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中央空调节能技术改造方案

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中央空调节能技术改造方案 中央空调智能节能控制系统 EMC 007 民用建筑能耗情况分析民用建筑能耗情况分析 中央空调结构中央空调结构 中央空调系统包括 •冷水机组 •冷冻水循环系统 •空气处理系统 •冷却水循环系统 •冷却塔系统 •新风处理系统 中央空调能耗分析一中央空调能耗分析一 •中央空调系统中能耗最大的设备属冷水机组,冷水机组按照压缩机的 类型分为:往复式(也称活塞式)机组、螺杆式机组和离心式机组, 其动力能源为电能和热能(溴化锂机型),按照其额定制冷量和制冷 效率,一般的额定输入功率从100kw到1000kw。冷水机组的目的是 生产低温(7℃)的冷冻水,所以供(出)水温度的高低直接影响机 组的负荷。而末端空气处理机启动的多少也会影响冷冻水的回水温度 ,回水温度高,机组负荷大。 机组输出功率 回水与供水温差 中央空调能耗分析二中央空调能耗分析二 •冷冻水循环泵(简称:冷冻泵)主要提供冷冻水循环的动力,其输入 功率一般从11kw到132kw,传统的设计冷冻泵为定流量泵,输出功率 恒定不变。 •冷却水循环泵(简称:冷却泵)主要提供冷却水循环的动力,其输入 输入功率一般从11kw到132kw,传统的设计冷却泵为定流量泵,输出 功率恒定不变。 •冷却塔风机主要为冷却水降温提供风力,其输入输入功率一般从3kw 到15kw,传统的设计冷却塔风机为恒速风机,输出功率恒定不变。 中央空调能耗分析三中央空调能耗分析三 •空气处理机(风机盘管、水冷风柜)是进行室内空气温度调节的末端 设备,其中风机提供了室内空气循环所需要的动力,通常采用恒速定 风量风机,额定功率从0.5kw到15kw ,但数量较多。 •新风机、回风机、排风机提供了新风供应、回风和排风的动力,额定 功率一般从2kw到55kw 。 中央空调能耗分析四中央空调能耗分析四 •中央空调的设计往往是按照当地的气象资料(最高/低气温)和建筑 物的特点而设计的,并考虑到最大能量(冷/热量)需求,还要预留 10%至20%的设计余量,所以主机、水泵、风机都有很大的余量。 •由于季节的轮转和时间的变化,中央空调全年以最大功率运行的时间 很短,一般不足1% ,所以大量恒速电机存在很大的节能潜力。 •没有安装中央集中监控系统的中央空调,因使用管理问题,往往会造 成更大的能源浪费。 •用户的维护意识淡薄也是造成中央空调效率降低的原因之一。 中央空调的节能方案中央空调的节能方案 目前技术上比较成熟的中央空调节能方案有: •水泵、风机等动力设备变频运行以适应系统负荷变化; •在满足工业要求或舒适性的前提下,采用变冷冻水温调节方式以适应系 统负荷变化; •机组启停时间顺序优化控制; •智能化管理计算机以提高机组运行管理水平,避免不必要的能量浪费; •采用环保节能新风处理系统,减少能量损耗; 中央空调智能节电控制系统中央空调智能节电控制系统 •溶入了中央空调系统运行特性物理数学模型、人工智能和实际运行经 验修正等思想; •由计算机工作站后台程序实时运行物理数学模型自动寻优,以获取不 同负荷、不同室外环境等条件下空调系统最优运行工况; •根据现场调试结果和实际运行经验对计算结果进行修订以提高控制准 确性,人工智能在对空调区域的负荷预测以及控制系统寻优求解中起 到关键性作用。 EMCEMC系统结构系统结构 (EMC 007)由制冷空调、工业控制和智能楼宇等专业领域集成,依据分布 式控制理论(DCS)组成了控 制网络 RAARAA系统组成系统组成 冷水机组群控 冷却水泵冷却塔 变频控制 冷冻水泵变频控制 冷水机组运行监控 送风系统控制 数据采集和控制 操作员工作站工程师工作站 通信网路系统 •主要包括冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、蒸发压力、冷凝压 力、主机电流、主机负荷率等主要参数的监控。 •具有PC接口的机组,可通过其数据通讯协议直接获取机组运行各参数 ,并实现远程控制; •没有PC接口或未知设备数据通讯协议,则通过温度传感器、压力传感 器、电量传感器等变送元件实现各监测参数的模拟量化,并由数据采 集卡或数据采集模块将其转换为数字信号,通过数据网络与工作站计 算机实现数据通讯。 冷水机组运行监控 •根据设计工况(出水/回水温差、压力、流量等)调节冷却水泵工作 频率,通常从35Hz到49Hz; •维持冷却塔的出水温度在32~37℃之间可以保证空调系统较高的运行 效率,同时也能节约冷却塔风机能耗,通常可以采用变频或者通断控 制来实现; •可采用EMC 007实现。 冷却水泵冷却塔 变频控制 •空调区域功能多样性决定了冷冻水流量的相应变化规律,根据空调系统 的负荷率、空调系统各用户负荷率变化特征以及末端设备的传热除湿性 能,采用变频器对冷冻水进行变频控制,一般有基于定压差控制、定温 差和变温差控制技术等控制来实现节能控制; •可采用EMC 007实现。 冷冻水泵变频控制 能量能量= =比热容比热容r×r×流量流量Q×Q×温差温差ΔT ΔT •风系统主要是有风柜、空气处理机组、风机盘管等设备构成,依据空 调区域负荷变化时间序列,远程控制风柜各个风机的启停实现有级调 节送风量,也可变频调节空气处理机组实现送风量的无级调节,根据 室内CO2浓度控制系统新风量; •可采用EMC 007实现。 送风系统控制 •控制系统的所有监控参数,都是由数据采集模块或数据 采集卡来实现,通过中间继电器或固态继电器实现计算 机工作站弱电控制向空调系统强电控制的承接; •主要功能由EMC 007主控制柜实现。 数据采集和控制 •根据空调系统的负荷率,以及该空调系统用户负荷率变化 特征,智能控制冷水机组的台数和冷冻水出水温度,冷水 机组在低负荷运行时可以充分利用蒸发器和冷凝器的换热 能力,减小换热温差,提高冷水机组的运行效率。 •冷冻水出水温度升高,可提高冷水机组的运行效率,冷冻 水平均温度每升高1℃,冷水机组的运行效率提高3%。 冷水机组群控 •所有的数据采集信号由串口通讯(R232、R485、R422等)网路接入计 算机工作站,工作站独立完成空调系统数据采集、后台数据分析与数 学模型寻优、远程控制等工作; •可采用个人计算机PC。 操作员工作站 •数台操作员级工作站由网络交换机连接成工业以太网,由工程师级工 作站对所有操作员级工作站以Web站点访问的方式进行远程监控和数 据共享。在局域网外围接入路由器可将控制系统与internet广域网连 接,实现局域网以外的远程监控和数据共享。 工程师工作站 EMCEMC系统功能系统功能 •EMC 007 系统是以舒适性控制为前提,以科学管理和节能优化运行 为目标的冷水机组运行管理系统,该系统大大减轻了中央空调系统操 作人员劳动强度,提高了机组管理水平,节约人力开支。系统适应范 围广,灵活性大,具有中央空调系统节能运行的普遍性和个体差异性 。 EMCEMC系统功能系统功能 •数据自动采集、显示与控制,自动采集功能,如冷冻水进出水温度、冷冻 水流量、冷却水进出水温度、冷却水流量、变频器(如果变频器带通信功 能)以及风系统等运行工况的实时显示与控制。 •监测数据的历史趋势曲线记录,有利于对冷水机组的运行状况进行监控、 维修、故障诊断和预测。 •机组负荷率、制冷量、主机启停逻辑、水泵启停逻辑等自动计算分析,确 定最优的节能运行和管理方案。 •控制系统根据工作站后台运算程序实施远程控制,操作性强。 •根据室外环境、负荷率、围护结构及用户工作特性等优化启动冷水机组。 •实时计算空调机组冷冻水出水温度并实现远程出水温度设置。 EMCEMC系统功能系统功能 •根据空调区域多样性等采用变温差控制的冷冻水流量变频调节技术,使 冷冻水流量跟随负荷变化,同时满足末端负荷要求。 •冷却水泵变频运行调节。 •对比分析安装该系统后空调机组能耗情况。 •冷凝器清洁度监测。 •主机自动记录运行时间,实现多台主机群控,延长机组群使用寿命。 •运行数据自动存储,实现打印报表,减轻操作人员工作强度,提高工作 效率。 •操作员级工作站独立工作以完成对现场设备的控制,工程师级工作站可 通过互联网系统,利用 Web浏览器等对操作员级工作站进行远程监控和 数据共享。 EMCEMC系统功能系统功能 EMCEMC系统功能系统功能 EMC 007EMC 007 •EMC 007是应用先进的变频调速技术和领先的工业控制技术针对交流 异步电机而开发的高效变频调速节电产品,以工业计算机、微电脑为 核心,集成了闭环控制技术,PID模糊控制技术和人机整合技术等。 该产品被广泛地应用在水泵、风机、抽油机、塑料机械和各种传动、 输送、提升设备的节电改造中,系统采用进口原器件制造,并设计了 多重安全保护功能,具有运行稳定、可靠、安全等特点。 闭环控制原理闭环控制原理 上位机控制信号上位机控制信号 技术参数技术参数 •输出电压:3相380V、400V、415V / 50 Hz •输入电压:3相380V~480V,50/60Hz •输出频率:25~120Hz •过载容量:150%额定输出电流1分钟,180% 0.5秒 •载波频率:0.75~15KHz •环境条件:温度0~40℃ 相对湿度90%无节露 其他(无尘埃、无腐蚀气体、无强烈震动) 性能指标性能指标 •输 入 电 源: 三相 AC380V ±10%, 50赫兹 •温度测量范围: 0~99 摄氏度 •压力测量范围: 0~1.0 Mpa •额 定 功 率: 0.75~320KW •节 电 率: 全年平均大于40% •电磁兼容性 : 符合EMC规范,EEC/89/336 •通 信 方 式: RS232/485,以太网TCP/IP •噪 音: 小于60分贝 •平均无故障时间:60000小时 •设备使用寿命: 15年 主要功能主要功能 •变频节能 / 工频常规转换功能 •手动 / 自动模式转换功能 •主电机 / 备电机切换功能 •具有过流、过压、欠压、接地短路保护等功能 •具有运行电流、电压显示,运行、停止、故障指示功能 •具有故障报警和故障历史纪录查询功能 •运行时间累计、用电量测量功能 N+1N+1灵活组合灵活组合 •采用1台主控制柜+N台变频控制柜组合而成; •实现了多台电机同时运行,频率同步,功率一致的功能; •避免了工频、变频混合使用时负荷分配不均,有效保护电机和延长电 机寿命; •有效提高节电率5% 。 EMCEMC服务程序服务程序 用户得益用户得益 电网优化 安全用电 促进地区 经济发展 减少电网 建设成本 节约能源 保护环境 节省企业 电费开支
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