暖通空調系統是現代建築中最大的能耗單元，其能耗佔比常高達40%-60%。傳統基於固定設定點與簡單時序控制的運行模式，已無法滿足“雙碳”目標下對能效極致追求的訴求。智慧暖通節能系統，應運而生，它不再是一個孤立的控制器，而是一個融合了物聯網、大數據與人工智能技術的建築熱力系統“智慧大腦”。

一、 系統架構：三層技術棧實現閉環優化

一個成熟的智慧暖通系統，通常構建在感知控制層、邊緣計算層與雲平台層三層技術棧之上。

1. 感知控制層：系統的“感官與手腳”

此層負責全系統數據的採集與最終控制指令的執行。

環境感知：部署高精度温濕度傳感器、CO₂濃度傳感器、光照度傳感器甚至occupancy傳感器，構建完整的室內外環境參數監測網絡。

設備狀態感知：在冷水機組、水泵、冷卻塔、空調箱、閥門等關鍵設備上，安裝智能電錶、流量計、壓力傳感器和温度計，實時採集其運行效率、負荷率和啓停狀態。

智能執行器：採用變頻器與智能調節閥，作為系統的“手腳”，精準執行優化控制策略。

2. 邊緣計算層：本地“神經中樞”

邊緣網關是保障系統實時性與可靠性的關鍵。

數據匯聚與協議轉換：匯聚來自不同品牌、不同協議設備的數據，並統一轉換為標準格式上傳。

實時控制與策略執行：在本地運行核心控制邏輯，即使在與雲端斷網時，也能保障系統基本穩定運行，並執行下發的優化策略。

邊緣AI：具備初步的數據分析能力，可進行本地快速的異常診斷和實時調優。

3. 雲平台層：全局“決策大腦”

雲端負責海量數據的存儲、深度分析與全局優化。

數據倉庫：使用時序數據庫高效存儲海量的運行數據。

AI算法引擎：這是系統的核心競爭力，內置多種智能算法模型。

可視化與交互：通過Web界面，為管理者提供系統能效、舒適度、設備健康狀況的全景可視化視圖。

二、 核心技術：從“經驗控制”到“模型預測控制”

1. 基於模型預測控制的全局優化

這是系統最核心的技術。MPC不再僅根據當前狀態進行反應，而是基於建築熱力學模型與氣象預報數據，對未來一段時間（如24小時）的建築負荷、室外温濕度進行預測，並以此為基礎，求解出未來時段內總能耗最低的設備運行策略。

優化對象：冷水機組啓停組合、供水温度設定、水泵頻率、新風閥開度等。

求解目標：在滿足所有區域舒適度約束的前提下，最小化系統總能耗（電、氣等）。

技術優勢：能夠充分利用建築的“熱慣性”，實現“提前蓄冷/熱、平峯填谷”，規避電價高峯，實現經濟與能效的雙贏。

2. 冷水機組羣控與負荷分配

系統通過算法，實時計算建築總冷負荷，並依據每台機組的效率曲線，動態決定開啓哪幾台機組，以及如何在其間最優地分配負荷，確保機組始終在高效區間運行，避免“大馬拉小車”。

3. 自適應舒適度模型與按需供給

摒棄固定的温度設定點，引入預測平均投票數模型，綜合考慮温度、濕度、風速、衣着熱阻、活動強度等因素，動態調整環境參數設定。結合人員計數傳感器，在會議室等空間實現“人來自動開啓，人走自動關閉”的按需供給，杜絕無效能耗。

4. 設備健康預測與維護

通過分析水泵、風機等關鍵設備的電流、振動數據，利用機器學習模型預警軸承磨損、葉輪結垢等故障，實現預測性維護，避免設備低效運行和突發停機，從維護層面提升系統長期能效。智慧暖通節能系統的技術本質，是構建一個與物理暖通系統同步映射、雙向交互的數字孿生體。

它通過數據驅動，將暖通系統從一個依賴固定規則的“能耗大户”，轉變為一個能夠感知環境、預測未來、並不斷自我優化的“效率引擎”。這不僅是控制策略的升級，更是建築能源管理範式的一次深刻革命，為企業達成可持續運營與降本增效目標提供了堅實的技術基礎。