调系统智慧管理平台=AI能耗监测系统+ AI节能控制系统+……

一、AI能耗监测系统： 主要包括规则设置、统计分组、逻辑管理、趋势分析（总耗对比、专业数据）、统计报表等功能模块，是对VAV系统能耗进行实时在线监测与分析的AI大型信息化平台之一。

AI能耗监测数据来源……?

本系统对于能耗的监测，基于VAVbox的实测风量数据。

它能直观清晰的记录监测区域的瞬时和累计风量，结合送风温度、回风温度（实测室内温度），即可计算出该区域的耗冷量：

{

    Q=V*(T2-T1)*C*k

    其中，V=风量

    T2=室内温度，T1=送风温度

    C=比热容，k=计算系数

}

能耗监测更精细、更有说服力、更灵活、更简单……

基于VAVbox的实测风量数据，我们就可以实现对房间能耗的更精细统计，也可以用于数据分析。

相较于面积分摊，该数据更能反映租区实际耗冷量，更具说服力。

传统能耗监测基于电表、水表等设备，通常以楼层为单位计量，而本系统摒弃传统能耗计量方式，无需新增任何计量设备，利用VAVBox控制器直接采集末端风量数据，系统架构更简单。

同时，结合系统运行状态参数，动态监测分析，洞察建筑中存在的不合理用能问题，通过系统AI模型优化设备的运行。

1.1 规则设置：能耗计费规则可以自定义风量公摊规则（比如时段、功能区、房间、区域、单位）或加权系数（比如朝向、每天时间段，节假日加班），设备自由组合，规则自由设置，比如：设备自由组合：当以VAVbox为单位进行能耗监测时，可以根据实际出租情况自由分组整合。无论楼面如何拆分出租，均可自由分配组合，快捷统计某租户耗冷量。

某办公楼出租情况

1.2 统计分组：统计耗冷历史数据可以分同楼层不同朝向、同朝向不同楼层、同区域不同时间段

1.2.1 同楼层不同朝向



1.2.2 同朝向不同楼层


1.2.3 同区域不同时间段



1.3 趋势分析：专业数据总耗对比

1.3.1 实时耗冷监测

通过列表/平面图，快速概览区域内各设备实时耗冷量，实时监控，异常情况提前预警。




1.3.2 累计耗冷查询




1.4 统计报表：自定义表报格式和元素，自动生成报表，支持EXCEL、PDF等格式导出






二、AI节能控制系统： 变风量空调节能控制可以通过AI节能模型实现

基于AI能耗监测系统，AI节能控制系统根据暖通专业的AI模型控制算法，实时更新并监测数据，快速分析运算，及时判断设备运行状态（正常还是异常）及能耗情况；通过AI自动对比，实时定位并给出运行优化建议和解决方案，自动调节优化设备运行参数，并形成大数据库；当系统运行稳定且达到一定条件下，AI节能控制系统会自动进入节能控制模式，在不改变系统舒适度及稳定性的前提下，降低系统能耗；同时，AI节能控制模型可以自我迭代升级。

AI节能控制系统主要包括两大模型：运行状态分析模型和AI节能控制模型

2.1 运行状态分析模型：VAV系统的运行状态是否良好极大地影响到舒适性，我们结合暖通专业自控知识理论和实践经验，针对VAV系统最常见的不良情况建立了AI分析处理模型，模型包括房间降温异常、房间升温异常、忽冷忽热异常，此三种模型能涵盖VAV系统超80%最典型的现场问题。

例如：降温异常


创新亮点

我们开创性的提出通过修改VAVbox的最大风量设定值来改变其送风能力：




2.2 AI节能控制模型

AI节能控制模型完全可以自主按照系统送风温度再调整与变定静压值再调整两种途径来达到节能降耗目的，系统送风温度再调整主要是控制冷水管的电动二通阀，调节水流量，而变定静压值再调整主要是控制变频器的频率，控制风机转速，从而进入节能模式。