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    绿色能源

    随着中国经济的迅猛发展,中国智能建筑的节能工作已成为经济国际化的重要关注点。科学技术的日新月异、计算机控制技术、物联网大数据的迅猛发展,以及人们追求信息社会和安全舒适的生活方式。智能建筑向人们提供全面的、高质量的、安全、舒适、快捷的综合服务功能。它是现代高科技的结晶,是建筑艺术与信息技术完美的结合。

    在大型建筑经营中,“开源节流”是不变的宗旨:“收入”取决于客源量的多少,而“成本”则由建筑运营及管理中的所有支出构成的。其中,能源支出是建筑正常运营中的一项最大费用。建筑节能管理系统是建筑整体的重要组成部分之一。是基于现代分布控制理论而设计的集散系统,通过网络系统将分布在各监控现场的系统控制器连接起来,共同完成集中操作,节能管理和分散控制的综合自动化系统。

    大型建筑内中央空调系统已被广泛采用,但是中央空调系统的设备种类非常多,数量非常大,分布非常广等特点。在日常的管理过程中会产生冷热负荷需求不均匀、冷热量供应不均匀、冷热负荷的过盛或不足。目前楼宇自控系统能够部分解决机电设备的远程控制和群组控制,但是无法解决风系统、水系统按照节能策略的联动调节和能量负荷的按需供应,由此产生大型建筑的中央空调系统能源消耗居高不下。

    简单了解一下中央空调原理及组成:


    中央空调冷冻站系统由两个子系统(循环)构成:

     

    组成部分

    工作原理

    冷却系统

    制冷机冷凝器﹑水泵﹑冷却塔﹑管道

    比较低温的水(32度)经水泵的作用在冷凝器内与高温制冷剂R22进行热交换,从而使水上升至比较高温的水(37度)进入冷却塔与空气热交换回复32度水温再流回水泵形成一个工作循环

    冷冻系统

    制冷机蒸发器﹑水泵﹑末端设备﹑管道

    比较高温的水(12度)经水泵的作用在蒸发器内与低温制冷剂R22进行热交换,从而使水降至比较低温的水(7度)进入末端设备与空调房间的空气进行热交换使水温上升至12度再流回水泵形成一个工作循环


    中央空调系统的主要组成部分

    组成部分

     

    制冷机组

    (离心机﹑螺杆机等)

    得到温度较低的冷冻水

    (圆塔﹑方塔,逆流塔等)

    利用空气(室外)冷却冷却水

    末端设备

    (风机盘管﹑风柜等)

    使空气(室内)与冷冻水进行热交换

    控制设备*

    (温控﹑电动阀﹑调节阀等)

    按要求(自动或手动)控制及调节冷﹑热水流量

      

    克服系统阻力

      

    水﹑空气通道

    变频空调机组

    使空气(室内)与冷冻水进行热交换,送入室内区域

    全热回收空调机组

    通过室内排风和新风的热交换来实现,余热的回收利用

    热转轮空调机组

    通过转轮实现室内排风和新风的热交换来实现,余热的回收利用。还有实现除湿功能。


    通过对中央空调系统的原理和组成的了解,我们进一步通过一个案例加以说明节能措施方案。

    通风空调系统节能控制策略

    项目的控制对象

    5台空调机组、5台回排风机、2台新风机,若干电动调节风阀;

    控制设备及配置

    5套空调机组节能控制单元系统柜,实现5台空调机组、5台回排风机的节能控制、1套负荷控制节能单元、1套冷冻站节能控制单元(分别设在空调机组所在机房内)。

    15套温湿度传感器,EMS节能优化管理软件、通讯数据模块。

    控制点位

    组合式空调送风机、回排风机:远程/就地状态、运行状态、故障状态、频率控制、频率反馈、启停控制、电流、电压、电能、功率因数、节能量、累计运行时间等参数;

    新风机:远程/就地状态、运行状态、故障状态、启停控制、电流、电压、电能、功率因数、节能量、累计运行时间等参数;

    新风阀、回风阀、混合风阀:开度调节、开度反馈;

    温湿度传感器:温湿度反馈。

    控制原理图

    空调机组单元系统节能控制策略

    组合式空调机组送风口、回风口、新风口均设温度传感器T送,T回,T新,其中T送信号反馈给空调机组的比例积分调节阀,T回反馈给空调机组的电动机变频器,空调机组的调节阀和变频器同时调节,实现水系统和风系统联动控制,最大程度降低地车车站的空调运行能耗。

    变水量控制:根据送风管温度传感器实测温度值,与设定温度比较,计算差值,自动根据PID运算结果调节电动调节水阀的开度。

    变风量控制:根据回风管温度传感器实测温度值,与设定温度比较,计算差值,自动根据PID运算结果调节电动调节阀的开度。

    ◆空调季节

    地铁车站的空调系统一般采用焓值控制原理进行全年空调小新风、过渡季节全新风和全通风、冬季运行等模式的转换。

    当室外新风焓值大于车站回风点焓值时,为保障车站人员舒适度,采用空调小新风运行。此时全新风阀关闭,小新风机打开,回排风机排风风阀关闭,回风风阀打开,回风与小新风混合并经空调机组处理后送入公共区;

    当室外新风焓值小于车站回风点焓值且其温度大于空调送风点温度时,采用空调全新风运行。全新风阀打开,小新风机关闭,回排风机回风风阀关闭,排风风阀打开,回风经回排风机直接排到排风道,室外新风经空调器处理后送至公共区。

    当室外新风焓值小于空调送风焓值或者其干球温度小于15℃时,室外新风不经过冷却处理,利用空调器直接送入车站公共区,此时系统冷水机组停止运行。

    ◆非空调季节

    在非空调季节,冷水机组不运行,与冷水机组匹配的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔也不开启,室内空气的调节完全由通风设备完成,也就是说空调水系统停止运行。对大系统而言,在非空调季节,室外新风焓值小于空调送风焓值,新风可以将室内的余热余湿全部带走,室外新风不经过冷却处理,利用空调器直接送入车站公共区,小新风机是关闭状态,根据室内温湿度调节新风量的大小,根据室内舒适度(必须满足设计要求的换气次数)调节回风风量。对小系统而言,由于不同的小系统服务的房间功能不同,根据房间性质的不同或者人员自身需求,择机开启VRV多联机,以提供冷热源。新风量的也根据房间的性质不同适当调节大小。

    冷冻站系统--模糊能效站节能控制策略

    实现空调系统冷热源部分温度、压力、流量、室外环境温度、湿度及负荷冷热量等参数的监测,结合EMS能源专用节能管理软件实现离心式冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机、燃气锅炉、热水泵的智能管理及节能优化控制。

    设置能量平衡装置负荷控制节能单元,结合中央空调能源管理控制系统多区域冷量均衡分配节能控制技术及中央空调冷量模糊预判断节能控制技术,进行冷量平衡分配控制,从而实现中央空调的节能控制。

    在各负荷区域冷热量均衡分配控制的基础上,结合能源模糊预判断控制技术、循环水泵节能控制计算模型、泵组优选控制技术,对冷冻泵(热水泵)在原有变频器的基础上新增智能通讯设备和能耗采集设备。实现冷冻水(热水)循环泵的变流量控制。实现水泵自身节能的同时,提高冷水机组和锅炉的效率。

    在区域冷量均衡分配控制、循环泵变流量控制的基础上,结合能源基于COP优化的主机群控技术、中央空调主机优化控制数学模型控制技术。根据末端实际负荷量,天气情况,实现中央空调冷水机组匹配优化控制,达到末端实时负荷与冷热源所提供冷热量匹配。

       为冷却泵安装自适应节流仪,在冷水机组匹配优化控制的基础上,结合能源模糊预判断控制技术、最佳冷却水回水温度控制技术、冷却水变流量控制技术、循环水泵节能控制计算模型,实现冷却水变流量控制,达到中央空调系统整体COP最高;使中央空调系统整体最高效,能耗最低。

    风水系统联动节能控制策略:

    车站通风空调系统中的风系统与水系统是一对耦合系统,它们的良好匹配是实现节能的重要保障;采取行之有效的风系统与水系统协调控制策略,在保障地铁环境质量的同时,可有效降低地铁车站空调通风系统的运行能耗。

    由于送风机频率的改变直接影响空气处理机组换热量需求的多少(即冷冻水供冷量的需求),而这一变化可快速通过送风温度直接表现出来,因此在进行水力平衡调节时,可使用各末端空气处理机组的送风温度作为参考输入,对冷冻水阀采用增量式 PID 调节即可,它比使用各支管回水温度做参考更快速精确。

    通过集中监控平台中的风水系统全局协调策略实现各控制环节间的相互协调控制 若出现大部分末端或所有末端的送风温度均高于设定值,表明水系统总的水流量不足,不能满足末端负荷对冷量的需求,集中监控平台将通知冷冻水控制环节升高循环水泵的运行频率,增大水系统总的水流量,来满足各个环路对冷量的需求。

    若出现大部分末端或所有末端的送风温度均低于设定值,说明水系统总的流量过剩,已大于末端负荷对冷量的需求,集中监控平台将通知冷冻水控制环节降低循环水泵的运行频率,减少系统总的水流量来满足各个环路对冷量的需求,减小能量的浪费。

    车站空调风水系统全局协调控制功能实现原理如图4所示。


    4 车站空调风水系统协调工作实现框图

    通过该全局协调策略,一方面保证了各末端空气处理机组送风温度的恒定,使送风机的变频控制的冷量需求预测算法容易很好的实现(可简化风机输出冷量和区域负荷计算方法),另一方面,该方法有效的将风系统的变频控制与水系统的变频控制关联起来,使整个系统的各个环节能协调工作,并有效防止了系统震荡。

    通过以上控制原理,达到系统节能最大的目的。

    技术或产品适用范围与目标客户;

    EMS能源管理系统平台适用于:大型商业写字楼、办公楼、商城、酒店、医院、地铁、机场、地下空间、图书馆等大型中央空调系统广泛应用的环境和领域。


    与市场上同类产品比较优缺点及应用后的经济效益、社会效益分析;

    目前市场上节能产品和技术众多,但大多数是考虑单台设备和小系统的节能方案。但是大型建筑物的整体COP能效的提升才能真正的实现节能高效,我们目前是在吸取市场上众多节能技术的基础上,归纳总结创新的成果。

    目前通过理论和实践的结合,有了完整的EMS节能管理平台整体架构,并在实际项目中得以应用,整体节能目标实现了,节能效果明显。能够创造明显的社会效益。

         技术或产品市场价格、使用寿命、使用说明、维修售后服务等;

    EMS能源管理系统在市场上价格属于国产高端价格。

    自主开发底层平台和硬件设备稳定可靠,寿命可以10年。

    项目操作使用手册需要根据项目完成功能定制编写。

    项目实施有完善的培训步骤,现场指导、安装指导、调试指导和操作培训。项目完成初期技术会每周一次跟踪指导,出现故障系统会第一时间报到平台,技术人员8小时内到场处理。

    “开源节流”是不变的宗旨:“收入”取决于客源量的多少,而“成本”则由建筑运营及管理中的所有支出构成的。其中,能源支出是建筑正常运营中的一项最大费用。建筑节能管理系统是建筑整体的重要组成部分之一。是基于现代分布控制理论而设计的集散系统,通过网络系统将分布在各监控现场的系统控制器连接起来,共同完成集中操作,节能管理和分散控制的综合自动化系统。


    全民5分快三