![]() 空調(diào)系統(tǒng)的能耗占據(jù)了建筑能耗的一半以上,任何項(xiàng)目的中央空調(diào)系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)都是以最惡劣環(huán)境條件下所需的最大負(fù)荷量來(lái)選擇空調(diào)設(shè)備。但實(shí)際上,白天到夜晚,季節(jié)的交替,天氣的陰晴,氣溫高低及人流的多少,都實(shí)時(shí)影響著中央空調(diào)的負(fù)荷。中央空調(diào)一般全年有70%時(shí)間的冷負(fù)荷處在20~60%峰值負(fù)荷區(qū)間內(nèi)。這時(shí)如果中央空調(diào)仍以最大冷負(fù)荷、最大功率運(yùn)行,則勢(shì)必造成極大的能源浪費(fèi)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的波動(dòng)。 完善的樓宇自控系統(tǒng)可以采用控制器的程序,按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的冷熱負(fù)荷需求自動(dòng)、實(shí)時(shí)地調(diào)整冷熱源的供給量,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制,同時(shí)基本實(shí)現(xiàn)按需分配能耗,達(dá)到了減少冷熱源設(shè)備的能量浪費(fèi),最大限度節(jié)能的目的。 ![]() 根據(jù)多年項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn),樓宇自控系統(tǒng)可以采用以下節(jié)能控制策略: 01提高室內(nèi)溫濕度控制精度室內(nèi)溫濕度的變化與建筑節(jié)能有著緊密的相關(guān)性。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局統(tǒng)計(jì)資料表明,如果在夏季將設(shè)定值溫度多下調(diào)1℃,將增加9%的能耗,如果在冬季將設(shè)定值溫度上調(diào)1℃,將增加12%的能耗。因此將室內(nèi)溫濕度控制在設(shè)定值精度范圍內(nèi)是可以節(jié)能的。歐美等國(guó)對(duì)室內(nèi)溫濕度控制精度要求為:溫度為±1.5℃,濕度為±5%的變化范圍。如果技術(shù)成熟,可以試著依據(jù)熱負(fù)荷補(bǔ)償曲線來(lái)設(shè)置浮動(dòng)的設(shè)定點(diǎn),可以更加有效的自動(dòng)調(diào)整室內(nèi)溫度設(shè)定值,使其在負(fù)荷允許的范圍內(nèi)盡可能的節(jié)省能量。 傳統(tǒng)的建筑沒有采用樓宇自控系統(tǒng),往往造成夏季室溫過冷(低于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值)或冬季室溫過熱(高于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值)的現(xiàn)象。這不但對(duì)人體的健康和舒適性不利,同時(shí)也浪費(fèi)了能源。采用了樓宇自控系統(tǒng)的智能建筑,不僅可以按照設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度,還可以根據(jù)室外溫濕度的和季節(jié)變化情況,改變室內(nèi)溫度的設(shè)定,更加滿足人們的需要,更加充分發(fā)揮空調(diào)設(shè)備的功能??照{(diào)系統(tǒng)溫度控制精度越高,舒適性越好,節(jié)能效果也越明顯。據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算,節(jié)能效果達(dá)到15%以上。 ![]() 02新風(fēng)量控制根據(jù)項(xiàng)目的氣候條件,可以在適宜的條件下大量使用新風(fēng),在不犧牲舒適的前提下達(dá)到節(jié)能的目的。 根據(jù)衛(wèi)生要求,建筑內(nèi)每人都必須保證有一定的新風(fēng)量。但新風(fēng)量取得過多,將增加新風(fēng)耗能量。在設(shè)計(jì)工況(夏季室外溫26℃,相對(duì)溫度60%,冬季室溫22℃,相對(duì)濕度55%)下,處理一公斤室外新風(fēng)量需冷量6.5,熱量12.7,故在滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求的前提下,減少新風(fēng)量有顯著的節(jié)能效果。實(shí)施新風(fēng)量控制的措施有以下幾種方法:
![]() 03機(jī)電設(shè)備最佳啟??刂?/h2>某些業(yè)態(tài)的建筑群內(nèi),在夜里不需要開空調(diào),為了保證第二天工作開始時(shí)環(huán)境的舒適,就需要提前對(duì)其進(jìn)行預(yù)冷或預(yù)熱。另外,由于室內(nèi)溫度是慣性很大的被控對(duì)象,提前關(guān)閉空調(diào)也可以在一定的時(shí)間內(nèi)保證室內(nèi)溫度變化不大,樓宇自控系統(tǒng)通過對(duì)空調(diào)設(shè)備的最佳啟停時(shí)間的計(jì)算和控制,可以在保證環(huán)境舒適的前提下,縮短不必要的空調(diào)運(yùn)行時(shí)間,達(dá)到節(jié)能的目的。在預(yù)冷或預(yù)熱時(shí),關(guān)閉新風(fēng)風(fēng)閥,不僅可以減少設(shè)備負(fù)荷,而且可以減少獲取有效新風(fēng)而帶來(lái)冷卻或加熱的能量消耗。對(duì)于小功率的風(fēng)機(jī)或者帶軟啟動(dòng)的風(fēng)機(jī)可以考慮風(fēng)機(jī)間歇式的控制方法,如果使用得當(dāng),一般每小時(shí)風(fēng)機(jī)只運(yùn)行40~50分鐘,節(jié)能效果比較明顯??照{(diào)設(shè)備采用節(jié)能運(yùn)行算法后,運(yùn)行時(shí)間更趨合理。記錄數(shù)據(jù)表明,每臺(tái)空調(diào)機(jī)一天24小時(shí)中實(shí)際供能工作的累計(jì)時(shí)間僅僅4小時(shí)左右。 04空調(diào)水系統(tǒng)平衡與變流量管理空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制算法是智能建筑節(jié)能的核心,通過科學(xué)合理的節(jié)能控制算法,不但可以達(dá)到溫度環(huán)境的自動(dòng)控制,同時(shí)可以得到相當(dāng)可觀的節(jié)能效果。 空調(diào)系統(tǒng)的熱交換本質(zhì)是一定流量的水通過表冷器與風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的送風(fēng)氣流進(jìn)行能量交換,因此能量交換的效率不但與風(fēng)速和表冷器溫度交換熱效率的影響有關(guān),更與冷熱供水流量與熱效率相關(guān)。通常在沒有對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行有效的空調(diào)供水系統(tǒng)平衡與變流量管理的場(chǎng)合,常規(guī)的做法是以恒定供回水壓力差的方式來(lái)設(shè)定空調(diào)控制算法,導(dǎo)致溫濕度控制精度很差,能量浪費(fèi)極其明顯。這是由于在恒定的供回水壓力差下,自平衡能力很差,流量值與實(shí)際熱交換的需要量相差甚遠(yuǎn),因而造成溫濕度失控,能量浪費(fèi)和設(shè)備受損。 通過對(duì)空調(diào)系統(tǒng)最遠(yuǎn)端和最近端(相對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)供回水分、集水器而言)的空調(diào)機(jī)在不同供能狀態(tài)和不同運(yùn)行狀態(tài)下的流量和控制效果的測(cè)量參數(shù)的分析可知空調(diào)系統(tǒng)具有明顯的動(dòng)態(tài)特點(diǎn),運(yùn)行狀態(tài)中樓宇自控系統(tǒng)按照熱交換的實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)地調(diào)節(jié)著各臺(tái)空調(diào)機(jī)的調(diào)節(jié)水閥,控制流量,使得總的供回水流量值也始終處于不斷變化的中,為了響應(yīng)這種變化,供回水壓力差必須隨時(shí)有所調(diào)整以求得新的平衡。應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立變流量控制數(shù)學(xué)模型(算法),將空調(diào)供回水系統(tǒng)由開環(huán)系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)系統(tǒng)。 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)空氣處理機(jī)流量達(dá)到額定流量工況時(shí),調(diào)節(jié)閥兩端壓力僅為0.66~1。為了控制流量,通常的做法是通過供回水旁通閥的調(diào)節(jié)來(lái)平衡供回水壓差。但是僅僅依賴于旁通閥的壓差調(diào)節(jié)來(lái)控制流量有時(shí)作用并不明顯,也會(huì)增加不必要的能源消耗。 根據(jù)空氣處理機(jī)實(shí)際運(yùn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)行流量工況動(dòng)態(tài)調(diào)整供水泵投入運(yùn)行的臺(tái)數(shù),并輔助旁通閥的微調(diào)來(lái)達(dá)到變流量控制的方式,可以避免泄漏,提高控制精度,并減少不必要的流量損失和動(dòng)力冗余,帶來(lái)明顯的節(jié)能效果。據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算,節(jié)能效果達(dá)到25%以上。如果能夠?qū)⒐┗厮髁縿?dòng)態(tài)參數(shù)作為反饋量,調(diào)整冷水機(jī)組的運(yùn)行工況,節(jié)能效果將更為明顯。 ![]() 05克服暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)的設(shè)備容量冗余在實(shí)際控制中可以采用夜間掃風(fēng)、間歇性控制等等先進(jìn)的策略,在不增加投資的基礎(chǔ)上達(dá)到良好的節(jié)能效果。 目前我國(guó)絕大多數(shù)暖通系統(tǒng),為了保證在最不利的環(huán)境情況下正常運(yùn)行,在設(shè)計(jì)時(shí)往往采用靜態(tài)方法計(jì)算負(fù)荷,結(jié)果還乘以較大的安全系數(shù),導(dǎo)致設(shè)備(如制冷機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、風(fēng)機(jī)等)選型往往偏大。暖通系統(tǒng)是一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),一年的中的峰值負(fù)荷只占百分之幾的概率,即使一天的中的負(fù)荷也是隨時(shí)間不斷變化的。不恰當(dāng)?shù)娜哂鄷?huì)造成能源的浪費(fèi),而這種冗余是很難用人工監(jiān)控的方式加以克服。如果嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家《民用建筑采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定,以累年日平均氣溫穩(wěn)定通過≤5℃的起止日之間的日期為采暖期的話,那么北方地區(qū)的采暖期應(yīng)該是每年的10月中下旬直到次年的4月中上旬,有將近半年的久。科學(xué)地運(yùn)用樓宇自控系統(tǒng)的節(jié)能控制模式和算法,動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行,可以有效地克服由于暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)的設(shè)備容量和動(dòng)力冗余而造成的能源浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)中,用48小時(shí)的日平均氣溫預(yù)報(bào)來(lái)確定鍋爐房的供水、回水溫度,比憑經(jīng)驗(yàn)供暖,在確保室溫不低于18℃的情況下,可節(jié)省大約3%的能源。只采納氣溫預(yù)報(bào)就可以節(jié)省3%~5%的能源,如果建筑群的供熱部分能夠自動(dòng)檢測(cè)室外溫度和采集室內(nèi)溫度,并且以其為供熱負(fù)荷的重要依據(jù),那么僅此一項(xiàng)在供暖季節(jié)省的能量不低于5%。 06春季過渡模式、秋季過渡模式的劃分春季過渡模式的判斷標(biāo)準(zhǔn)有兩條,其一是本地區(qū)的歷史室外計(jì)算(干球)溫度記錄,其二是室外日平均氣溫是否達(dá)到10C°。滿足兩個(gè)條件時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入春季過渡季節(jié)模式,此時(shí)系統(tǒng)將根據(jù)時(shí)間表自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組新風(fēng)量的大小,以保證室內(nèi)的舒適度。 當(dāng)室外最高溫度高于26C°時(shí),系統(tǒng)將采取秋季過渡季節(jié)的控制模式,采用夜間吹掃的辦法,充分利用室外涼爽的空氣凈化房間并且把房間的余熱帶走??梢愿鶕?jù)氣候的變化進(jìn)行吹掃時(shí)間的調(diào)整,夜間掃風(fēng)系統(tǒng)主要依據(jù)熱負(fù)荷曲線,而不是時(shí)間程序。 秋季過渡季節(jié)模式的判斷標(biāo)準(zhǔn)其一為本地區(qū)的歷史室外(干球)溫度記錄,其二是室外日平均氣溫是否達(dá)到8C°。滿足兩個(gè)條件時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入秋季過渡季節(jié)模式,此時(shí)系統(tǒng)將根據(jù)運(yùn)行的熱濕負(fù)荷曲線以及時(shí)間表自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組新風(fēng)量的大小。但是如果室外最高溫度低于15C°時(shí),系統(tǒng)將采取春季過渡季節(jié)的控制模式,取消夜間吹掃的辦法。 也可以由樓控管理人員來(lái)確定春秋過渡季,當(dāng)運(yùn)行人員認(rèn)為現(xiàn)在季節(jié)已經(jīng)不需要供冷、供熱,并且已經(jīng)停止運(yùn)行冷凍站、換熱站,在此狀態(tài)下管理人員可以判定現(xiàn)在為過渡季。 過渡季會(huì)盡量采用新風(fēng),當(dāng)溫度出現(xiàn)反復(fù)時(shí),由于系統(tǒng)沒有制冷、制熱的能力,所以只保持最小新風(fēng)量的供給。 ![]() 07采用等效溫度和區(qū)域控制法人體對(duì)于溫度的反映比較敏感,但對(duì)于相對(duì)濕度的反映則要遲鈍很多,相對(duì)濕度在35%~65%之間時(shí)人體的反映比較遲鈍,但是超越65%以后或低于35%,人體對(duì)濕度的反映非常激烈,相對(duì)濕度在此時(shí)將會(huì)成為舒適度的主導(dǎo)因子。所以先進(jìn)的控制策略將在項(xiàng)目中占有極為重要的地位。否則,相同的投資,同樣的設(shè)備,將會(huì)產(chǎn)生截然不同的控制效果。 在整個(gè)控制過程中,不單一的采用溫度作為控制指標(biāo),而是采用舒適度為控制指標(biāo),即使用等效溫度為控制指標(biāo)(T=25℃,φ=50%)。除了采用等效溫度作為控制指標(biāo),還要采用區(qū)域控制的方法,即人體對(duì)外界環(huán)境在一定區(qū)域內(nèi)感覺都是比較舒適的,所以沒有必要將等效溫度控制在一個(gè)點(diǎn),而是將其控制在一定的范圍內(nèi),這樣可以使系統(tǒng)更加容易穩(wěn)定,能夠非常有效的節(jié)能,僅此一項(xiàng)技術(shù),年節(jié)能就可以在普通策略的基礎(chǔ)上再節(jié)省10%。 08冷凍站群控節(jié)能措施冷源系統(tǒng)中每個(gè)控制量都會(huì)對(duì)冷機(jī)的特性產(chǎn)生影響,如果事先不知道這種影響的程度,僅僅依靠各自分散獨(dú)立的“自私”的控制,并不能達(dá)到整體節(jié)能的目的。 比如只是單純的控制水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率,而全不顧及到當(dāng)前冷水機(jī)組的運(yùn)行特性和效率,即使當(dāng)前水泵為節(jié)能狀態(tài),如果主機(jī)卻不是運(yùn)行在最高效點(diǎn),反而提高整個(gè)冷凍機(jī)房的能耗。因此,節(jié)能控制首先必須把握住核心部件-冷水機(jī)組。 雖然冷水機(jī)組主機(jī)的電功率占的比例最高,但由于主機(jī)本身的電功率基數(shù)就很高,故主要考慮最大限度的提供冷凍機(jī)高效運(yùn)行的外圍條件,從而優(yōu)化冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行,才能使整個(gè)冷凍機(jī)房達(dá)到最大的節(jié)能效果。 01冷水主機(jī)出水溫度重設(shè) 采用Modbus網(wǎng)關(guān)對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行集成,監(jiān)控冷機(jī)內(nèi)全部重要參數(shù),在主機(jī)部分負(fù)荷下,提高主機(jī)的冷凍出水溫度,從而提高主機(jī)的效率。 系統(tǒng)根據(jù)主機(jī)的運(yùn)行時(shí)間對(duì)其啟動(dòng)次序進(jìn)行排列,運(yùn)行時(shí)間少的和效率高的優(yōu)先,有故障的或是操作人員鎖定不運(yùn)行的主機(jī)則排除在隊(duì)列之外,這樣可以均衡主機(jī)的運(yùn)行時(shí)間,也有便于操作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。 群控系統(tǒng)加機(jī)策略當(dāng)系統(tǒng)末端負(fù)荷增加,會(huì)通過冷凍水供/回水溫度、壓差、流量的變化來(lái)反映,冷水機(jī)組能夠鎖定設(shè)定的出水溫度,當(dāng)冷凍水量上升時(shí),主機(jī)感應(yīng)到水量的變化,此時(shí)主機(jī)則根據(jù)自身負(fù)荷調(diào)節(jié)的能力上載制冷負(fù)荷,當(dāng)該臺(tái)冷凍機(jī)的系統(tǒng)負(fù)荷上升到其電流百分比%FLA到達(dá)90%時(shí)(可調(diào)),控制系統(tǒng)啟動(dòng)另外機(jī)組加機(jī)延時(shí)5Min(可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整),啟動(dòng)延時(shí)期后,如果%FLA>90%,則說明單臺(tái)機(jī)組的滿載運(yùn)行和水泵的滿載運(yùn)行已不足以滿足系統(tǒng)負(fù)荷值,且冷凍水出水溫度不會(huì)穩(wěn)定在出水溫度設(shè)定值上,此時(shí)需要開啟第二臺(tái)機(jī)組。 群控系統(tǒng)減機(jī)策略 假設(shè)2臺(tái)機(jī)組正在運(yùn)行,當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變小時(shí),空調(diào)的回水溫度也會(huì)相應(yīng)的減小,同樣溫濕度也會(huì)波動(dòng)偏低,冷凍供水泵即減小所供應(yīng)的水量,機(jī)組感應(yīng)到相應(yīng)的水量變化,即反應(yīng)到機(jī)組的負(fù)荷相應(yīng)減小,當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷總量只有,甚至小于一臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷總量時(shí)(設(shè)兩臺(tái)機(jī)組的%FLA < 50%),延時(shí)一段時(shí)間后控制系統(tǒng)關(guān)掉其中一臺(tái)機(jī)組,以使得另一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行在高負(fù)荷效率狀況下運(yùn)行同時(shí)滿足系統(tǒng)負(fù)荷的要求。 02冷凍水泵變頻控制 冷凍水泵采用變頻控制,根據(jù)供回水壓力變化進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)調(diào)試時(shí),測(cè)試最低冷凍水供回水,確保冷機(jī)正常工作的壓力區(qū)間,對(duì)冷凍水泵的運(yùn)行頻率進(jìn)行死區(qū)限制。當(dāng)冷凍水泵實(shí)際的運(yùn)行頻率到達(dá)死區(qū)區(qū)間時(shí),啟動(dòng)冷凍水總供回水管壓差旁通閥進(jìn)行壓差調(diào)節(jié),以確保根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的冷負(fù)荷穩(wěn)定管網(wǎng)壓差。 03冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制 根據(jù)冷卻塔總出水溫度,控制冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率,同時(shí)綜合室外的濕球溫度,對(duì)冷卻塔進(jìn)行優(yōu)化控制,大大減少冷卻塔的能耗。 圖片 09照明系統(tǒng)節(jié)能措施受控設(shè)備: 全樓的公共照明回路 控制思路: 針對(duì)于很多項(xiàng)目來(lái)說,照明系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是分布范圍廣、回路多、按消防分區(qū)分控等以及對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn)。理論上來(lái)講,任何自動(dòng)化系統(tǒng)均作為主設(shè)備運(yùn)行的輔助優(yōu)化管理手段,自動(dòng)化控制系統(tǒng)在提高系統(tǒng)管理效率、節(jié)約能源及人力資源方面效果顯著,但對(duì)受控設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)說,多一道控制環(huán)節(jié)就意味多一個(gè)故障點(diǎn)。尤其對(duì)于辦公場(chǎng)所,照明系統(tǒng)的穩(wěn)定就顯得更為重要。樓宇自控系統(tǒng)照明控制所遵循的原則為:
控制核心: 每個(gè)照明回路具體可根據(jù)業(yè)主需求深化設(shè)計(jì)時(shí)做出增減。采用自控系統(tǒng)與照明開燈相反的模式進(jìn)行控制,即當(dāng)需開燈時(shí)自控系統(tǒng)不工作,當(dāng)燈光處于關(guān)閉時(shí)間段內(nèi),自控系統(tǒng)開始工作,切斷照明控制。這樣即便自控系統(tǒng)軟件和硬件均出現(xiàn)任何故障,受控照明不會(huì)滅燈,以免影響正常的工作環(huán)境。 ![]() |
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