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          綠色能源

          隨著中國經濟的迅猛發展,中國智能建筑的節能工作已成為經濟國際化的重要關注點??茖W技術的日新月異、計算機控制技術、物聯網大數據的迅猛發展,以及人們追求信息社會和安全舒適的生活方式。智能建筑向人們提供全面的、高質量的、安全、舒適、快捷的綜合服務功能。它是現代高科技的結晶,是建筑藝術與信息技術完美的結合。

          在大型建筑經營中,“開源節流”是不變的宗旨:“收入”取決于客源量的多少,而“成本”則由建筑運營及管理中的所有支出構成的。其中,能源支出是建筑正常運營中的一項最大費用。建筑節能管理系統是建筑整體的重要組成部分之一。是基于現代分布控制理論而設計的集散系統,通過網絡系統將分布在各監控現場的系統控制器連接起來,共同完成集中操作,節能管理和分散控制的綜合自動化系統。

          大型建筑內中央空調系統已被廣泛采用,但是中央空調系統的設備種類非常多,數量非常大,分布非常廣等特點。在日常的管理過程中會產生冷熱負荷需求不均勻、冷熱量供應不均勻、冷熱負荷的過盛或不足。目前樓宇自控系統能夠部分解決機電設備的遠程控制和群組控制,但是無法解決風系統、水系統按照節能策略的聯動調節和能量負荷的按需供應,由此產生大型建筑的中央空調系統能源消耗居高不下。

          簡單了解一下中央空調原理及組成:


          中央空調冷凍站系統由兩個子系統(循環)構成:

           

          組成部分

          工作原理

          冷卻系統

          制冷機冷凝器﹑水泵﹑冷卻塔﹑管道

          比較低溫的水(32度)經水泵的作用在冷凝器內與高溫制冷劑R22進行熱交換,從而使水上升至比較高溫的水(37度)進入冷卻塔與空氣熱交換回復32度水溫再流回水泵形成一個工作循環

          冷凍系統

          制冷機蒸發器﹑水泵﹑末端設備﹑管道

          比較高溫的水(12度)經水泵的作用在蒸發器內與低溫制冷劑R22進行熱交換,從而使水降至比較低溫的水(7度)進入末端設備與空調房間的空氣進行熱交換使水溫上升至12度再流回水泵形成一個工作循環


          中央空調系統的主要組成部分

          組成部分

           

          制冷機組

          (離心機﹑螺桿機等)

          得到溫度較低的冷凍水

          (圓塔﹑方塔,逆流塔等)

          利用空氣(室外)冷卻冷卻水

          末端設備

          (風機盤管﹑風柜等)

          使空氣(室內)與冷凍水進行熱交換

          控制設備*

          (溫控﹑電動閥﹑調節閥等)

          按要求(自動或手動)控制及調節冷﹑熱水流量

            

          克服系統阻力

            

          水﹑空氣通道

          變頻空調機組

          使空氣(室內)與冷凍水進行熱交換,送入室內區域

          全熱回收空調機組

          通過室內排風和新風的熱交換來實現,余熱的回收利用

          熱轉輪空調機組

          通過轉輪實現室內排風和新風的熱交換來實現,余熱的回收利用。還有實現除濕功能。


          通過對中央空調系統的原理和組成的了解,我們進一步通過一個案例加以說明節能措施方案。

          通風空調系統節能控制策略

          項目的控制對象

          5臺空調機組、5臺回排風機、2臺新風機,若干電動調節風閥;

          控制設備及配置

          5套空調機組節能控制單元系統柜,實現5臺空調機組、5臺回排風機的節能控制、1套負荷控制節能單元、1套冷凍站節能控制單元(分別設在空調機組所在機房內)。

          15套溫濕度傳感器,EMS節能優化管理軟件、通訊數據模塊。

          控制點位

          組合式空調送風機、回排風機:遠程/就地狀態、運行狀態、故障狀態、頻率控制、頻率反饋、啟??刂?、電流、電壓、電能、功率因數、節能量、累計運行時間等參數;

          新風機:遠程/就地狀態、運行狀態、故障狀態、啟??刂?、電流、電壓、電能、功率因數、節能量、累計運行時間等參數;

          新風閥、回風閥、混合風閥:開度調節、開度反饋;

          溫濕度傳感器:溫濕度反饋。

          控制原理圖

          空調機組單元系統節能控制策略

          組合式空調機組送風口、回風口、新風口均設溫度傳感器T送,T回,T新,其中T送信號反饋給空調機組的比例積分調節閥,T回反饋給空調機組的電動機變頻器,空調機組的調節閥和變頻器同時調節,實現水系統和風系統聯動控制,最大程度降低地車車站的空調運行能耗。

          變水量控制:根據送風管溫度傳感器實測溫度值,與設定溫度比較,計算差值,自動根據PID運算結果調節電動調節水閥的開度。

          變風量控制:根據回風管溫度傳感器實測溫度值,與設定溫度比較,計算差值,自動根據PID運算結果調節電動調節閥的開度。

          ◆空調季節

          地鐵車站的空調系統一般采用焓值控制原理進行全年空調小新風、過渡季節全新風和全通風、冬季運行等模式的轉換。

          當室外新風焓值大于車站回風點焓值時,為保障車站人員舒適度,采用空調小新風運行。此時全新風閥關閉,小新風機打開,回排風機排風風閥關閉,回風風閥打開,回風與小新風混合并經空調機組處理后送入公共區;

          當室外新風焓值小于車站回風點焓值且其溫度大于空調送風點溫度時,采用空調全新風運行。全新風閥打開,小新風機關閉,回排風機回風風閥關閉,排風風閥打開,回風經回排風機直接排到排風道,室外新風經空調器處理后送至公共區。

          當室外新風焓值小于空調送風焓值或者其干球溫度小于15℃時,室外新風不經過冷卻處理,利用空調器直接送入車站公共區,此時系統冷水機組停止運行。

          ◆非空調季節

          在非空調季節,冷水機組不運行,與冷水機組匹配的冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔也不開啟,室內空氣的調節完全由通風設備完成,也就是說空調水系統停止運行。對大系統而言,在非空調季節,室外新風焓值小于空調送風焓值,新風可以將室內的余熱余濕全部帶走,室外新風不經過冷卻處理,利用空調器直接送入車站公共區,小新風機是關閉狀態,根據室內溫濕度調節新風量的大小,根據室內舒適度(必須滿足設計要求的換氣次數)調節回風風量。對小系統而言,由于不同的小系統服務的房間功能不同,根據房間性質的不同或者人員自身需求,擇機開啟VRV多聯機,以提供冷熱源。新風量的也根據房間的性質不同適當調節大小。

          冷凍站系統--模糊能效站節能控制策略

          實現空調系統冷熱源部分溫度、壓力、流量、室外環境溫度、濕度及負荷冷熱量等參數的監測,結合EMS能源專用節能管理軟件實現離心式冷水機組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風機、燃氣鍋爐、熱水泵的智能管理及節能優化控制。

          設置能量平衡裝置負荷控制節能單元,結合中央空調能源管理控制系統多區域冷量均衡分配節能控制技術及中央空調冷量模糊預判斷節能控制技術,進行冷量平衡分配控制,從而實現中央空調的節能控制。

          在各負荷區域冷熱量均衡分配控制的基礎上,結合能源模糊預判斷控制技術、循環水泵節能控制計算模型、泵組優選控制技術,對冷凍泵(熱水泵)在原有變頻器的基礎上新增智能通訊設備和能耗采集設備。實現冷凍水(熱水)循環泵的變流量控制。實現水泵自身節能的同時,提高冷水機組和鍋爐的效率。

          在區域冷量均衡分配控制、循環泵變流量控制的基礎上,結合能源基于COP優化的主機群控技術、中央空調主機優化控制數學模型控制技術。根據末端實際負荷量,天氣情況,實現中央空調冷水機組匹配優化控制,達到末端實時負荷與冷熱源所提供冷熱量匹配。

             為冷卻泵安裝自適應節流儀,在冷水機組匹配優化控制的基礎上,結合能源模糊預判斷控制技術、最佳冷卻水回水溫度控制技術、冷卻水變流量控制技術、循環水泵節能控制計算模型,實現冷卻水變流量控制,達到中央空調系統整體COP最高;使中央空調系統整體最高效,能耗最低。

          風水系統聯動節能控制策略:

          車站通風空調系統中的風系統與水系統是一對耦合系統,它們的良好匹配是實現節能的重要保障;采取行之有效的風系統與水系統協調控制策略,在保障地鐵環境質量的同時,可有效降低地鐵車站空調通風系統的運行能耗。

          由于送風機頻率的改變直接影響空氣處理機組換熱量需求的多少(即冷凍水供冷量的需求),而這一變化可快速通過送風溫度直接表現出來,因此在進行水力平衡調節時,可使用各末端空氣處理機組的送風溫度作為參考輸入,對冷凍水閥采用增量式 PID 調節即可,它比使用各支管回水溫度做參考更快速精確。

          通過集中監控平臺中的風水系統全局協調策略實現各控制環節間的相互協調控制 若出現大部分末端或所有末端的送風溫度均高于設定值,表明水系統總的水流量不足,不能滿足末端負荷對冷量的需求,集中監控平臺將通知冷凍水控制環節升高循環水泵的運行頻率,增大水系統總的水流量,來滿足各個環路對冷量的需求。

          若出現大部分末端或所有末端的送風溫度均低于設定值,說明水系統總的流量過剩,已大于末端負荷對冷量的需求,集中監控平臺將通知冷凍水控制環節降低循環水泵的運行頻率,減少系統總的水流量來滿足各個環路對冷量的需求,減小能量的浪費。

          車站空調風水系統全局協調控制功能實現原理如圖4所示。


          4 車站空調風水系統協調工作實現框圖

          通過該全局協調策略,一方面保證了各末端空氣處理機組送風溫度的恒定,使送風機的變頻控制的冷量需求預測算法容易很好的實現(可簡化風機輸出冷量和區域負荷計算方法),另一方面,該方法有效的將風系統的變頻控制與水系統的變頻控制關聯起來,使整個系統的各個環節能協調工作,并有效防止了系統震蕩。

          通過以上控制原理,達到系統節能最大的目的。

          技術或產品適用范圍與目標客戶;

          EMS能源管理系統平臺適用于:大型商業寫字樓、辦公樓、商城、酒店、醫院、地鐵、機場、地下空間、圖書館等大型中央空調系統廣泛應用的環境和領域。


          與市場上同類產品比較優缺點及應用后的經濟效益、社會效益分析;

          目前市場上節能產品和技術眾多,但大多數是考慮單臺設備和小系統的節能方案。但是大型建筑物的整體COP能效的提升才能真正的實現節能高效,我們目前是在吸取市場上眾多節能技術的基礎上,歸納總結創新的成果。

          目前通過理論和實踐的結合,有了完整的EMS節能管理平臺整體架構,并在實際項目中得以應用,整體節能目標實現了,節能效果明顯。能夠創造明顯的社會效益。

               技術或產品市場價格、使用壽命、使用說明、維修售后服務等;

          EMS能源管理系統在市場上價格屬于國產高端價格。

          自主開發底層平臺和硬件設備穩定可靠,壽命可以10年。

          項目操作使用手冊需要根據項目完成功能定制編寫。

          項目實施有完善的培訓步驟,現場指導、安裝指導、調試指導和操作培訓。項目完成初期技術會每周一次跟蹤指導,出現故障系統會第一時間報到平臺,技術人員8小時內到場處理。

          “開源節流”是不變的宗旨:“收入”取決于客源量的多少,而“成本”則由建筑運營及管理中的所有支出構成的。其中,能源支出是建筑正常運營中的一項最大費用。建筑節能管理系統是建筑整體的重要組成部分之一。是基于現代分布控制理論而設計的集散系統,通過網絡系統將分布在各監控現場的系統控制器連接起來,共同完成集中操作,節能管理和分散控制的綜合自動化系統。


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