四月的古城西安，春風(fēng)裹挾著歷史的厚重與現(xiàn)代的活力。就在這樣充滿韻味的時(shí)節(jié)里，4月25日，一場(chǎng)聚焦大型公共建筑能效提升的專業(yè)課題研究，在西安奧體中心悄然展開。由華潤(rùn)置地潤(rùn)地管理團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)部攜手原西安奧體中心智能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)單位中信設(shè)計(jì)，一場(chǎng)針對(duì)西安奧體中心場(chǎng)館空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況、為期三個(gè)月的深度技術(shù)復(fù)盤正式拉開帷幕。這場(chǎng)被業(yè)內(nèi)人士形象稱之為“能效體檢” 的專業(yè)行動(dòng)，承載著為大型體育場(chǎng)館節(jié)能降耗探尋可行技術(shù)路徑的重要使命，意義非凡。

西安奧體中心節(jié)能改造研究課題課題項(xiàng)目負(fù)責(zé)人歐洋，課題團(tuán)隊(duì)：華潤(rùn)置地潤(rùn)地管理、中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司（湖北省勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)智能分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)單位）、雷優(yōu)科技（湖北省勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)智能分會(huì)鉑金合作伙伴）。

此研究課題將成為華潤(rùn)設(shè)計(jì)部、中信設(shè)計(jì)及項(xiàng)目合作方雷優(yōu)科技未來(lái)探索節(jié)能領(lǐng)域的新航標(biāo)。

一、項(xiàng)目挑戰(zhàn)：解碼大型場(chǎng)館的能源 “密碼”

作為第十四屆全運(yùn)會(huì)的主會(huì)場(chǎng)，西安奧體中心自2021年正式投入運(yùn)營(yíng)起，就如同一個(gè)“能源巨獸”，面臨著大型場(chǎng)館典型的能源管理難題。項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人談及這些難題時(shí)，語(yǔ)氣中透露著一絲凝重：“每當(dāng)舉辦大型賽事或文藝演出，數(shù)萬(wàn)名觀眾涌入場(chǎng)館，為保證舒適的觀賽、觀演環(huán)境，空調(diào)系統(tǒng)必須滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；而在非活動(dòng)期間，若仍維持較高能源消耗來(lái)保障基礎(chǔ)運(yùn)維，無(wú)疑是一種資源浪費(fèi)。這種劇烈波動(dòng)的‘過(guò)山車’式用能曲線，就像一座橫亙?cè)谖覀児?jié)能之路上的高山，給節(jié)能工作帶來(lái)了前所未有的巨大挑戰(zhàn)。”如何讓制冷機(jī)組與空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同優(yōu)化，在確保能效、穩(wěn)定性和舒適性的同時(shí)，最大限度地節(jié)能降耗，已然成為擺在團(tuán)隊(duì)面前亟待攻克的關(guān)鍵難題。

二、現(xiàn)有策略：解碼空調(diào)系統(tǒng)的 “智慧基因”

技術(shù)團(tuán)隊(duì)化身“數(shù)據(jù)偵探”，在后續(xù)近三月的時(shí)間里，深入一線機(jī)房獲取了大量運(yùn)行數(shù)據(jù)，并深度剖析了2024年5-9月的典型運(yùn)行數(shù)據(jù)，逐步逐項(xiàng)分析現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)控制邏輯。

 設(shè)備運(yùn)行規(guī)律數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表（2024年5~9月）

  設(shè)備用能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表（2024年5~9月）

現(xiàn)有四大核心策略如同精密齒輪，支撐起整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)：

1. 冷源機(jī)組控制策略：精準(zhǔn)把控冷源機(jī)組的運(yùn)行節(jié)奏

• 負(fù)荷動(dòng)態(tài)匹配：基于冷凍水供/回水溫差（ΔT）和流量（Q）實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)荷：負(fù)荷率 = Q×ΔT×C / 機(jī)組額定冷量（C為水的比熱容）。當(dāng)負(fù)荷率持續(xù)高于85%且時(shí)間閾值（如30分鐘）觸發(fā)增機(jī)，低于40%則減機(jī)。

• 能效尋優(yōu)策略：對(duì)比單臺(tái)機(jī)組部分負(fù)載效率（IPLV）與多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)效率，選擇總功耗最低的運(yùn)行模式。例如：2臺(tái)50%負(fù)載機(jī)組可能比1臺(tái)滿載+1臺(tái)停機(jī)更高效。

• 設(shè)備輪換策略：記錄機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)，優(yōu)先啟用累計(jì)時(shí)間較少的設(shè)備，延長(zhǎng)整體壽命。

2. 壓縮機(jī)變頻控制策略：通過(guò)變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

• 動(dòng)態(tài)壓差調(diào)節(jié)：根據(jù)蒸發(fā)器/冷凝器進(jìn)出口壓差調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。壓差增大（負(fù)荷升高）時(shí)升頻，壓差降低時(shí)降頻，維持系統(tǒng)ΔP在設(shè)定范圍內(nèi)。

• 喘振預(yù)防控制：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)喘振曲線，通過(guò)變頻調(diào)節(jié)避開低流量-高壓差危險(xiǎn)區(qū)，結(jié)合導(dǎo)葉開度協(xié)同控制。

• 需求響應(yīng)策略：在電力峰谷時(shí)段，結(jié)合變頻限速運(yùn)行以降低峰值功耗。

3. 冷凍水溫度優(yōu)化策略：對(duì)冷凍水溫度進(jìn)行精細(xì)化調(diào)控

• 室外氣象補(bǔ)償：基于濕球溫度或焓值動(dòng)態(tài)調(diào)整供水溫度：例如，室外濕球溫度每升高1℃，供水溫度下調(diào)0.5℃（需結(jié)合建筑熱惰性校準(zhǔn)）。

• 末端閥位反饋：監(jiān)測(cè)空調(diào)末端閥門開度：若全開比例超過(guò)30%，逐步降低供水溫度（步長(zhǎng)0.5℃），若低于10%則升高溫度。

• 分時(shí)優(yōu)化：夜間或低負(fù)荷時(shí)段提高供水溫度（如從7℃升至10℃），結(jié)合變頻泵降速運(yùn)行，降低系統(tǒng)整體能耗。

4. 空氣處理機(jī)組(AHU)與新風(fēng)控制策略：科學(xué)管理AHU與新風(fēng)系統(tǒng)

預(yù)設(shè)運(yùn)行時(shí)段（如奧體場(chǎng)館9:00-22:00），與人員活動(dòng)模式匹配，進(jìn)行變頻控制。

• 靜壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)：在變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV）中，根據(jù)末端風(fēng)閥開度調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，維持主干管靜壓恒定（如250Pa）。

• 新風(fēng)需求追蹤：根據(jù)室內(nèi)人數(shù)變化（如CO?濃度梯度）調(diào)整新風(fēng)閥開度，聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)變頻維持總送風(fēng)量。

空調(diào)控制系統(tǒng)中的 “明星選手”——中央空調(diào)AI節(jié)能系統(tǒng)，堪稱節(jié)能黑科技。它集能源站群控、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、能源管理于一體，融合AI節(jié)能理念，將互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、暖通空調(diào)、自動(dòng)控制等多領(lǐng)域技術(shù)深度整合，還可智能獲取環(huán)境、氣象及建筑冷熱量需求參數(shù)，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí) “把脈”，讓系統(tǒng)始終運(yùn)行在能效最優(yōu)狀態(tài)，真正做到按需供能；在不影響舒適體驗(yàn)的前提下，最大限度減少系統(tǒng)的能耗浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

三、優(yōu)化方向：深挖四大節(jié)能潛力

在取得這些成果的同時(shí)，專家們也發(fā)現(xiàn)了更多值得深入挖掘的節(jié)能潛力。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，團(tuán)隊(duì)提出以下關(guān)鍵改進(jìn)點(diǎn)：

1. 冷水機(jī)組動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)

• 癥結(jié)：冷水機(jī)組現(xiàn)有運(yùn)行策略采用固定出水溫度設(shè)定值，在部分負(fù)荷工況下，能效表現(xiàn)不佳，如同“大馬拉小車”。

• 優(yōu)化方案：構(gòu)建智能負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，借助自適應(yīng)優(yōu)化算法，低溫時(shí)段自動(dòng)匹配最優(yōu)出水溫度，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)組數(shù)量與負(fù)載率，提升能效比。經(jīng)測(cè)算，這一優(yōu)化能讓設(shè)備運(yùn)行曲線與制冷系統(tǒng)高效區(qū)間重合度提升至90%以上，顯著提升制冷機(jī)組全年綜合能效比。

  
  

2. 冷凍水泵變頻精細(xì)化

• 癥結(jié)：現(xiàn)有設(shè)備冷凍泵雖配備變頻裝置，卻全年長(zhǎng)期“固守”50Hz運(yùn)行頻率，對(duì)需求變化反應(yīng)遲鈍，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)節(jié)能。

• 優(yōu)化方案：實(shí)施變流量控制策略，當(dāng)末端供冷需求改變時(shí)，及時(shí)調(diào)整冷凍水系統(tǒng)運(yùn)行工況。利用水泵水量與能耗的非線性關(guān)系，通過(guò)調(diào)整水量的變化來(lái)大幅削減水系統(tǒng)傳輸能耗，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

3. 冷卻水泵變頻改造

• 癥結(jié)：冷卻水泵雖有變頻器加持，實(shí)際運(yùn)行中仍以固定頻率運(yùn)行（全年50Hz開啟），未隨負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)整，不能發(fā)揮變頻節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

• 優(yōu)化方案：對(duì)冷卻泵進(jìn)行深度變頻改造，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)變流量控制，讓其能隨需求變化靈活調(diào)整。

4. 系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化

• 癥結(jié)：運(yùn)行設(shè)備之間缺乏協(xié)同，孤立運(yùn)作，即便原有樓控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，但既有的人工經(jīng)驗(yàn)也難以維持系統(tǒng)整體最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。

• 優(yōu)化方案：引入AI算法進(jìn)行群控尋優(yōu)，充分考慮設(shè)備耦合關(guān)系，采用 “負(fù)荷預(yù)測(cè) + 能效擬合”算法，以冷站耗能最低為目標(biāo)，讓AI系統(tǒng)基于歷史數(shù)據(jù)持續(xù)學(xué)習(xí)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全生命周期全局節(jié)能。

四、未來(lái)展望：勾勒節(jié)能新圖景

對(duì)于現(xiàn)階段節(jié)能挑戰(zhàn)，團(tuán)已錨定三大深入研究方向，向更高目標(biāo)進(jìn)發(fā)：

1. 分鐘級(jí)實(shí)時(shí)控制：突破傳統(tǒng)固定時(shí)間表運(yùn)行模式，將空調(diào)控制精度提升至分鐘級(jí)別，讓節(jié)能調(diào)控更精準(zhǔn)、科學(xué)、高效。

2. 區(qū)域微環(huán)境優(yōu)化：針對(duì)場(chǎng)館內(nèi)封閉區(qū)域溫差大、氣流不均的問(wèn)題，優(yōu)化原有設(shè)計(jì)方案，為觀眾打造更舒適的觀賽、觀演環(huán)境。

3. AI深度賦能：借助機(jī)器學(xué)習(xí)的強(qiáng)大力量，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，讓節(jié)能系統(tǒng)不斷進(jìn)化升級(jí)。

五、以技術(shù)為筆，繪就綠色場(chǎng)館藍(lán)圖

此次深度復(fù)盤，為大型場(chǎng)館節(jié)能改造提供了可借鑒的實(shí)踐樣本。華潤(rùn)置地與中信設(shè)計(jì)將繼續(xù)攜手前行，全力推動(dòng)西安奧體中心成為“雙碳”目標(biāo)下的能效典范。未來(lái)，這份寶貴經(jīng)驗(yàn)還將推廣至更多公共建筑，為建筑行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)勁動(dòng)力，讓節(jié)能之光照亮更多城市空間。