4-2 节能控制方案
针对不同的室内外环境和设备使用情况,我们的控制策略基于舒适性和节能的双重考虑,不仅实现对建筑内的各种机电设备的控制,并依据它们之间内在的联系,实现对整个系统的连锁控制。另外,BAS系统通过通讯接口从水、电计量系统取得设备的能耗统计数据并进行各种分析与处理,进而优化系统控制参数、制定维护计划,使建筑机电设备在稳定工作的基础上,最大限度的节省能源,降低建筑后期运行和维护成本。
通过目前有关本工程的相关资料和图纸并结合我们在BAS领域多年的行业经验,我们对本工程的主要能耗单位进行了一个整体的预测分析: ? ? ? ?
空调:占总耗能的60%左右(或更高),至少为50% 照明:占总耗能的23%-55% 水泵:占总耗能的13%~15%左右 电梯:占总耗能的8%左右
根据本工程的实际情况,我们将在后续章节就直接影响到建筑今后运行成本及使用舒适度等关键环节给出详尽的分析。
4-2.1. 提高室内温度控制精度
室内温度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据美国国家标准局统计资料表明,如果在夏季将设定值温度下调1℃,将增加9%的能耗,如果在冬季将设定值温度上调1℃,将增加12%的能耗。因此将室内温度控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。
4-2.2. 机电设备最佳启停控制
对于建筑内那些在夜里不需要开空调的区域或房间,为了保证工作开始时环境的舒适,就需要提前对其进行预冷或预热。另外,室内温度是惯性很大的被控对象,提前关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大,建筑设备自动化系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制,可以在保证环境舒适的前提下,缩短不必要
的空调启停宽容时间,达到节能的目的;对于小功率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法,如果使用得当,一般每一个小时风机只运行40~50分钟,节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法后,运行时间更趋合理。数据记录表明,每台空调机一天24小时中实际供能工作的累计时间仅仅2小时左右。
4-2.3. 空调水系统平衡与变流量管理
空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心,通过科学合理的节能控制算法,不但可以达到温度环境的自动控制,同时可以得到相当可观的节能效果。
空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换,因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的影响有关,同时更与冷热供水流量与热效率相关。通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理时,常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法,结果温湿度控制精度很差,能量浪费也是极其明显的。这是由于在恒定的供回水压力差的下,自平衡能力很差,流量值与实际热交换的需要量想差甚远,往往因而造成温湿度失控,能量浪费和设备受损。
通过对空调系统最远端和最近端(相对于空调系统供回水分、集水器而言)的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果的测量参数的分析可知空调系统具有明显的动态特点,运行状态中建筑设备自动化系统按照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的调节阀,控制流量进行相应变化,因此总的供回水流量值也始终处于不断变化的中,为了响应这种变化,供回水压力差必须随的有所调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型(算法),将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。
实测数据表明,当空气处理机流量达到额定流量工况时,调节阀两端压力仅为0.66kg/cm2-1kg/cm2。为了流量控制,通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有时作用并不明显,也会增加不必要的能源消耗。
根据空气处理机实际运行台数和运行流量工况动态调整供水泵投入运行的台数,并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式,可以避免泄漏,提高控制精度,并减少不必要的流量损失和动力冗余,从而带来明显的节能效果。据实际数据计算,节能效果在25%以上。如果能够将供回水流量动态参数作为反馈量,调整冷水机组的运行工
况,节能效果将更为明显。
4-3 冷冻站系统监控
本工程的制冷系统由2台冷水机组、3台冷水泵、2台热水泵、3台冷却水泵及2台冷却塔组成。 ?
冷水机组监控内容
楼宇管理系统对冷水机组的所设置的监控内容如下: ? 冷水系统供回水温度;
? 冷水系统回水压力、泵后回水压力; ? 冷水系统一次泵及其变频器的监视与控制; ? 冷水机组水流量FS与其故障报警监视; ? 冷水机组的回水蝶阀的监控; ? 冷水机组自身数据的监视与控制。
以上参数通过在现场的为冷水系统单独配置的Spyder控制器设备进行控制,也可以由NC进行集成控制。重要数据趋势可以直接记录在现场的Spyder和NC中。与此同时设备运行的工作状况可以在现场的操作面板上查看和干预;也可以在BAS系统的中央管理工作站上以文字及彩色图形显示,并记录在实时数据库中,可随时输出打印。
楼宇自控系统根据上述设备的监控内容,其具体控制方案说明如下: ?
工艺要点:根据本工程中冷水机组、冷水泵的数量关系,可以看出设备之间的联接方式为大并联方式,因此楼宇自控系统可以实现优化的台数起停控制,即可以任意选择机组于水泵之间的对应关系,使各台设备的运行时间可以基本上一致,延长设备的实用寿命,同时在机组切换时联动相关管路上的电动蝶阀的开闭。 ?
冷冻机控制:群控,台数控制 1.冷水机组的启动
冷水机组的启动需要满足以下条件: ? 空调机组至少有一台机组运行; ? 室外温度高于14℃; ? 水压 〉2.5Bar
在满足以上条件后,系统将按以下流程启动机组:
打开蝶阀 → 至少启动一台变频一次冷水泵 → 检测水流量 → 启动相应的机组 2.多台冷水机组的群控
系统监测供回水管的温度、压力信号以及每台机组的流量信号;根据各种信号条件对冷水机组的负荷进行计算。根据计算出整体的负荷条件,再参考2台冷水机组的整体运行条件,如设备的以运行时间、运行维护条件以及用户的一些必要的维护运行干预,对2台冷水机组的启停进行整体考虑,这就是所谓的冷水机组的群控。 其某些控制要点内容如下:
? 机组启动后通过彩色图形显示,显示不同的状态和报警,显示每个参数的值,通过鼠标任意修改设定值,以达到最佳的工况。
? 机组的每一点都有列表汇报,趋势显示图,报警显示。 ? 当机组设备发生故障时,提示报警,并自动进行切换。
? 程序控制冷冻水系统,实现机组的最低能耗和最低的主机折旧费率。 ? 根据程序或大楼的日程安排自动开关冷水机组。
? 根据大楼的要求自动切换机组的运行时间,累积每台冷水机组运行时间最短的机组,使每台机组运行时间基本相等,延长机组使用寿命。
? BAS通过集成方式读取和控制机组的内部数据,可以更好的优化控制程序达到更好的节能效果。
? 冷水泵的控制
冷水系统共有3台冷冻水泵。系统监测水泵的运行、故障及手自动开关状态,并进行启停控制。
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