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中央空调制冷站能源管理系统成节能新选择

文章出处:人气:25发表时间:2020-04-01 09:52:01

1.中央空调制冷站能源管理项目概况

目前国内大型厂房众多面积在50000平方以上的厂房数不胜数。如此大面积的厂房面积,中央空调的节能管理非常重要。目前我公司对中央空调制冷站能源管理系统有一套完整的控制方案。现有一个做过的案例跟大家分享。科惠(佛冈)电路有限公司项目位于佛冈,规划总建筑面积 50000 平方米,2 层半,1 栋主厂房,空调冻水主机房设计在三楼,建筑类型为工厂,主要生产高精密度电路板。

为满足企业生产环境保持洁净区域温度 20℃±2℃及湿度 55%±5%RH,每天 24 小时运行。综合考虑企业运营成本,空调系统制冷站采用能源管理系统对整个空调系统进行分散集中式控制方式。现场制冷站群控系统即能满足系统的顺序启停,连锁控制,也能根据实际负荷来实时自动加减载主机开启台数,水泵轮换等能源管理系统。风柜末端采用一对一触摸屏恒温恒湿控制系统,系统根据洁净区域实时数据与设计要求进行比较,采用 PID 自动调节风柜末端冷热湿负荷来最终达到节能效果和洁净区域温湿度要求。

中央空调制冷站能源管理系统

2.制冷站优化控制的必要性

在目前国内的空调自动控制类项目实施中,大部分按照目前的专业分工情况,对强弱电分柜制作和安装,即由独立的起动控制柜(配电箱)负责空调机组的起停控制和安全保护,弱电控制器及其相关部件则集成于另一个独立的弱电控制柜中。东弘自动化从产品的安全、可靠性、维护的便捷性和管理的高效性出发,采用强弱电一体化设计,即起停控制、电气安全保护及系统自动控制组件一体化布置,尽量简化外部接线,为智能化结构打造了一个高效、稳定的平台。采用强弱电一体式柜体,整体布局美观,强弱电柜内电气元气件及走线严格分开及走线,检修维护操作方便;强弱电一体式柜体可节省现场布线成本,减化强弱电之间布线,减少接点故障隐患。

针对本项目特点,制冷站能源管理系统我们推荐选用先进、成熟、稳定的能源管理系统,采用能效仪+SIEMENS DDC 控制系统的模式。实现现场机房的能效监控和节能管理控制。风柜末端采用触摸屏恒温恒湿控制系统。系统实行自动监测和控制,并同时收集、记录、保存及管理有关系统的重要信息和数据,达到提高运行效率,保证工作环境地需求,节省能源,节省人力,最大限度安全延长设备寿命的目的。

3.制冷站能源管理系统及效益

1) 自动化控制系统

采用当今最先进的 SIEMENS 工业自动化控制产品,运用数字控制技术,建立包容全部受控设备的控制系统。空调自动化控制系统是以计算机控制技术为基础,将分散的控制设备集成一体化,利用一个总控室,完成各设备的监控功能,并且通过总控室,向区内各种监控设备发出控制指令控制其运作,这样既可以节省监控设备所需空间和管理人员,同时又可以提高整个系统内部设备管理水平。

2) 系统效益

能源管理系统及触摸屏恒温恒湿控制系统,将会带来如下效益:

(1) 制冷站节能性:

采用 BAS 系统,节能的具体表现:

 设备控制加强了能量管理, 空调机组系统采用不同时间段不合程序多种节能控制程序,设备的优化控制措施加入了室外气象边界条件

另外,在其他一些方面,采用建筑设备监控系统也很好地做到节约资源的效率,节约人力,提高工作效率。

针对系统机电设备数量和型号众多,并且分布于建筑物的各个楼层,采用SIEMENS 的自控系统统一管理这些设备,只需在工作站上就可监控所有设备的运行情况,并且可以通过设定时间让空调自控系统自动对设备定时控制。

 延长设备寿命

利用空调自控系统的软件功能,自动累计各种机电设备的运行时间,在可以利用备用设备的情况下,自动循环使用常用设备和备用设备。如水泵、主机等,这样可以延长它们的使用寿命。另外建筑设备监控系统实现设备的统一管理,快速反映故障,使危险降至最小。

保证舒适的环境

建筑设备监控系统的优点不仅在于对设备的监控,还可对特定的对象如环境温度进行精确的自动控制。对空调系统就可通过回风温度与设定温度比较,采用 PID方式调节水阀来保持回风温度的恒定,以创造一个舒适环境。这方面靠人工控制很难实现。

(2)优化设备运行:

区内机电设备进行一体化控制,使设备以最合理方式运行,同时对设备运行有效的监控,可以大大减少设备故障,延长设备使用寿命,降低设备维护费用;

(3) 提供舒适环境:

提供一个最完美的工作人员工作环境和生产工艺环境,及时发现故障;

(4)提高效率:

利用现代化智能控制技术对系统各设备进行一体化控制,大大节省设备管理人员,同时避免因人为错误操作而造成设备损坏。

(5)易维护性

因为本系统要处理大量的数据,系统复杂,要保证日常运行,系统必须具有高度的可维护性和易维护性,尽量做到所需维护人员少,维护工作量小,维护强度低,维护费用低。

(6)适应未来发展:

充分体现现代化信息化的技术特性,大大提高企业的档次,使之适合未来社会发展的需求。

4.制冷站能源管理系统控制说明

1) 能源管理系统方案配置及介绍

(1)能效仪的方案概述

本设计将安装温度仪实时采集水温、电量数据,根据实时温差来计算出最适宜的冷冻水出水温度,自动调节。冷冻泵系统、冷却泵系统采用变频与 DDC 进行控制,保证系统的稳定性,中央控制站对其他设备的分布式站点进行控制。各个控制柜、控制箱均完全独立工作,与原配电设备进行互锁关系,与原启动柜工作是否正常无关,从而分散了控制系统的故障风险,提高了系统的可靠性和运行安全性。现场 DDC 站对现场设备进行集中监控,并且可以根据机组运行模式直接对机组进行自动控制,对机组的状态包括运行、停止、故障、温度状态、电流电压、运行频率等参数可以集中监控,对设备的异常状态可以采取报警和紧急处理等。

节能控制系统可以实时检测现场运行情况,同时也可以对现场设备进行控制。还可实现动态画面显示、实时曲线、历史曲线、历史数据等功能。

(2) 能效仪的方案配置及数据采集

本系统采用广州市东弘自动化控制设备有限公司能效仪+DDC 自动控制系统的节能方案。实现现场机房的能效监控和主机、水泵能效优化控制;末端风柜控制系统优化。能效仪专门针对中央空调冷水主机的节能设备,集能效监测、节能优化、报表记录和网络扩展功能于一身。一台能效仪对应于一台空调主机,多台能效仪之间又可相互通信,形成协同效应。

机房自动控制系统采用 SIEMENS DDC 控制器作为控制核心部件。该控制系统负责控制中央空调机房冷冻泵、冷却泵、冷却塔、水阀、变频器等设备。能效仪和自动控制系统通过 TCP/IP 以太网连接,并进行实时数据交换,使主机和机房内其他设备相互协调工作。

整个系统图如下所示:

制冷站能源管理系统图

(3)能效仪功能简介

能效仪功能主要可分为“能效监测”、“节能优化”、“报表记录”、“网络扩展”等四个部分。

能效监控:实时监控主机制冷量、耗电量、制冷系数和能效值等数据,动态评估主机性能,使操作人员直观掌握主机能效动态。

节能优化:能效仪综合采用多种手段实现节能,具体主要有“水温重设”、“负荷优化”、“低负荷停机”三种。操作人员可以根据需要开启其中的任何一项。可以选择全部采用,亦可以暂时禁止上述三种功能。

水温重设为能效仪根据环境温湿度自动重新设定主机冷冻水出水温度,具体节能原理如下图所示:

制冷站节能原理图

负荷优化是能效仪防止主机冷冻水进水与出水温差过大,自动重新调整出水温度,保障空调主机始终工作在一个适合的负荷状况下,降低主机设备损耗,延长主机使用寿命。

低负荷停机是在主机负荷过低的状态下,自动停止主机的运行,并监控冷却水、冷冻水温度,当温度升高到限值时,又可自动开机,重新投入运行。全程不需要操作人员做任何干预。

报表记录:能效仪自动记录相应数据,并生成日报表、月报表、年度报表以及相应的趋势图。方便操作人员查询管理。其中以日历形式呈现的月度日报表记录由于采用了独创的压缩格式,至少可以存储 10 年之久。

网络扩展:能效仪还可以和当今主流的BA系统进行无缝集成,支持MODBUS、BACNET等多种主流通讯协议,加装短信模块后,能效仪还可具备短信提醒功能,可每日自动将机房数据以短信形式发送到客户手机。

配置能效仪可以在以下几方面直接改善设备运行的能耗:

(1) 主机性能的实时数据跟踪分析判别,避免人员抄表记录误差及操作技能不足,通过设备性能结果,优先投入性能好的设备,直接避免浪费能耗;

(2) 量化管理主机的性能,对设备维护保养及水处理的服务提出量化标准,及时恢复及改善设备的性能;

(3) 性能跟踪有利于实现设备状态修,防范设备故障停机,维持设备安全性,延长设备寿命;

(4) 实现冷冻水温度重设、低负荷间歇停机节能策略,合理匹配水泵变频等其他节能措施,提供客观全面的评估数据及优化指引。


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