车间空调常年满负荷跑？暖通物联网群控方案，动态优化冷冻水温度

工厂暖通空调物联网节能改造解决方案，在不整体更换原有冷水机组、水泵、风机、空调末端的前提下，通过加装传感器、工业采集网关、边缘控制器，打通PLC/Modbus/BACnet等协议，搭建边云协同物联网平台，用AI群控算法对冷源、水系统、风系统、末端分区做协同优化，在满足车间工艺温湿度、洁净度要求的前提下，消除“人工粗放运行、空载空转、水力失衡、机组低效”等浪费，形成【采集—监控—AI寻优—自动控制—能耗分析—运维告警】闭环的轻量化节能改造方案。

一、解决痛点

1. 人工定时开关，生产排班、夜班、停产时段空调持续满负荷跑;

2. 冷水机组、冷却泵、冷冻泵、风机独立运行，没有全局协同，水力失衡、大马拉小车;

3. 无分区管控，整条车间统一设定，部分区域不需要制冷/制热也持续运行;

4. 缺少精细化能耗计量，分不清机组、水泵、末端各自耗电;

5. 故障滞后发现，带病运行持续高能耗;

6. 洁净车间、电子车间、化工车间有严格工艺环境红线，不能随便一刀切降载。

二、系统架构

1. 感知层(现场采集)

- 暖通本体：冷水机组PLC、控制柜、变频器，通过Modbus、BACnet采集进出水温、压力、频率、运行状态、故障码;

- 环境传感器：温湿度、压差、CO₂、洁净度传感器(洁净车间);

- 能耗采集：智能电表、互感器，单独计量冷源、水泵、风机、末端回路用电;

- 执行部件：电动调节阀、变频控制模块，接收平台指令调节水阀、风阀、转速。

2. 网络/边缘层(核心：工业网关)

用485集线器、CAN转网口、工业采集网关做协议转换，把RS485、Modbus、PLC数据转为MQTT上云;边缘本地优先控制：断网时本地边缘控制器继续执行温控策略，不影响生产工艺安全，边云协同。

3. 平台层(物联网云平台/本地私有化SCADA)

- 实时组态监控、设备台账、告警中心;

- AI群控算法：负荷预测、多机组负荷分配、冷冻水温度动态优化、水泵变频寻优、风水联动;

- 能耗拆分、能效EER/COP计算、分项统计、报表、碳统计;

- 策略引擎：分时、分区、联动(生产信号、室外气象、人员信号联动)。

4. 应用层

WEB中控、手机APP、看板，给运维、车间、管理层分级权限。

三、核心节能控制策略

1. 分区分时管控：按产线、工段、仓储、办公划分独立区域，绑定生产计划，停产/午休自动抬升设定温度、降频，而非直接停机;

2. 冷源群控全局寻优：多台冷水机组自动分配负荷，让机组工作在高效区间，联动冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机变频，而不是固定工频;

3. 动态设定值优化：结合室外温湿度、车间余热、天气预报预测冷负荷，动态调整冷冻水供回水温，而不是常年固定7℃;

4. 水力平衡+末端联动：末端风阀、水阀闭环调节，避免远端不冷、近端过冷;

5. 故障诊断与能效异常告警：识别过滤器堵塞、换热器结垢、阀门卡滞带来的隐性能耗;

6. 需求侧响应：峰谷电价时段策略，高峰适度转移负荷，降低需量电费。

> 节能区间：常规厂房15%～25%;洁净车间、数据类暖通普遍15%～25%;基础管控+AI群控做得好可达25%～35%，前提是工艺环境指标不超标。

四、主要功能

1、集中可视化监控

全链路数据采集：兼容Modbus、BACnet、PLC，采集冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、AHU空调箱、末端风阀水阀的温度、压力、流量、频率、运行状态、故障码;采集车间温湿度、压差、CO₂等环境参数

组态大屏/WEB/手机APP远程查看，机房、各车间分区画面独立展示，历史数据存储、曲线回溯、环境溯源

协议打通，解决不同品牌暖通设备孤岛问题

2、AI冷源群控协同节能(核心功能)

多冷水机组自动加减机、负荷分配，均衡机组运行时长，让机组运行在高效COP区间，避免大马拉小车

主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机联动变频，根据供回水温差、压差、室外湿球温度动态调速，变流量运行

冷冻水出水温度动态寻优，不是固定7℃，随负荷、气象自动调整设定值

负荷预测：结合天气预报、生产排班，提前预判冷热需求，提前调度

3、车间末端分区分时智能管控

按产线、工段、洁净区、仓储、办公独立分区控温，不同区域设置独立温湿度阈值(洁净车间优先保障工艺)

分时策略：联动生产计划，上班、午休、夜班、停产自动切换模式，停产时段抬温降载，杜绝空转浪费

水力平衡调节：电动调节阀闭环调节，解决近端过冷、远端不冷的水力失衡问题

4、能耗分项计量与能效分析

分设备、分车间、分回路独立计量暖通用电，冷源、水泵、风机能耗分开统计

自动计算机组COP、系统综合能效、单位冷量能耗kW/TR，识别低效工况

日/周/月能耗报表、同比环比、能耗对标、能耗异常定位，支撑节能审计、双碳上报

峰谷电价策略、需求侧响应，用电高峰合理转移负荷，降低基本电费

5、告警、故障诊断与预测性运维

多级别告警：温湿度越限、机组故障、水泵过载、压差异常、过滤器堵塞、阀门卡滞、通讯中断，短信+APP推送

能效异常诊断：识别换热器结垢、滤网脏堵、阀门内漏等隐性高能耗问题，不只是报硬故障

运维工单联动，记录故障、检修记录、设备台账，延长设备寿命，减少人工巡检成本

6、边云协同、安全兜底控制(工厂重点)

边缘本地优先控制：断网后边缘控制器继续自动运行节能策略，不直接停机，保障生产工艺安全

安全联锁保护：温湿度、压差超标自动切回保底模式，节能策略带工艺锁，工艺优先级高于节能

远程调试、参数下发、策略更新，支持权限分级管理(运维、车间、管理层)

7、扩展配套功能

数字孪生画面(可选)，冷站、车间三维可视化

对接企业MES、能源EMS平台，打通生产信号联动空调

支持接入空压机余热、锅炉等热源联动控制

五、两种改造模式(选型区分)

1. 轻量化改造(大多数老工厂)

原有机组、管路不动，只加传感器+网关+边缘控制器+平台，不改主机本体，工期短、投资低、风险小，适合存量老暖通。

2. 深度自控改造

配套增加变频器、电动阀、补水系统自控，配套数字孪生，适合新建厂房、高能耗洁净车间。

六、适用场景

电子无尘车间、机加工车间、食品制药洁净厂房、仓储、工厂办公楼、配套空压机余热联动暖通。

原创作者：北京聚英翱翔电子有限公司