建筑空调节能控制整体解决方案

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  摘 要  本文通过对相关产品的介绍,提出了对建筑空调节能控制的整体解决方案,在保障建筑物内部环境质量的前提下,降低空调能耗,提高系统的经济性和稳定性。

  关键词  空调 节能 控制 经济性 稳定性

  1 概述

  舒适性中央空调系统是现代建筑物中的重要设施,同时也是能耗最大的设施之一,它能够改善和提高建筑物内部的环境质量,营造舒适宜人的生活和工作环境,但同时也带来了巨大的能源消耗,大大增加了建筑物的运营成本。

  在建筑物的设计和运营过程中,如何在保障建筑物内部环境质量的前提下,降低空调系统的能源消耗,提高能耗利用效率,从而提高空调系统长期运行的经济性和稳定性,是建筑物设计者和管理者需要考虑的一个重要问题。

  2 建筑空调节能控制整体解决方案

  2.1 建筑物空调系统的构成

  建筑物中央空调系统通常由冷热源制备站、冷(热)水输配管网、空气处理设备及输配风道等构成。见图1。

图1 建筑物中央空调系统结构示意图

  2.2 设计和运行过程中可能遇到的问题

  1) 在机房

  大量的能量消耗,运营成本高:空调能耗主要集中在冷(热)源制备站内,空调主机、冷冻(热)水泵、冷却泵等大功率设备是主要的耗能设备 。

  2) 在冷冻(热)水输配管路上

  在空调系统运行过程中,冷热量分配失调是最常见的问题,尽管各个区域的水系统环路可以采用同程式系统,但负荷性质的不同及其变化仍会造成各环路之间存在阻力不平衡的问题 。由于系统冷(热)量分配不均,造成某些区域(环路)空调效果不好,出现过冷或过热情况,引起空调用户投诉,同时造成大量的能量浪费。

  3) 在空气处理环节上

  在空气处理环节上存在着监控是否合理、全面?送风量、水量、新风回风混合比等参量的调节能否及时跟随需求端的变化等诸多问题。

  2.3 空调系统的节能控制解决方案解析

  2.3.1 冷热源机房节能控制系统

  冷热源机房节能控制产品可选用汇通华城公司的BKS2008中央空调能源管理系统、BKS600中央空调管理专家系统产品。

  1) BKS2008中央空调能源管理系统

  BKS2008全面采集影响中央空调系统运行的各种变量,传送至模糊控制器,模糊控制器依据模糊推理规则及系统的历史运行数据,推算出系统该时刻所需的冷量(或热量)及系统的优化运行参数,并利用现代变频技术,自动控制水泵的转速,以调节空调水系统的循环流量,保证中央空调系统在各种负荷条件下,均处于最佳工作状态,从而实现综合优化节能。其主要应用于中央空调系统的前段设备控制,包括空调制冷主机、冷冻(温)水泵、冷却水泵、冷却塔风机。可实现:主机节能10%~30%;水泵、风机节能60%~80%;中央空调系统综合节能20%~40%。

  2) BKS600中央空调管理专家系统产品

  BKS600可广泛应用于电子、化纤、纺织、印刷、卷烟、制药、化工、冶金等工业企业的工艺性空调。可实现主机节能10%~30%;水泵、风机节能60%~80%,中央空调系统综合节能20%~40% 。

  BKS系统结构原理图见图2。

图2  BKS系统结构原理图

  BKS系列产品的技术特点如下:

  1) 系统性:全面冷热源主机、冷热水泵、冷却水泵、冷却风机等纳入系统控制范围,以降低冷热源机房的整体能耗作为目标。

  2) 负荷预测控制专利技术:对空调负荷进行连续检测,根据负荷统计序列、系统特性及循环周期,采用模糊预测算法计算出空调主机的输出负荷,调节系统的运行参数,达到冷冻水回水温度的精确控制,在保证服务质量的前提下,最大限度的利用温差空间,降低水泵能耗。

图3 负荷预测控制温度曲线图

  3) 系统优化控制技术

  通常,制冷系统COP与负荷、TS 的关系如图4:

图4 制冷系统COP与负荷、TS 的关系及控制模型示意图

  4) 友好、直观的人机接口和丰富的功能

  5) 开放性和兼容性

  开放的符合OPC 、BACNET/IP 的软件接口和BA 接口箱(硬件接口),具有良好的开放性、兼容性和集成性,以满足用户建筑物的自动化管理需求。

  6) 集电气、控制为一体的成套设备——专业间的接口协调不再复杂

  7) 出厂前仿真调试——充分为控制系统的成功实施提供保障

  根据采用BKS产品的600余个项目运行情况统计,冷热源系统(含空调主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却风机等)节能率为29.58%。

  2.3.2 管网冷热量分配控制产品

  SH900 水力平衡动态自适应控制系统软件的技术特点如下:

  1) 基于能量分配平衡的动态水力平衡调控技术:根据各个分支环路负荷变化的差异,对各个供冷区域冷冻水流量的分配比例进行动态调节,以保证各区域(或支路)的能量平衡和制冷效果平衡,同时为降低冷冻水运载能耗挖掘更大的节能空间。系统结构图见图5。

图5 SH900水力平衡动态自适应控制系统结构示意图

  2) 提供了对分支环路的控制措施,可针对任意时间点,对环路参数进行配置,从而实现特定的灵活控制。

  3) 可对分支环路的能量等相关参数监视。

  2.3.3 空气处理控制产品

  空气处理控制产品,典型的产品有SWI-900 送排风节能控制系统、SWII-900 均衡送风控制系统。

  SW系列控制系统的技术特点如下:

  1) 全面的监控:可实现对构成空气处理系统的各种设备(包括新风机、送风机、回风机、风阀、水阀)及相关参数的控制和调节。

  2) 集电气、控制为一体的成套设备——专业间的接口协调不再复杂

  3) 出厂前仿真调试——充分为控制系统的成功实施提供保障

  4) 按区域空调运行状况进行节能控制

  2.3.4 空调系统设备及能源管理软件平台

  CASSP900空调系统设备及能源管理软件平台,无缝集成了机房、管网、空气处理等各个环节上的控制子系统,在平台上,系统设备状态、能源耗费、能源效率等信息一览无余。管理平台架构图见图6,该平台可在控制终端对设备网络上的子系统如前面所介绍的冷(热)源机房节能控制系统、送排风节能控制系统、水力平衡动态自适应控制系统等按子系统对象组态方式集成,快速便捷;采用可组态的全局事件处理控制策略,监视界面以流程图的形式,直观生动;可对各种参数、动作进行记录,生成丰富的报表、曲线;便于管理,可随时提供对各种设备、器件的生产、供货、技术服务等相关静态信息的查询,并可发出定检提示、维护提示。

图6 空调系统设备及能源管理平台架构示意图

  3 结束语

  汇通华城自主研究开发的BKS800、BKS2003、BKS2008、BKS600等6代BKS系列中央空调节能控制系统已广泛应用于酒店、写字楼、商场、医院、机场、娱乐场所等大型公共建筑物中的舒适性空调,以及电子、化纤、纺织、印刷、卷烟、制药等工业企业的工艺性空调,可实现中央空调系统节能20%~40%。具体应用案例有:全国政协办公大楼、国家税务总局办公大楼、广州中信广场、深圳中兴通讯、上海市红房子妇产科医院、上海新锦江酒店、澳门金龙酒店等800多个项目,平均节能率29.58%,每年节省电能约4.8亿度。

作者:贵州汇通华城楼宇科技有限公司 来源: 发布时间:2011年04月29日
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