智能傳感器在空調制冷節能系統中的應用.pdf

1、 趙偉趙偉 制冷產品技術總監制冷產品技術總監 西安中星測控有限公司西安中星測控有限公司 20232023年年0404月月 智能傳感器在空調制冷節能系統智能傳感器在空調制冷節能系統中的應用中的應用 認識中星測控認識中星測控 HAVCRHAVCR行業背景行業背景 空調制系統空調制系統智能傳感器介紹智能傳感器介紹 在空調制冷系統中的節能應用在空調制冷系統中的節能應用 在空調制冷設備中的節能應用在空調制冷設備中的節能應用 目目 錄錄 0101 認識中星測控認識中星測控 西安中星測控有限公司1996年成立于世界著名古城中國西安高新區。中星測控始終堅持“恪守誠信原則，塑造專業品牌，追求長久卓越”的企業文化

2、。經過二十多年的持續努力，已成為中國乃至全球知名的各種智能傳感器專業制造商及物聯網（智慧城市/智能制造）綜合解決方案提供商。中星測控堅持“創新，不以大而懼為，不以小而不為”的創新文化，不斷提高核心競爭力，為全球客戶提供高品質的產品及服務。公司已獲得100項專利，并持續通過ISO9001、ISO14001、ISO45001認證及國際IECEx防爆體系認證和歐洲ATEX防爆體系認證?！爸行菧y控”多項相關產品分別通過UL，CE，RoHS，REACH、GB3836、IECEx/ATEX防爆電氣產品等多種國內外認證。銷售市場遍及全球80多個國家地區，出口占比達50%。認識中星測控公司簡介認識中星測控公司

3、簡介 認識中星測控公司發展歷程認識中星測控公司發展歷程 公司公司 歷程歷程 19961996 1996 20041996 2004 2004 2004 20102010 創立創立 代理銷售歐美代理銷售歐美日日國家傳感器國家傳感器 開始研發生產工業開始研發生產工業、軍工、軍工領域傳感器領域傳感器 開始拓展研發生產物聯網智慧城市感知硬件開始拓展研發生產物聯網智慧城市感知硬件 20142014 成立控股公司西安益路邦穿戴電子成立控股公司西安益路邦穿戴電子 有限公司，專營老人智能跌倒報警器有限公司，專營老人智能跌倒報警器 20172017 獲得省科技進步一等獎獲得省科技進步一等獎 20182018 汽

4、車傳感器批量銷售汽車傳感器批量銷售，開始為，開始為五家全球五家全球500500強企業供貨強企業供貨 20202020 “孝為先”列為工信部第四批智慧健康養老應用試點；獲市“孝為先”列為工信部第四批智慧健康養老應用試點；獲市級工程技術研究中心授牌級工程技術研究中心授牌 20212021 完成完成QESQES三體系認證（質量管理、環境管理、職業三體系認證（質量管理、環境管理、職業健康安全管理）健康安全管理）20222022 獲得省產業鏈發展專項獲得省產業鏈發展專項 省重點產業鏈“揭榜掛帥”立項省重點產業鏈“揭榜掛帥”立項 省重點產業鏈“鏈主企業”省重點產業鏈“鏈主企業”省知識產權優勢企業省知識產權

5、優勢企業 市兩化融合示范企業市兩化融合示范企業 20132013 開始拓展至物聯網系統開始拓展至物聯網系統 20192019 具有具有完全自主產權的完全自主產權的MCSMCS壓力傳感器初出成果壓力傳感器初出成果 我們相信我們相信 成功成功=（勤奮）（勤奮）dtdt +機遇機遇 T T O O Success=（Industriousness）dt+Opportunity T T O O 企業愿景企業愿景 成為全球傳感器界有影響力的創新型公司成為全球傳感器界有影響力的創新型公司 To Be An Influential And Innovative Enterprise In Global Se

6、nsor Field 我們堅持我們堅持 恪守誠信原則恪守誠信原則 塑塑 造造 專專 業業 品品 牌牌 Preserving Principle of Integrity Accomplishing Professional Brand 認識中星測控公司企業文化認識中星測控公司企業文化 知識產權知識產權 已獲得專利已獲得專利106106項項(其中發明專利其中發明專利1313項，美國發明專利項，美國發明專利1 1項項)，另，另有有4141項專利受理中項專利受理中 5G5G產品技術申請產品技術申請6 6項發明專利，已受理并進入實審階段項發明專利，已受理并進入實審階段 認識中星測控知識產權及獎項榮譽認

7、識中星測控知識產權及獎項榮譽 0202 HVACRHVACR行業背景行業背景 HVACR行業背景行業背景 HVACR(暖通空調與制冷系統)在改善和提高環境質量的同時，也帶來了巨大的能源消耗，約占全球總電能消耗的20%，并不斷增長，如何在能耗開始增長時及早的發出警報，或者通過測量驗證優化系統節約能量，以及積極開發及合理應用節能控制技術，是降低空調能耗的根本途徑，也是HVACR技術不斷創新的動力之一，在這個過程中，傳感器正發揮著重要作用，通過準確采集環境及系統的數據，實現了自動化的精準控制，從而達成最終的節能目標。HVACR市場規模及能耗 到2028年，全球HVACR系統市場規模預計將達到1975

8、億美元 HVACR電力消耗約為整體建筑電力消耗的60%制冷用電量占到全社會用電量的15%以上,與雙碳目標息息相關 超過70個國家承諾到2050年實現零排放 國際能源署提出2050年全球實現凈零排放 15個國家級地區、398個城市、789個企業和16個投資者宣稱正在實現零排放 我國雙碳目標，2030年“碳達峰”，2060年“碳中和”HVACR行業背景行業背景 中國CO2排放量全球第一 2022年排放量達到119億噸，占全球總量的33%中國力爭2030年實現“碳達峰”，2060年實現“碳中和”習近平總書記在氣候雄心大會上再次強調，2030年中國單位GDP的CO2排放將比2005年下降65%以上；非

9、化石能源占一次能源消費比重將達25%左右 行業背景行業背景中央空調行業的中央空調行業的增長趨勢增長趨勢 。中國情況 2024年，生產和使用凍結在基線水平 2029年起hfc生產和使用不超過基線90%2035年起不超過基線70%，2040年起不超過基線50%2045年起不超過基線20%。ODP 臭氧衰減指數 GWP 全球增溫潛勢 CO2 作為制冷劑具有天然優勢 0303 空調制系統空調制系統 智能傳感器介紹智能傳感器介紹 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 空調制冷系統一般由以下四部分組成。制冷系統：由制冷壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器、電磁換向閥、過濾器 風路系統：由離心風機

10、、軸流風機等設備組成。電氣系統：由電動機、溫控器、繼電器、電容器和加熱器等組成。箱體與面板：由箱體、面板和百葉柵等組成。這需要多種類的傳感器，以準確監測設備的各項參數指標。西安中星測控的傳感器種類較多，且各具特色，可覆蓋大部分的主系統的應用需求。例如壓力傳感器，溫度傳感器、振動傳感器 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 冷媒專用壓力/溫度變送器 供電：1030VDC/5V 輸出：420mA/0.54.5VR 線性好、溫漂小、精度高、穩定性好 高過載，全密封，防冷凝水 正反向過電壓保護 EMC 適用冷媒適用冷媒R12，R21，R22，R31，R32，R134a，R404a，R4

11、07C，R410a，R502，R507 廣泛應用于多聯機、精密機房空調、列間空調、空氣源熱泵、工業冷凍機組、CO2機組、冷水螺桿機組、水源熱泵機組、地源熱泵機組 冷媒專用壓力/溫度變送器 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 壓力開關+壓力變送器 壓力開關 現場顯示 繼電器輸出+模擬輸出 開關報警點現場可調 帶指示燈 OLED顯示表頭可360旋轉 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 工業氣體Industrial Gases&空調制冷Air Conditioner Monitoring 地下水監測 Groundwater Source Monitoring 藍牙

12、壓力+溫度變送器 Wireless Pressure&Temperature 無線壓力變送器 Integrated Wireless Pressure Sensor 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 藍牙壓力/溫度變送器/網關 無線藍牙溫度傳感器 外接最多3路PT1000溫度探頭 無線藍牙輸出 內置大容量電池,支持外電供電 軟件及手機APP可調采樣速率和發射速率 可配套藍牙轉RS485/232網關使用 無線藍牙壓力溫度傳感器 全焊接壓力探頭，高達400bar壓力 兼容包括所有冷媒介質 外接最多2路PT1000溫度探頭 無線藍牙輸出 內置大容量電池，支持外電供電 軟件及手機A

13、PP可調采樣速率和發射速率 可配套藍牙轉RS485/232網關使用 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 藍牙差壓+壓力+顯示表頭 無線藍牙差壓+壓力+顯示表頭 變送器雙藍牙輸出，Beacon、Slave 5位液晶顯示差壓、靜壓、電池電量信息 顯示表頭與變送器為主從關系 Beacon數據傳送到網關，Slave傳送到表頭 可對從機進行配置及監測 太陽能供電，內置備用電池 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 無線壓力溫度傳感器 無線壓力溫度傳感器 壓力、溫度一體式測量 液晶顯示、讀書直觀 內置大容量電池,低壓報警 超底功耗15uA 支持上下限報警閥值設置 支持采樣

14、和發送時間間隔設置 防爆設計 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 無線振動傳感器 無線振動傳感器 采集加速度及溫度信號 無線采集，避免布線施工 內置大容量電池,實時監測 識別分析預判設備狀態 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 壓力+無線DTU NB壓力溫度傳感器 NB液位傳感器 防爆液位傳感器 無線溫度液位傳感器 藍牙多通道溫度/壓力傳感器 無線DTU 空調制冷系統智能傳感器介紹空調制冷系統智能傳感器介紹 空調制冷智能傳感器介紹空調制冷智能傳感器介紹 應用場景應用場景 冷水螺桿機組冷水螺桿機組 水源熱泵機組水源熱泵機組 地源熱泵機組地源熱泵機組 二氧化碳機

15、組二氧化碳機組 行業背景行業背景中央空調行業的中央空調行業的增長趨勢增長趨勢 應用場景應用場景 多聯機多聯機 空氣源熱泵空氣源熱泵 精密機房空調精密機房空調 列間空調列間空調 0404 在空調制冷系統中的在空調制冷系統中的節能節能應用應用 在空調制冷系統中的節能在空調制冷系統中的節能應用應用 傳統傳感器 分布廣，電纜連接、成本高 工程量大、維護難 熱量動態變化，缺少足夠環境信息 覆蓋范圍有限，不可觀測性較多 系統功耗大、不經濟，布線死角 功能重新調整，重新部署傳感器 智能傳感器 減少布線難度，降低維護成本 實時監測、感知、采集環境信息 耗資小，安裝方便，維護更新費用低 省去人工的測量和檢修 降

16、低系統的投資，增加舒適度 空調制冷系統中的傳感器，對冷凍機組、空調機組及水泵等設備狀態進行監測，實現對空調系統所需熱源的溫度、流量等自動調節，最大限度的降低能耗,包括：a.設備啟停最佳控制 b.空調及制冷機組的節能優化控制 c.設備運行周期控制 d.電力負荷控制 e.儲能系統優化控制 在空調制冷系統中的節能在空調制冷系統中的節能應用應用 系統結構 整個傳感器組成的網絡可以分為三層 第一層為現場執行層，包括現場傳感器和執行器，傳感器是環境信息的獲取機構，例如溫度傳感器、濕度傳感器、CO2氣體傳感器等，完成向控制器提供現場環境的測量和信號采集、接收控制器發出的動作執行指令并實施。樓宇中傳感器節點非

17、常多，布線工程非常大，并且許多區域不適合采用有線連接，若采用無線連接方式，則使傳感器的部署 變得非常方便，可以增加傳感器的節點或者改變節點的位置 第二層為現場控制層，主要設備為控制器，包括專用控制器和區域控制器，控制器具有一定獨立的數據處理和控制能力?？刂破骺梢灾鲃幼x取智能傳感器的數據，也可以被動接收智能傳感器的數據，并且對各傳感器的工作狀態進行監測。第三層為信息管理層，主要設備為管理工作站，這些工作站為管理者提供一個統一的管理平臺，通過中央圖形操作站，可以在任何地方、任何時間來監測和控制各個房間的溫度和濕度，實施對整個樓宇的只能和高效管理。在空調制冷系統中的節能在空調制冷系統中的節能應用應用

18、 空調制冷系統的根本目的就是給用戶提供一個舒適、便捷的生活和工作環境，智能傳感器技術的發展給制冷空調系統的應用帶來更寬闊的空間。通過智能傳感器組成的網絡實現空調系統的自動控制，可以由安裝在現場的傳感器進行精確的數據采集并發送至監控中心，狀態參數可在屏幕上顯示，結合設備空調系統的自控軟件，可完成設備的例行時序操作。節假日、周末及每日上下班規定啟停時間就順序操作均由真空系統自動完成，可實現節能運轉，降低由于人員多少、設備開關、外氣冷熱及時段特性而引起的負載不斷變化，從而實現建筑物的節能。通過人體感應器，僅向有人的場所輸送氣流，還可以檢測人體活動量，根據人體活動量的大小，調整制冷制暖的能力，進行舒適

19、及節能的運轉，當人外出時，可自動停止運轉，更節能環保，節能導航技術利用智能傳感器，可以節能省電達10.1%43.8%。0505 在空調制冷設備中的在空調制冷設備中的節能節能應用應用 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 空調制冷設備節能的措施，首先就是對制冷設備的合理維護。物聯網技術的快速發展，將智能傳感器與空調制冷系統設備相連接，通過Wifi、藍牙、Lora、以太網、GPRS等通訊方式，對空調設備部件中央空調的壓縮機、泵、電機、風機、加濕器、加熱器、去濕器、濾網等部件運行狀態實時監測、運行狀態進行實時采集傳輸，在監測系統中設置溫度、濕度、壓力、閥值等上下限以及超限報警，可實現

20、中央空調的設備故障診斷、預警處理及、關機控制，從而實現節能節能。通過數據存儲，結合設備運行狀態、各流程數據采集、統計、對比、分析，生成可視化大屏，將分析統計結果已餅圖、折線圖、柱狀圖等方式呈現，趨勢、占比、對比環比將一目了然。在空調制冷系統設備中的節能在空調制冷系統設備中的節能應用應用 HVACR系統中看不見測挑戰和節能的潛力 什么是預測性維護，如何在HVACR系統上實施，實施預測性維護可以帶來什么結果 如何以及為什么將能源效率和預測性維護聯系起來 HAVCR系統，存在10-30%能效節省潛力 錯誤地認為溫度是衡量性能的良好指標 熱泵和冷水機組被視為“黑匣子”HVACR系統的最佳性能是需要動態

21、調節 算法優化能效，不增加成本 空調系統中的各個環節尤其是在熱量交換的環節會消耗大量的電能。通過研究系統的能耗產生來源可以幫助我們最大程度減少能量的浪費 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 預測性維護是以預測何時需要做維護，方法是基于智能傳感器獲取設備信息，設備狀態實時監控，大數據分析給出維護建議，故障發生前預警而完成維護,最大限度地縮短停機時間并延長設備壽命,從而使系統達到達到節能的目的。什么是預測性維護，如何在HVACR系統上實施 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 HVACR系統上實施預測性維護的益處 國際能源部研究HAVCR系統預測性維護的結果 投資

22、回報率:10倍 降低維護成本:25%30%消除故障:70%75%減少停機時間:35%45%帶來的經濟潛力 最大化/優化能源使用 維護成本低，故障次數少間接檢漏 避免故障，延長壽命 帶來的環境效益 加強公司綠色形象 降低能源消耗 降低CO2排放，減少制冷劑泄漏 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 國際公認的分析方法 收集數據的完整信息，通常需要有10種傳感器來獲取，包括振動、位移、溫度、壓力、超聲、油污染、轉速、扭矩、功率、電流、電壓等 以上參數用于HVACR系統就像EKG用于分析心臟狀況一樣 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 測量方法 溫度和壓力分別采用對

23、用的傳感器進行測量 振動量可使用加速度、速度、位移、但通常采用 加速度傳感器 為什么要監測振動+溫度+壓力 振動+溫度+壓力數據最為常用，方法成熟，信息量大，能夠盡早地向維護隊報告，使其有足夠的時間決定如 何應對異常，防止機組設備受到嚴重傷害；在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 步驟 1.建立能量基線建立能量基線 2.開始跟蹤維護成本開始跟蹤維護成本 3.從已處于規劃階段的地盤界定數據收集要求從已處于規劃階段的地盤界定數據收集要求 4.定義現有站點的數據收集要求定義現有站點的數據收集要求 5.定義數據點如何傳輸定義數據點如何傳輸 6.分配數據收集分配數據收集 8.建立調試程序

24、建立調試程序 9.建立預測性維護和優化程序建立預測性維護和優化程序 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 性能分析 關鍵信息系統效率指數 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 常見問題列舉 制冷劑不足或充注過多 壓縮機-損壞或磨損 控制系統沒有很好地適應設備 熱熱交換器空氣循環的污垢、腐蝕 二級介質（空氣、水、鹽水）流量過高或過低 風扇、泵高功耗，性能不佳 容量控制不足，需要Vfd更好的容量控制 組件更換、升級，沒有審查系統、控制 節能效果節能效果 超市：20%30%熱泵：10%30%冰場：20%40%行業：1030%空調：1030%在空調制冷設備中的節能在空調

25、制冷設備中的節能應用應用 制冷循環雖然能耗最高(60%)，但經常被忽視，系統的評估是必須的 首先要對所有的子系統進行評估，包括配電系統、散熱器、地面、空氣質量、加熱過程、冷卻過程 國際能源機構國際能源機構(IEA)出版物附錄出版物附錄52，詳細說明了監測制冷循環的常規分分方法，詳細說明了監測制冷循環的常規分分方法內分析法內分析法 上圖示意了與地源熱泵相關的推薦測量點，熱負荷顯示為水循環，但相同的測量通常也適用于其 他水/空氣源熱泵推薦測量點，圖中表示使用傳感器測量的位置點 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 常規方法分析常規方法分析 系統總效率，系統總效率，SEI 次效率次效

26、率 壓縮機效率壓縮機效率 冷凝器效率冷凝器效率 蒸發器效率蒸發器效率 循環效率循環效率 關鍵參數關鍵參數 故障檢測與診斷，故障檢測與診斷，FDD 優化優化 基準測試基準測試 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 將數據轉換為信息將數據轉換為信息 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 可用信息預警預測性維護 對數據進行優化 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 應用實例（無線藍牙溫度+壓力變送器）4個低溫熱泵傳感器監測點 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 應用實例（無線藍牙溫度+壓力變送器）優化前 系統效率指標：26%壓縮機效率

27、：45%優化后 系統效率指標：39%壓縮機效率：69%能源節約了：20%在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 應用實例（無線藍牙溫度+壓力變送器）優化前 優化后 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 如何實現節能，大致流程 能源統計 依據：能源消耗與環境溫度之間的聯系 在溫暖的環境溫度下，冷卻負荷和能源消耗會增加 環境溫度較低時，加熱負荷和能源消耗會增加 “能源特征”顯示不同環境溫度下的平均能耗 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 根據能量特征如何用于優化系統節能根據能量特征如何用于優化系統節能 能源特征根據歷史能源特征根據歷史/統計數據顯示系

28、統使用了多少能源統計數據顯示系統使用了多少能源 統計特征有助于創建預期的能源消耗統計特征有助于創建預期的能源消耗 在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 能源統計與預期能源消耗 系統效率指標低 系統效率指標：22.1%冷凝器效率：79.4%在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 檢查問題 調整 調整后的性能 系統效率33.4%，冷凝器效率95.1%在空調制冷設備中的節能在空調制冷設備中的節能應用應用 調整后的能源特征，能源使用減少了調整后的能源特征，能源使用減少了20%總結總結 隨著國家科技水平的不斷提高，制冷空調的節能水平逐步提高，更多的節能和無污染的能源將用于制冷系統，這不僅對生態環境產生積極影響，而且對能源成本降低也有著非常積極的影響。需要我們從事制冷空調行業的人員不斷提高專業技術水平，充實自己的理論知識，提高自身綜合素養，從而適應科技潮流趨勢，同時，明確制冷技術新發展的方向，不斷加強環保意識，不僅提高制冷空調的節能技術，而且有助于升級和形成核心技術。勇當制冷大國責任，充分發揮強國優勢，早日實現雙碳目標。THANK YOU 成就客戶成就客戶 共同成長共同成長