空调节能控制系统改造方案建议书

海雅百货宝安店中央空调节能控制系统改造方案建议书2012/10/18深圳市天元维视实业有限公司一、项目目标3二、建筑信息421建筑结构信息422空调设备信息4三、能耗分析631空调电耗632设备组合7321水冷柜机7322冷却泵7323冷却塔8四、我们的解决方案941节能原理9411压缩机的特性9412制冷系统结构10413相互的影响1142解决方案12421水冷柜机12422冷却泵12423冷却塔12424新风系统1243能效管理14431集成信息化系统14432运行管理系统15433能效管理系统16五、节能潜力评估1951节电评估1952管理提高19一、项目目标节能改造的目标不只是节省电费，更重要的是提高空调系统的使用效率，使系统运行状态更加健康，使空调系统中各个环节的设备运行配置更加合理，降低设备的损耗，延长设备的使用寿命。总目标节电率超过15改造环节项目目标改造方式明动智能化管理系统提高设备的管理和使用效率实现多设备信息共享实现设备之间联动安装明动控制系统，通过综合信息采集设备和自动化综合控制系统，使设备运行智能化、自动化水泵变频改造实现水泵的电耗随负载变化有效降低设备能耗通过变频设备与明动控制系统的联动，实现水泵电耗随负载变化压缩机优化实现压缩机的能耗明显降低而制冷量不变即设备使用效率提高通过明动节能系统，对每个压缩机进行精确管理，通过对采集的数据进行分析，得出多个应对方案，并详细分析各个方案对能效的影响，计算出最佳执行方案，并通过预管理提高设备使用效率引进新风系统提高商场空气质量有效降低设备能耗引进新风系统，并通过明动节能控制系统是设备与压缩机、风机实现联动集约监控系统监控各个设备的运行状况实时了解商场的温度状况安装明动节能控制系统集约管理模块，该模块可以通过每个节能控制系统，了解设备的全部运行信息和所有的温度、压力参数等。二、建筑信息21建筑结构信息海雅百货宝安店位于宝安区前进一路217号，商场5层，总建筑面积3万平方米，2003年投入使用，是集购物、餐饮、休闲、文化为一体的大型综合性商场，建筑信息见下表建筑名称海雅百货宝安店地理位置宝安区前进一路217号层数5层建筑功能综合商场空调类型TRANE水冷柜机建筑面积30000空调数量81台使用时间全年22空调设备信息设备自2003年启用至今，共81台，均为水冷柜式中央空调，空调公用5台冷却泵，每台功率45KW，公用8台冷却塔，每台功率75KW，详细清单如下空调压缩机配置设备名称型号厂家制冷量压缩机功率风机功率数量水冷柜机SAVE030特灵82KW1026655KW79水冷柜机SAVE045特灵125KW16810289KW2空调水泵配置设备名称型号厂家额定功率流量扬程数量冷却水泵XD45上海联成45KW37428M5空调冷却塔配置设备名称型号厂家输入功率流量风量数量冷却塔上海联成75KW8空调设备使用情况季节时段运行柜机数量运行水泵数量冷却塔数量运行时段春季（3月5月）30台50台3台4台5台10002200夏季（6月9月）50台81台4台5台8台9302230秋季（10月12月）30台50台3台4台5台10002200冬季（1月3月）20台40台3台3台4台根据天气海雅百货的空调设备是按照室外的温度情况进行手动管理的，而且水泵的开启数量和冷却塔的使用数量都是由管理人员进行手动设置的，相互之间的关联是通过管理人员的判断进行联系的，没有相应的联动机制。水泵没有安装变频设备，柜机是通过安装在机房的温度控制器进行压缩机的控制。设备的控制信号是独立的，水泵的回水温度与压缩机没有联动，水泵的开关和冷却塔没有联动，运行的水泵数量和压缩机的温度之间没有联动。三、能耗分析31空调电耗根据空调的功率和每月的电耗随室外温度的变化情况的经验数据，我们结合空调设备的开启数量，我们估算全年电耗约330万度,，单位面积空调电耗110KWH，单位面积功率不足40W，单位面积制冷量120W，能效属于平均水平。以上数据是根据空调随温度变化进行的估算0500001000001500002000002500003000003500004000004500001月23456789101112用电年每月用电的数据图表32设备组合321水冷柜机商场空调主机数量庞大，共81台，每台独立运行，并不与其他设备交互信息，这样造成多台设备之间有重复做功的问题，很多用电被无效的消耗了；而且，设备的温度参数只是采集机房内数据，而没有独立的回风系统，造成压缩机运行和实际需求脱节，不但白白消耗电能，也会造成体感温度的不适，如过冷或者温度不够的状况。一般情况，用户直接开关柜机以控制所需制冷量，但同时会造成剩余设备的风机功率不够，冷风不能快速有效到达风管的末端，这样反倒加重了压缩机的制冷需求。而且，由于没有风管的闭锁控制，很容易造成冷风倒灌到其他相连柜机，使制冷效率更低。322冷却泵冷却泵的使用是和压缩机的制冷效率联系非常紧密的，冷却水的流速直接决定压缩机的冷却效果，通常冷却水温度提高1，压缩机的制冷效率降低46，所以，冷却泵开启的数量和冷却水的流速应该与压缩机的运行数量有严格的对应关系，否则不但不能起到节能的效果，反而加大压缩机的能耗和磨损，不仅不节能，还更容易造成设备的损坏，这也是很多空调水泵安装后没有节能效果的主要原因。323冷却塔冷却塔的运行是决定冷却水温度的关键设备，其运行设备的多少和运行效果的判定是与压缩机运行数量、冷却泵运行数量、冷却水流速息息相关的，没有精准的控制系统和严密的联动逻辑，很可能造成设备之间运行不匹配，最终影响整体空调系统的能耗。现在的控制主要靠人员的调节，不及时，也不准确。新风系统新风系统可以有效改善室内的空气质量，控制二氧化碳的浓度，提高舒适性，而且，冬季使用新风系统可以有效减低制冷的能耗，但新风系统的使用也应该与柜机的控制系统相互联系，否则也会造成制冷量的浪费。四、我们的解决方案明动节能控制系统通过相互之间共享信息，可以把整体81台设备分成若干组，在组能实现设备的优化配置，使设备的使用效率最大化。同时组间通过相连的设备形成网络，网络中设备实现有条件的联动，这样不但可以实现完全的自动化、智能化管理，同时也提高了设备的使用安全性，提高了设备的使用效率，达到很好的节能效果。41节能原理411压缩机的特性时间/温度（图1）温度/功耗（图2）制冷系统都会标注COP能效值，但这个能效值是特定条件下的制冷能效，就像汽车的油耗值一样，只是特定条件下的能效，实际的使用能效是在不同的速度道路条件下是不同的。压缩机也是一样，能效值是随吸气温度、冷却水温度等不同而变化的。从上面的图中可以看到，出水温度每降低一度，压缩机的工作时间是不同的，出水温度蒸发温度或吸气温度越低，每降低一度，压缩机的工作时间越长，功耗越大。通常情况下，出水温度提高1，COP（单位耗电产生的制冷量）提高35。还有非常重要的一点，整个制冷系统的工作效率不是由压缩机单独决定的而是有各个环节共同决定的，提高压缩机的工作时间，并不一定能够增加制冷的效果，反而使整个系统的能效比大大降低，例如,散热系统能够散发到空气中的热量是与室内温度和出风口温度的温差相关的，随着设备运行，温差逐渐缩小，从单位时间散热能力从原来的60KW的冷量减少到30KW，此时压缩机即使产生出60KW的冷量，也不能及时传导到室内，也就产生出30KW的无效工作，这就是木桶原理。412制冷系统结构制冷机组系统、制冷剂循环系统、水循环系统、电器自控保护系统、热交蒸发温度耗电量制冷量蒸发温度换器、冷冻水泵、水箱（根据客户需要配置）、自动补水浮球阀、水流量开关等部件组成。413相互的影响水冷柜机是以温度数据驱动的，以温度确定压缩机运行数量，以温度确定冷却泵开启的数量，以温度确定冷却塔使用数量，所以说，原系统是以温度驱动的。但温度是一个滞后数据，是反映过去设备运行造成的影响的，并不能简单反映今后的状况，而且，温度数据的取得也并不及时准确，一般情况，出于对施工难度和复杂程度的考虑，温度采集点多在容易采集的位置，而不在实际的现场位置，比如柜机的温度采集在机房的回风口，而不在制冷区域，这就造成了参数失真，之后的所有控制也都失准。原系统空调压缩机、冷却泵、冷却塔是分开运行，分开控制的，但实际运行时是相互影响的，比如冷却塔运行数量不足会造成压缩机负载加重，能耗增加，冷却泵运行数量不足或者流速过低也会造成压缩机负载加重，能耗增加，如何平衡和协调使用各个设备，实现节电的最大化，就要通过信息的综合分析，并且还要综合判断所有的控制会给系统造成哪些影响，这是一个不断学习和积累的过程，而明动节能控制系统正是这样一个自学习的智能化控制系统，明动节能控制系统不但可以实现设备的定制管理，还会统计记录分析每一次操作造成的影响，不断修正控制效果，以实现能源的最有效利用。42解决方案421水冷柜机一般情况下，压缩机能耗占空调系统能耗的6070，所以优化压缩机的使用，提高压缩机的运行效率，是此节能改造项目的关键。解决方案鉴于设备数量庞大，我们将每个机房安装一台明动节能控制系统，每个系统综合管理每一台水冷柜机，可以精确控制每一台柜机的每一台压缩机，并且，通过有线和无线的传感器，从设备的制冷区域获取准确的温度数据，数据精度02，通过准确了解每一台设备的运行能够造成的影响，对空调系统进行预干预，能够准确计算某个时期内最省电的运行配置，并进行控制。422冷却泵冷却泵电耗在空调系统能耗中占比约为2530，尽管电耗不是最大，但由于转速与流量是3次方的关系，所以，节电空间很大。解决方案冷却水泵安装变频器，并安装明动节能控制系统，明动节能控制系统通过模拟接口控制变频器的频率，节能控制系统与冷却塔控制器及相应的柜机通过现场总线进行连接，共享数据，作为控制的依据。423冷却塔冷却塔本身耗电很少，但其影响却很大，如果冷却效果不好，会造成整体能耗大幅度上升，所以冷却塔我们不对其进行变频控制解决方案安装明动节能控制系统，并与冷却泵控制器及相应的柜机通过现场总线进行连接，共享数据，作为控制的依据。424新风系统新风系统只是在室外温度低于室内温度的情况下才有节能效果，但室外情况很复杂，比如室外空气质量、异味等情况不是简单的传感器可以感知的，所以我们建议其开关由人员手动控制。解决方案为了便于管理，新风系统也安装明动控制系统，并于相应的柜机相连，以便设备及时检测新风的存在，减少压缩机及水泵的运行。建筑室内实际温度建筑室外实际温度有线或无线传输有线或无线传输总服务器压缩机现场控制器水泵改造环节项目目标改造方式明动智能化管理系统提高设备的管理和使用效率实现多设备信息共享实现设备之间联动安装明动控制系统，通过综合信息采集设备和自动化综合控制系统，使设备运行智能化、自动化水泵变频改造实现水泵的电耗随负载变化有效降低设备能耗通过变频设备与明动控制系统的联动，实现水泵电耗随负载变化压缩机优化实现压缩机的能耗明显降低而制冷量不变即设备使用效率提高通过明动节能系统，对每个压缩机进行精确管理，通过对采集的数据进行分析，得出多个应对方案，并详细分析各个方案对能效的影响，计算出最佳执行方案，并通过预管理提高设备使用效率引进新风系统提高商场空气质量有效降低设备能耗引进新风系统，并通过明动节能控制系统是设备与压缩机、风机实现联动集约监控系统监控各个设备的运行状况实时了解商场的温度状况安装明动节能控制系统集约管理模块，该模块可以通过每个节能控制系统，了解设备的全部运行信息和所有的温度、压力参数等。43能效管理能效管理是通过对所有的能耗设备进行统一的运行管理和状态、能耗的监控，实时掌握设备的运行能效状况，并根据专家知识系统分析设备的使用方式，计算出最佳的设备使用组合以及设备的运行路径规划，通过执行反馈系统校正运行的参数，使得设备的使用更高效，同时也会及时通知客户设备的运行状态的变化，帮助客户把设备的故障解决在未发状态。431集成信息化系统客户可以根据集成信息化系统了解设备的运行和使用状况，比如楼层各个点的温度、湿度、二氧化碳的浓度等等信息，这些信息可以使管理人员对设备的运行及时作出调整，比如温度不够需要及时开启空调、风机，如果二氧化碳浓度高需及时开启新风。432运行管理系统通过设备运行管理系统，用户可以调节设备的运行参数、开启数量，设置相关设备的联动，比如新开启柜机，达到一定数量后，水泵的运行数量也自动增加，冷却塔的运行数量也相应增加，等等这些相应的管理将自动完成。433能效管理系统能效管理系统是建立在设备管理和运行管理基础上的专家知识系统，系统会自动分析每个设备的能效状况，根据专家知识系统的分析，确定每个设备执行，并经过反馈不断调整和改进，使得最终的运行方案达到能效最大化。能效制冷量能耗，能效最大意味着能耗最低。比如开始有40台水冷柜机运行，水泵功率90，随着室外温度提高，制冷量不足，可以开启10台压缩机解决，也可以通过开启5台压缩机并增加水泵功率解决，专家知识系统会根据实际的室温、水温和压缩机的功耗、水泵的功耗综合计算，最终的解决方案可能是开启4台能效高的压缩机，提高水泵功率5，并控制现有的设备进行轮流停机休息，这样既解决了制冷的需求，同时也有利于制冷设备的维护和保养。安全和兼容能效管理系统重视的不只是节能的最大化，更重视设备运行管理的安全性和耐用性，所以系统不直接连接开放网络，通过内部自身的网络和存储以屏蔽任何外来的病毒和网络攻击，系统底层采用CAN网络，上层采用联网，通过有线和无线的网络管理信息。控制输出也采用工业标准信号，并有反馈系统，确保控制系统的有效性。控制部分全部有旁路设计，系统的任何故障都不会传递给设备。系统节能改造投资分成分析64分成，逐年递减的