模糊變頻控制節(jié)能技術(shù)在上海東方商廈的應(yīng)用

1、模糊變頻控制節(jié)能技術(shù)在上海東方商廈的應(yīng)用去年以來，全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境的低迷涉及到了眾多行業(yè)的發(fā)展，而與此同時(shí)，節(jié)能減排的領(lǐng)域卻展現(xiàn)出了一片蒸蒸日上的氣勢。上至國家政府，下至各企事業(yè)單位，都在積極組織，并參與節(jié)能降耗的工作。上海泰豪公司是上海市政府認(rèn)定的 上海市高新技術(shù)企業(yè)，并在 2002年通過了 IS09001: 2000國際質(zhì)量體系認(rèn)證， 在方案設(shè)計(jì)、工程實(shí)施、售后服務(wù)、產(chǎn)品研發(fā)等各個(gè)環(huán)節(jié)形成了完善的質(zhì)量保證 體系。結(jié)合目前建筑節(jié)能市場的實(shí)際情況， 主要從事與能源利用以及節(jié)能相關(guān)的 下列業(yè)務(wù)：項(xiàng)目能源消耗評估、耗能設(shè)備效率檢測、提供節(jié)能咨詢服務(wù)、節(jié)能改 造工程實(shí)施。2008年，對東方商廈成功應(yīng)用了

2、目前國內(nèi)最先進(jìn)的模糊變頻控制技術(shù)對其冷 凍站系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改造，獲得了非常好的節(jié)能效果。上海東方商廈為上海繁華 商業(yè)區(qū)-徐家匯地區(qū)的著名商廈，營業(yè)樓層為五層，屬于中高檔綜合性商場，營 業(yè)面積約為32000平方米，于1992年12月開業(yè)，目前經(jīng)營情況非常好，單體商 場的營業(yè)額居百聯(lián)集團(tuán)第二名，同時(shí)也是耗能大戶，年耗電量超過1000萬元。東方商廈在進(jìn)行節(jié)能改造之前，我們對該項(xiàng)目做了認(rèn)真的能耗調(diào)研工作，收 集了大量的第一手資料，經(jīng)過對能耗數(shù)據(jù)的分析，我們確定了節(jié)能改造的順序和 方法。通過能源消耗評估，以及耗能設(shè)備效率檢測，對數(shù)據(jù)加以分析與研究，最 終形成了一套適合東方商廈自身節(jié)能降耗的方案，并為其提

3、供了高質(zhì)量的施工。1、能耗調(diào)研分析通過東方商廈采集的一些能耗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)東方商廈的能耗構(gòu)成如下:照明，5017950,47%其他，電梯,438177, 4% 764633, 7%損耗,空調(diào)設(shè)備,4014133,37%595681, 5%圖1上海東方商廈能耗構(gòu)成2、節(jié)能改造的策略從上面的調(diào)研數(shù)據(jù)分析得知， 一家大型商廈的主要耗電集中在照明與中央空 調(diào)上，其中照明耗電最大，達(dá)到了 47，中央空調(diào)為 37，其他耗電設(shè)備如電 梯、通風(fēng)機(jī)、給排水設(shè)備、線損等共計(jì) 16。既有項(xiàng)目的節(jié)能改造主要手段是降低現(xiàn)有設(shè)備的用電量，從這個(gè)角度考慮， 我們應(yīng)該首先想辦法降低照明用電。 但是由于照明燈具數(shù)量眾多， 用途功

4、能各不 相同，改造起來比較困難；而中央空調(diào)設(shè)備較為集中，特別是冷凍機(jī)房設(shè)備，用 電量巨大而且集中， 比較容易進(jìn)行改造， 而且控制得當(dāng)不會影響商廈的營業(yè)， 所 以我們把中央空調(diào)冷凍站設(shè)備作為改造的重點(diǎn)。上海東方商廈徐家匯店的中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍站， 目前配置有約克離心式冷水 機(jī)組中央空調(diào)主機(jī)共 3 臺, 單機(jī)制冷量為 500 USRt ；冷凍水泵與冷卻水泵各 3 臺，均為55KW 15KW的冷卻塔3臺。在改造前該商廈中央空調(diào)系統(tǒng)在尚未采用 完善的節(jié)電措施。在對東方商廈中央空調(diào)的改造中，我們主要應(yīng)用了智能模糊控制節(jié)能（ BKS） 系統(tǒng)和改造不間斷使用的工程技術(shù)。該節(jié)能系統(tǒng)體現(xiàn)在一系列的水泵節(jié)能控制 柜

5、、各類傳感器件、控制主機(jī)、系統(tǒng)軟件等一整套完整的控制系統(tǒng)。3、模糊控制節(jié)能技術(shù)BKS2003中央空調(diào)管理專家系統(tǒng)屬發(fā)明專利產(chǎn)品，是當(dāng)今高新技術(shù)集合應(yīng)用 于中央空調(diào)控制的產(chǎn)物， 經(jīng)專家鑒定具有國內(nèi)外先進(jìn)水平。 它與恒溫差或恒壓差 變頻控制系統(tǒng)采用的PID （或PI）控制方式相比，具有顯著的優(yōu)勢。模糊控制是以模糊集合論、 模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制，是 20 世紀(jì) 80 年代以后才發(fā)展起來的新型控制技術(shù)， 尤其適合于中央空 調(diào)這樣復(fù)雜的、 非線性的和時(shí)變性系統(tǒng)的控制。 該控制技術(shù)的核心為冷凍水系統(tǒng) 的模糊預(yù)期控制技術(shù)與冷卻水系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊優(yōu)化控制以及冷凍機(jī)的間接控 制。通過

6、全面的參數(shù)采集，運(yùn)用現(xiàn)代模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冷凍水系統(tǒng)的模糊預(yù)期 控制、冷卻水系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊優(yōu)化控制和主機(jī)系統(tǒng)的間接（或啟停）控制，實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷媒流量跟隨負(fù)荷的變化而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，確保整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)始終保持高效、協(xié)調(diào)地運(yùn)行，從而最大限度地降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，實(shí)現(xiàn)主機(jī)房設(shè)備節(jié)能 20%40% o圖2所示為模糊變頻控制系統(tǒng)原理圖。圖2模糊變頻控制系統(tǒng)原理圖根據(jù)模糊預(yù)測算法模型和系統(tǒng)特性及循環(huán)周期，通過統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算出空調(diào) 主機(jī)的輸出負(fù)荷，推理預(yù)測未來時(shí)刻系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)， 達(dá)到冷凍水回水溫度的精 確控制，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，最大限度的利用溫差空間，降低水泵能耗。 水泵的運(yùn)行功率與供電頻率的3次方成正比，由

7、于冷凍水泵常年運(yùn)行在非高效區(qū) 域，我們通過調(diào)整冷凍水泵的供電頻率可以大量節(jié)省其運(yùn)行費(fèi)用，一般高達(dá) 60% o我們知道，主機(jī)的能效比決定了主機(jī)的工作效率：COP系統(tǒng)二 L總供冷量/刀N主機(jī)房設(shè)備自適應(yīng)模糊優(yōu)化算法可以幫助我們整個(gè)冷凍站系統(tǒng)的效率最高點(diǎn)，并且始終在末端負(fù)荷變化時(shí)，緊緊跟隨該點(diǎn)，使得系統(tǒng) COP值始終最高，我們通過控制 冷卻水泵的供電頻率來有效控制這個(gè)最佳的冷凝溫度，使得我們成功地對冷卻水 系統(tǒng)可以節(jié)能50%以上。中央空調(diào)制冷主機(jī)的效率特性通常隨著負(fù)荷的變化而變化， 并在某一負(fù)荷率 下具有最佳效率。因此，在多臺機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷情況和歷史記 錄的主機(jī)負(fù)荷效率特性，選擇一種

8、最佳的主機(jī)運(yùn)行臺數(shù)組合， 以達(dá)到系統(tǒng)的最高效率 4. 工程實(shí)施 工程的實(shí)施過程包括：傳感器安裝、設(shè)備器件安裝、橋架、線管安裝、電纜 敷設(shè)、系統(tǒng)接線以及通電調(diào)試等過程。溫度傳感器的熱安裝方式不需要空調(diào)系 統(tǒng)進(jìn)行放水，可在中央空調(diào)停機(jī)時(shí)采用帶壓開孔進(jìn)行施工。器件安裝包括模糊 控制柜、水泵智能控制柜、水泵智能控制箱、風(fēng)機(jī)智能控制柜，現(xiàn)場模糊控制箱 的安裝。另外系統(tǒng)接線完畢后，BKS中央空調(diào)管理專家系統(tǒng)與原中央空調(diào)控制系 統(tǒng)一起組成了一個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)， 兩者存在互鎖， 互為備用。 在其中一路出現(xiàn)故障時(shí) 可以及時(shí)、 方便的切換到另一路控制系統(tǒng)， 增加了系統(tǒng)的冗余度， 提高了系統(tǒng)的 安全性。在以上所有工程實(shí)施

9、完成的基礎(chǔ)之上， 開始檢查變頻器工作是否正常，水 泵、風(fēng)機(jī)能否正常啟動(dòng)，水泵、風(fēng)機(jī)是否反轉(zhuǎn)，程序、通訊及各采集信號是 否正常，通電測試正常后即進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試階段，調(diào)試正常后BKS系統(tǒng)正式投入運(yùn)行。5、節(jié)能控制系統(tǒng)節(jié)能率測試方法 根據(jù)商廈中央空調(diào)配電系統(tǒng)的具體情況，在被控中央空調(diào)主機(jī)的電源進(jìn) 線處安裝三相電度表計(jì)量裝置 （含電流互感器） ，在被控輔機(jī)（包括冷凍水泵、 冷卻水泵）的電源進(jìn)線處安裝三相電度表計(jì)量裝置（含電流互感器） ，所安裝 計(jì)量設(shè)備的計(jì)量范圍能覆蓋全部被控中央空調(diào)主機(jī)及輔機(jī)。采用中央空調(diào)系統(tǒng)在變流量工況下運(yùn)行和在定流量（即工頻運(yùn)行）工況下 運(yùn)行的能耗進(jìn)行對比的測試方法，即中央空調(diào)系統(tǒng)

10、在相鄰兩天中，采用變流 量和定流量（即工頻運(yùn)行）交替在相同時(shí)間段上運(yùn)行，對其能耗進(jìn)行測試、 記錄和對比。表 1 給出了東方商廈節(jié)能改造前后用電費(fèi)用的比較。表1節(jié)能改造前后用電費(fèi)用比較全年能耗（萬元）現(xiàn)有能耗（萬元）改造后能耗（萬元）節(jié)約能耗（萬元）主機(jī)能耗150.07135.0615.01輔機(jī)能耗42.4521.2221.22合計(jì)193.00156.2836.23通過測試中真實(shí)、準(zhǔn)確地記錄了中央空調(diào)系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)及運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，從 系統(tǒng)的運(yùn)行情況及測試數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：由原系統(tǒng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為中央空 調(diào)節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行后，兩者相比，大幅度降低了能耗，具有顯著的節(jié)能效果，綜合 節(jié)能率為19.1%;另一方面，在改造中，上海信業(yè)運(yùn)用了最新的產(chǎn)品和技術(shù)，在 改造過程中可以不斷水不斷電，在空調(diào)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行改造，甚至在奧運(yùn) 會舉辦期間也沒有對業(yè)主的營業(yè)產(chǎn)生絲毫影響， 可以說一切都是在悄無