Delta controls在空调系统控制中的节能措施(最终).doc
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1、空调系统控制中的节能措施加拿大Delta北京代表处王 巍【摘要】本文介绍了楼宇自控产品专业制造商Delta controls总结多年能源管理及咨询方面的经验和施工、调试过程中遇到的一些问题而得的,一套暖通空调系统控制中的行之有效的节能措施,对冷热源系统、空调系统及VAV系统的节能控制进行了详细的论述。【关键词】空调控制 经验 节能措施随着我国经济建设的发展,商用建筑(写字楼、宾馆、饭店、大中型商场等)大量兴建,而这些采用中央空调的商用建筑普遍存在着高能耗的问题;这将会导致能源供应紧张的局面加剧,给经济的持续发展带来不利影响。在采用中央空调的建筑中,中央空调能耗一般要占去整个建筑总能耗的50左右
2、,在商场和综合大楼中,这一数字更可能高达60以上。因此,节约商业建筑空调能耗是刻不容缓的。空调系统的能耗主要由两部分构成,一是为了供给空气处理设备所需冷量和热量而产生的冷热源能耗,如压缩式制冷机的电耗,吸收式制冷机的蒸汽或燃气消耗,锅炉的燃煤、燃油、燃气或电能消耗等;一是风机和水泵为房间送风和输送空调循环水时消耗的电能。通过楼宇自动化系统(BAS)实现对空调末端设备的节能自动控制当空调负荷发生变化时,采集相关参数值并代入运算,根据运算结果改变冷水机组工作状态、冷冻(温)水和冷却水流量以及冷却塔风机的风量,确保冷水机组始终工作在效率最佳状态,使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况,可以达到节能的
3、目的。另外,通过BAS对中央空调系统末端的新风机、空调机乃至风机盘管等装置进行状态监视并进行“精细化”控制,也就是利用DDC(直接数字控制器)对检测的相关量值进行PID(比例、积分、微分)运算,实现对上述设备的PID控制,也可收到一定的节能效果,同时创造舒适的环境。本文将介绍Delta controls根据多年建筑节能及能源管理的施工、调试的经验总结出的一套行之有效的空调系统控制中的节能措施,为建筑节能乃至全社会的可持续发展提供助力。1 供回水温差控制令冷水系统或热水系统保持供回水处于大温差(避免温差过小)状态是一项具备明显经济优势的节能措施。中央站(冷水机组、锅炉或板换)冷水或热水的供应流量
4、会因空调末端负荷大小的变化而变化,空调末端负荷大小的变化受温差(室外温度与空调送风温度)的影响较为明显。定流量空调系统中该“因变而变”的现象且较为显著。事实上,为了适应末端流量变化的需求,往往出现冷水或热水会一如既往的经供水管道、风机盘管、回水管道流走。但是,大部分时候,这些冷水或热水是过量的,也就是说,中央站(冷水机组、锅炉或板换)并没有进行应有的减小流量方面的调节。这样的话,定流量空调系统中,中央站(冷水机组、锅炉或板换)缺少应有的节能措施,从而难以制造相应的节能效益。变流量空调系统正是为了解决上述中,定流量系统难以根据末端负荷的变化调节流量而造成的能源浪费,这一问题而被设计出来并得到应用
5、的,但是现在已经有针对该问题进行有效解决的设备和设计方案。(1)去除空调水的供回水旁通支路设计在当下这个网络数字DDC控制和VFD控制盛行的时代,当今的冷水机组和热水锅炉已具备视负荷大小进行功率调整的能力,空调水系统无需考虑旁通设计。如设备选择合理,完全可以消除供水系统和回水系统混合的现象,保证所有的空调供水在任何时间只进入负载设备。(2)水泵分组去除供回水旁通支路并不意味着只需一组冷冻水泵即可完成工作。在大型的供水系统中采用一次泵/提升泵成组设计将会使系统非常高效,并且可以大幅降低备份系统建设的实施成本;同时,现代化的基于网络的控制系统将使泵组的运行得到有效的控制。(3)对每个负载进行温差监
6、测一旦空调分水支路或三通阀门已经安装,造成低温差问题的唯一源头就只能是HVAC末端冷冻水的供水直接流进回水。要解决这一问题,需在空调设备的回水管路安装温度传感器,并使用回水温度做为阀门控制的条件参数;如果回水温度接近设定值,即对阀门的开度加以限制。如此不但可有效解决低温差的问题,同时还对提高设计人员阀门规格选择的灵活性有所帮助。2 AHU节能控制节能控制的关键问题是能否“使用室外新风来实施无功耗制冷”。在实现“使用室外新风来实施无功耗制冷”的过程中,两个应用较多的技术是干球温度切换和焓值控制。其中干球温度切换是指以室外干球温度为上限,根据气候条件在2326之间调节温度设定点。该技术使用简单,故
7、障排查容易,仅需要一个室外温度传感器即可实现应用。但是,仅依靠一个室外温度传感器可能会因工作条件的影响(如阳光直射影响)而无法满足应用的需要。安装多点位的室外温度传感器进行温度采集,通过取平均值或最小值的方式进行处理是可行的方法;同时,多传感器的安装使用也可以提升信号的可靠性。此外,在系统中引入GCL+(编程语言)可实现在计算前检测传感器是否处于故障状态,从而在事前确定是否将其检测结果纳入计算过程。以上显著的技术优势决定了干球温度切换可以适用于大型建筑群的系统。然而,尽管干球温度切换实施成本低廉,但它的工作特点决定了它不适用于高湿度的气候区域。在这些区域,应采用焓值切换作为比较室外新风和室内回
8、风的全热量(焓值),选择热量低的风源为主要风源的处理方式。在大型系统或变回风(热负荷变化明显)的空调系统中,可以采用监测空气焓值,根据监测值控制节能动作的技术手段;在较小型的系统或回风湿度没有明显变化的系统中,可以根据空气焓值的监测值来进行焓值的稳定性控制;在很多节能装置中,常进行风量控制用来保证所需的室外新风量。风量的测量的方式方法是多种多样的,而控制实现的目标都是类似的:在保证最小新风的前提下,实现温度的舒适性控制。满足风量需求的前提下的干球温度切换的控制流程(空气侧)如下: 在送风风机关机/预热(冷)时段、夜间低温保护或手动强制模式下,保证新风风门全关; 对新风风门、回风风门、排风风门的
9、开度进行PID调节,维持混风温度处于温度设定点; 在制冷模式下设置混风温度为较排风设定温度低1.2,在制热模式下设置混风温度等于排风设定温度; 当室外新风温度高于温度上限值(初始值为24,可调整)时,在CO2条件控制下保证室外新风量最小; 回风风阀开度由送风静压控制时,调节新风风阀维持混风温度处于设定点。其中的两个技术关键点是建筑室内静压控制(忽略新风风门开度的影响,模拟调节混风风门开度)和根据排风温度调整混风温度设定点(在不同的现场模式下采用不同的温度补偿量)。3 夜间换风(无功耗或微功耗)制冷夜间换风被用于建筑使用前的预冷,要求室外新风阀和排风阀全部打开,回风阀完全关闭。如果需要进行气流跟
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