HVAC智慧调控与柔性用能综合实验平台 返回列表页

HVAC智慧调控与柔性用能综合实验平台涉及冷热源工程、暖通空调、流体输配管网、热质交换原理与设备等建环专业主干课程，还涉及自动化、大数据与人工智能应用、BIM技术、人工智能等多个领域。通过平台建设和使用，了解各行业对建环专业的需求，促进不同学科、专业之间的交流与合作，推动跨学科融合和创新发展。  

二、实验平台主要功能

1.系统构成（全可视化设计）

1.1冷热源系统

该平台配备了2台全变频控制的空气源热泵机组，一台全年制冷，一台夏季制冷冬季制热，以满足各种冷热负荷及运行工况的需求。可实现全年制冷工况，也可实现夏季供冷、冬季供热的热泵工况。

1.2空调末端系统

配置丰富的末端形式，包括变频式组合式空调机组（AHU）、直流无刷式风机盘管机组以及压力无关型VAV-Box变风量箱，为用户提供多样化的空调末端选择。

1.3输配系统

由一次泵系统和二次泵系统组成，两者均具备变频控制功能，确保空调系统的稳定运行及高效输配。系统配备蓄能装置，平台配备了一个容积为2.3立方米的蓄能罐，该蓄能罐可与热泵联合运行，通过水系统阀门的切换，实现供冷、供热、储能、释能及混合供给等多种运行工况。

1.4控制系统

由动力控制、数据采集、边缘计算及集中管控等部分组成，该系统具备设备智能调控、数据采集、分析判断及存储等功能接口，还可运行PLC程序与AI智慧算法，实现对HVAC系统的全面智慧调控与柔性用能的能力。

1.5负荷消纳系统

空调系统对房间进行进行制冷时，室内负荷可能会不高，这将会影响实验的适应性，为此需要对室内热负荷进行可控的消纳控制。系统中包括热、湿负荷消纳装置，采用高精度可控硅结合PID控制，可实现负荷可变函数变化，创造可控的负荷曲线，为实现全年实验提供条件。

1.6设备认知系统

通过对主机、末端、阀门、电气、储能等各种设备单元进行二维码编制，采用小程序或APP为载体，可扫描标牌二维码，对设备进行认知实习，了解各环节部件的功能，实现虚实结合。可实现对学生的现场教学考核，采用必答，抢答，组队等方式，提高了教学趣味性的同时强化学习效果。当实验做完后，所有的部件介绍、功能、使用方法、结构图、视频等都会留在手机上，实现把实验室带回家的理念，为今后工作学习提供有力帮助。

——以上均可定根据实际要求优化定制。

2.平台功能

本实验台“注重理论联系实际，强化工程能力训练，培养适应能力强的创新人才"为实验教学目标，涉及冷热源工程、暖通空调、流体输配管网、热质交换原理与设备、建筑设备与能源系统自动化、大数据与人工智能应用等多门专业课及相关实验。在系统学习各门专业理论课程的基础上，通过本专业实验深化学生对本专业知识的系统性理解与掌握，并使学生将专业知识与实践很好地结合起来，培养学生利用所学的专业知识分析解决实际问题的能力。同时在实验动手过程中掌握暖通空调系统运行调试检测的专业技能，帮助同学们在将来的工作中能够更快的进入角色。系统支持课程教学、创新及科研实验。

该平台致力于开展智能优化控制、空调柔性提升、建筑能耗与室内外环境参数关系等方面的认识与研究。通过结合设备性能、节能潜力及环境品质等多维度考量，为空调系统在不同环境状态下的运行方案及参数设定提供开放性学习、实践平台。基于该实验平台平台，学生可以开展调系统调试与维护、空调系统设计与安装、供热系统实验实训、通风系统实验实训以及节能与环保技术实验实训等，典型实训项目包括：

2.1 暖通空调系统整体调控与维护实训：学习如何调试和维护空调系统；学习如何检查和更换空调系统中的部分零部件，并进行系统的性能评估。

2.2 换热器性能实训：进行空调表冷器换热量的测量和性能计算相关实训。

2.3 建筑能耗测量实训：学生测量空调系统各个设备电量测量，分析不同设备电量占比。

2.4 建筑室内热舒适测试实验：测量室内温湿度、风速等参数，进行热舒适分析实训。

2.5 建筑环境参数测试与分析实验：学生学习各种传感器和执行器的原理和应用，包括温度传感器、湿度传感器、电动执行阀等，并进行相关的实验操作。

2.6 水泵性能曲线的测定：进行风机、水泵流量、压力等参数测量，进行风机水泵特性实训。

2.7 通风管道风量风压的测定：测量风系统管道风量和风压，分析管道输配特性。

2.8 楼宇智能控制系统实验实训：参与楼宇智能控制系统的实验，学习如何使用现代控制系统对楼宇内的设备进行集中监控和远程控制。

2.9 热泵/制冷机实操实训：通过操作热泵/制冷机运行，记录运行参数，了解设备运行特性，开展实训。

2.10 PID调节过程及参数整定方法实验：使用实际的供热、通风或空调系统进行PID控制的调节实验，通过调整PID参数，观察系统的响应和稳定性

2.11 变风量空调系统风量控制实验：学习变风量空调系统的基本原理，包括风量控制器、风机调速装置、风量传感器等的作用和相互关系。通过模拟实验或者实际设备进行风量控制原理验证；进行风机调速装置的控制实验，了解调速装置（对风量控制的影响，以及如何进行调速装置的参数设置和控制。

2.12 供冷供热系统性能调节及水力工况实验实训：供冷、供热系统性能调节实验：通过调节供热系统的参数，如水流量、温度、压力等，来观察系统的工作状态和性能变化。水力工况实验：通过改变管道布局、阀门开度等因素，观察供热系统中水的流动情况及压力分布。

这些实验实训将帮助学生深入理解空调系统的原理和方法，熟悉空调系统运行特性、工作原理，掌握采暖通风及制冷设备的安装、操作、故障诊断与维修能力，为他们将来在实际工程中进行空调系统设计和调试提供实际操作的经验。

2.13系统展示认识实验：整个空调系统的组成部分展示和工作原理介绍。它可以包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等部件，让学生可以直观地了解空调系统的结构和运行方式。

2.14测量仪器的认识实习实用的实练：例如，温度计、湿度计、压力表等可以用于测量空调系统中的温度、湿度和压力等参数。电流表和电压表可以用于测量电气参数。

2.15各类阀门：各种调节阀、截止阀、排气阀、安全阀、能量阀的认知实践等。

3.平台拓展

3.1预留接口

预留有冷热源及控制接口，包括太阳能、风能等可再生能源，为未来系统拓展、效能提升及开发新的控制策略和算法模型提供了坚实基础。

3.2科研成果转化与项目落地

专注于公共建筑集中空调系统的运行数据积累、学习与深度挖掘，将空调系统运行基本原理、工程师的运维经验和历史运维数据融入AI算法中，进行多种HVAC和AI算法模型训练，完成不同工况调试，预测、优化得到不同环境状态下空调系统运行方案及设定参数，实现空调系统智慧和柔性用能。

3.3教学资源建设与行业推动

平台将持续丰富配套教学资源，完善并提升实验的自由度和开放性，推动教育创新、科研发展及产业升级，为建环专业的新质生产力发展提供的、可拓展的综合实验平台支撑。

三、服务对象

1.本平台面相本专业在校生及相关专业教师提供服务。

此实验平台为实践创新性大型实验平台，旨在支撑建筑环境与能源应用专业以及相关专业的本科教学、专业实验、实习实训，以及科研实验、创新实验和社会服务项目。

2.为学生、企业员工及相关技术拓展提供服务。

本实验平台以“注重理论联系实际，强化工程能力训练，培养适应能力强的创新人才"为目标，涉及冷热源工程、暖通空调、流体输配管网、热质交换原理与设备、建筑设备与能源系统自动化、大数据与人工智能应用等多门课程方向，也可实现企业用户课程的定制，为相关企业人才培养，产品开发提供服务平台，提高员工实践技能。在系统学习各门专业理论课程的基础上，通过本专业实验深化对本专业知识的系统性理解与掌握，并使公司员工将专业知识与实践很好地结合起来，培养利用所学的专业知识分析解决实际问题的能力。同时在实验动手过程中掌握暖通空调系统运行调试检测的专业技能，帮助员工在将来的工作中能够更快的进入角色。

根据员工的不同岗位需求和技能水平，平台可以定制个性化的培训课程。这些课程可以涵盖从基础知识到高级技能的各个方面，满足不同层次员工的学习需求。

2.1模拟真实工作场景

平台能够模拟各种真实的工作场景，如空调系统的故障诊断与排除、能效优化等。通过模拟实验，员工可以在接近真实工作环境的条件下进行学习和实践，提高应对复杂问题的能力。

2.2的培训方法和工具

平台配备了的智能调控系统，员工可以通过该系统学习如何对空调系统进行智能调控和优化。通过系统的操作和学习，员工可以掌握的调控技术和方法，提高空调系统的能效和运行质量。

2.3数据分析与诊断工具

平台提供了数据分析接口，员工可以对各运行参数的调整，对空调系统的运行数据进行分析和诊断。通过数据分析，员工可以深入了解空调系统的运行状态和性能表现，提高实践能力。

2.4持续的技术更新与知识传递

平台会不断更新和升级技术，保持与行业发展同步，可以通过平台了解最新的空调技术和发展趋势，保持自己的技能水平与时俱进。平台还可以作为知识传递和交流的平台，在此分享自己的经验和心得，通过交流和分享，员工可以拓宽视野、增进知识，促进个人成长，全面提专业技能和实践能力。

3.为其它高校提供实验平台及合作。

该平台致力于开展智能优化控制、空调柔性提升、建筑能耗与室内外环境参数关系、交易控制策略、温湿度独立控制空调系统中湿度需求响应策略等方面的深入研究。通过结合设备性能、节能潜力及环境品质等多维度考量，为空调系统在不同环境状态下的运行方案及设定参数提供科学依据，为有这方面研究的其它高校提供实验平台支撑及合作可能。