一、项目需求背景与意义
近年来,随着中国经济的增长和城市化的快速扩张,城市中大型的娱乐、购物、酒店、图书馆、车站、医院等集群型和公共建筑场所得到快速发展。这些场所为人们在娱乐、购物、医疗保健和活动提供了舒适场地。但是这些大型的场所为人们提供舒适环境的同时,设备的管理、节能减排和减少环境污染等要求也是一个巨大的挑战,昂贵的投资和高昂的能源成本以及后期设备的运维管理造成极其沉重的负担。
在这些大型建筑群的空调能耗中,主要的耗能环节为制冷机房(包括:冷水机组、冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵)和空调系统(包括:新风、送风、排风机组及空调末端)的相关设备。如何确保满足这些建筑物内环境要求,除了提供需求冷量,除了优化和调度各个环节的运行耗能设备的开启、运行、优化运行参数及控制空调运行参数,实现降低空调系统运行总耗能、实现节能外;实时有效的对设备、环境信号采集、传输是至关重要的因素。
5G是我国国家战略的重要组成部分,由于我们国家5G技术的成熟、国家投入巨资进行基础建设而得到飞速发展。今天随着物联网技术的发展,“万物物联”已经成为可能,而5G技术的基础成熟和发展为实现“万物物联”提供了非常有效的基础。
5G不仅是提升,而是变更,它是一个全新构建的生态系统。5G“低功耗海量连接”具备超千亿连接的支持能力,可以满足大型空调系统的众多设备的数据采集和大型环境中众多环境数据(温度、湿度)采集,确保满足大型环境控制对设备和环境数据的要求。5G“低延时高可靠”满足设备对数据实时性要求,设备调度、切换以及参数调整接近100%的实时性,使得空调调度控制的实时性、可靠性得到保证。5G“超低功耗和超低成本”为生产厂的设备配套和用户的使用提供使用基础,更是为大型空调系统的数字化集成成为可能。5G的低功耗海量连接、低延时高可靠、超低功耗和超低成本为空调系统实现运行参数控制、合理化调度,提供了有效的解决手段,是信息采集传输一个全新的生态系统。
“到 2030 年,大型公共建筑制冷能效要提升 30% ,制冷总体能效水平要提升 25% 以上,绿色高效制冷产品市场占有率提高 40% 以上,实现年节电 4000亿千瓦时左右”--【2019年国家发展改革委等七部委《绿色高效制冷行动方案】。“2020年9月,中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。到2030年,单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右”--【2020年七十五届联合国大会、联合国气候雄心峰会】。
环境压力和能源压力也是推动进行能效有效管理和系统综合管理的动力。根据现在大型的综合性市场需求,进行空调5G数字化集成调度与集中监控管理系统研发,实现对空调系统的综合监控管理,具有领先行业的先进水平,对行业具有非常深远的积极意义和示范效果。
二、有共同技术需求的同行企业
(1)浙江思科制冷股份有限公司
(2)南京天加空调设备有限公司
三、技术难题概述
(1)5G传感器、5G网关以及5G网络与多种协议现场总线、以太网、wifii组成的混合通讯网络构成的数据采集、传输系统。5G传感器、5G现场控制器,可以实现随用随装,在系统中信息做到直通直连不需要布置总线和网线,控制主机及他们之间的通讯做到互联互通。
(2)空调系统运行历史数据库、报警数据库、设备调度系统、故障引导及指导系统构成的多位一体的综合调度管理系统。
四、技术攻关后希望达到的预期技术目标
(1)搭建大型空调系统实验室(包含水冷机组测试台、焓差实验室、模块机机实验室),配置冗余监控主机,搭建由制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、电动水阀、大系统空调器、回排风机、小新风机、小系统设备用房空调器、风阀、传感器等组组建的大型模拟空调实验系统。通过系统空调水、风道的切换及系统组态,真是模拟医院宾馆、综合大型商业中心、车站等空调系统等实际运行情况状态并进行模拟调试。
(2)在进行模拟环境变化时候,根据需要随时可以进行5G传感器、控制器加装或者减配,做到随用随装,不需要进行网络布线,做到那里需要就在那里安装,并能互联互通。多种协议现场总线、以太网、wifii组成的混合通讯网络,满足和确保系统对传统通讯模式的兼容,确保信息数据采集和传输的要求。
(3)通过空调5G数字化集成调度与集中监控管理系统,由大型冗余的PLC控制主机、5G、冗余交换机、环形光纤、分布式现场I/O组成的控制调度系统,可以对实验室空调系统在不同的环境需求、各种故障情况下的运行模拟,实现系统对全部设备进行控制,并能验证系统的智能能效寻优管理模块,实时计算并显示系统的运行参数及能效参数并记录。
(4)实现系统设备自动调度和备份投入功能。验证主机、网络、设备(主机、风机泵类以及阀门等)故障时设备根据环境要求自动投入,并进行报警同时故障引导和指导系统自动提示维修及维修指引(包括故障定点、定位和指导)。所有故障报警自动生成历史记录。
(5)5G组成的混合通讯网络、自动控制调度模块、专家诊断模块以及能效寻优管理模块具有可移植性的特点。
系统建成后,与传统的空调系统相比较,可以实现节能达到30%~40%。并且可以在完成实验室测试后,方便的对已经运行的空调系统移植并进行改造。
五、需求企业出资承诺
1、企业愿意为该技术难题攻关提供研发资金不少于 2000 万元。其中:愿意支付揭榜单位研发资金不少于 150 万元。
2、承诺研发资金和支付揭榜单位资金及时足额拨付。
六、产权归属
本项目产生的全部产权归属浩金欧博科技股份有限公司。