建筑設(shè)備群控系統(tǒng)在自主式高效制冷機(jī)房的設(shè)備安裝及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

建筑設(shè)備群控系統(tǒng)在自主式高效制冷機(jī)房的設(shè)備安裝及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

Summary：近年來，隨著我國城市建設(shè)的需要,節(jié)能環(huán)保概念日益深入民生，而大型公共建設(shè)項(xiàng)目的中央空調(diào)系統(tǒng)在提供舒適溫度的背后，是大量能源的消耗。其中以空調(diào)使用需求較多的我國南方地區(qū)為例，對(duì)于采用集中空調(diào)系統(tǒng)的公共建筑中，集中空調(diào)系統(tǒng)的能耗占建筑總能耗的30%～60%。因此在綠色節(jié)能環(huán)保的新形勢下，集中空調(diào)制冷機(jī)房有必要采用新的群控集成施工技術(shù)，以解決傳統(tǒng)施工技術(shù)存在的缺陷，提升能源利用效率對(duì)提高建筑的能效水平，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，有顯著的作用。文章結(jié)合廣東電網(wǎng)新能源應(yīng)用研發(fā)技術(shù)園項(xiàng)目，從設(shè)備選型、管路優(yōu)化（結(jié)合BIM技術(shù)）、控制系統(tǒng)等方面對(duì)設(shè)備群控系統(tǒng)在自主式高效制冷機(jī)房的設(shè)備安裝及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了深入探討與分析。Keys綠色節(jié)能；群控；高效機(jī)房1工程概況廣東電網(wǎng)新能源應(yīng)用研發(fā)技術(shù)園區(qū)（清遠(yuǎn)）一期A區(qū)新技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目位于廣東省清遠(yuǎn)市。一期建設(shè)范圍主要包括計(jì)量檢定中心、綜合應(yīng)急基地、仿真實(shí)操基地及部分公共配套項(xiàng)目，共7棟單體建筑，建筑面積合計(jì)70960平方米。本項(xiàng)目高效制冷機(jī)房施工及節(jié)能技術(shù)以制冷系統(tǒng)COP值5.0為目標(biāo)依據(jù)，從設(shè)備選型、管路優(yōu)化（結(jié)合BIM技術(shù)）、控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行優(yōu)化，確保制冷機(jī)房滿足高效及節(jié)能的要求。2設(shè)備選型本項(xiàng)目制冷系統(tǒng)選用3臺(tái)等大離心式冷水機(jī)組，單臺(tái)裝機(jī)負(fù)荷2110KW（600RT），總裝機(jī)負(fù)荷6330KW。其中群控高效機(jī)房控制系統(tǒng)主要設(shè)備配置包括冷凍水循環(huán)控制器、冷卻水循環(huán)控制器、通訊模塊以及傳感器等成套供應(yīng)。3高效機(jī)房群控系統(tǒng)設(shè)備安裝技術(shù)要點(diǎn)3.1溫度傳感器的安裝傳感器不能安裝在陽光直射的位置，遠(yuǎn)離有較強(qiáng)振動(dòng)、電磁干擾的區(qū)域，其位置不能破壞建筑外觀的美觀與完整性，室外形溫、濕度傳感器應(yīng)有防風(fēng)雨保護(hù)罩。溫度傳感器至DDC之間的邊接應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)盡量減少因接線引起的誤差，對(duì)于鎳溫度傳感器的接線電阻小于3歐姆，1千歐姆鉑溫度傳感器的接線總電阻應(yīng)小于1歐姆。傳感器在風(fēng)管保溫層完成后安裝，安裝在風(fēng)管直管段或應(yīng)避開風(fēng)管死角的位置，蒸汽放空口位置，以及風(fēng)速平穩(wěn)，能反映風(fēng)溫的位置。3.2壓力、壓差傳感器、及其壓差開關(guān)的安裝風(fēng)管型壓力、壓差傳感器的安裝應(yīng)在風(fēng)管保溫層完成之后。安裝應(yīng)在風(fēng)管的直管段，如不能安裝在直管段，則應(yīng)避開風(fēng)管內(nèi)通風(fēng)死角和蒸汽放空口的位置。風(fēng)管壓力傳感器接線圖安裝壓差開關(guān)時(shí)，宜將薄膜處于垂直于平面的位置。風(fēng)壓壓差開關(guān)安裝離地高度不應(yīng)小于0.5m。風(fēng)壓壓差開關(guān)在風(fēng)管保溫層完成之后安裝，安裝在便于調(diào)、維修的地方，避開蒸汽放空口。風(fēng)壓壓差開關(guān)不應(yīng)影響空調(diào)器本體的密封性，線路應(yīng)通過軟管與壓差開關(guān)連接。3.3水流開關(guān)的安裝水流開關(guān)的安裝，在工藝管道預(yù)制、安裝的同時(shí)進(jìn)行。開孔與焊接工作，必須在工藝管道的防腐、襯里、吹掃和壓力試驗(yàn)前進(jìn)行，不宜安裝在管道焊縫及其緣上開孔及焊接處，不能安裝在垂直管段上，不能影響空調(diào)器本體的密封性。3.4執(zhí)行器安裝電動(dòng)閥的安裝，電動(dòng)閥體上的箭頭的指向與水流方向一致；風(fēng)機(jī)盤管上的電動(dòng)閥安裝在風(fēng)機(jī)盤管的回水管上；電動(dòng)閥垂直安裝于水平管道上，對(duì)大口徑電動(dòng)閥不能有傾斜；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸入電壓、輸出信號(hào)的接線方式，符合產(chǎn)品說明要求，安裝后進(jìn)行模擬動(dòng)作。電磁閥的安裝，電磁閥體上的箭頭的指向與水流方向一致；空調(diào)器上的電磁閥與管徑不一致時(shí)，采用漸縮管件，同時(shí)電磁閥的口徑不低于管道口徑的二個(gè)等到級(jí)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)固定牢固，手輪便于操作；閥位指示觀察方便；安裝前進(jìn)行模擬動(dòng)作。3.5BIM精細(xì)化制圖施工督導(dǎo)在高效中央空調(diào)系統(tǒng)中需要安裝的傳感器數(shù)量較多，包括管道水流溫度、壓力、流量等傳感器。采用BIM技術(shù)可以在圖紙上精確定位傳感器，提前判斷安裝空間及位置能否滿足要求，若不滿足及時(shí)調(diào)整管路系統(tǒng)，保證自控傳感器的順利安裝，為后續(xù)精確的數(shù)據(jù)采集提供保障。電磁流量計(jì)在BIM圖中的定位閥門組合壓力表組在BIM圖中的定位4高效機(jī)房群控系統(tǒng)優(yōu)化4.1控制對(duì)象本項(xiàng)目制冷機(jī)房離心式變頻冷水機(jī)組系統(tǒng)有3臺(tái)冷水機(jī)組，4臺(tái)變頻冷卻泵，4臺(tái)變頻冷凍泵，3臺(tái)（6組）變頻冷卻塔風(fēng)機(jī)，以及相關(guān)的閥門、傳感器等。4.2冷水機(jī)組運(yùn)行控制加機(jī)的控制：系統(tǒng)冷量需求增加，系統(tǒng)比較新冷水機(jī)組組合與現(xiàn)有冷水機(jī)組組合的效率，并考慮一定的余量及死區(qū),在滿足系統(tǒng)冷量需求的前提下，若新組合的效率大于現(xiàn)有組合的效率加余量及死區(qū),則切換到新的組合。減機(jī)的控制：系統(tǒng)冷量需求減少，系統(tǒng)比較新冷水機(jī)組組合與現(xiàn)有冷水機(jī)組組合的效率，并考慮一定的余量及死區(qū),在滿足系統(tǒng)冷量需求的前提下，若新組合的效率大于現(xiàn)有組合的效率加余量及死區(qū),則切換到新的組合。4.3冷卻水/冷凍水溫度控制冷水機(jī)組的選型通常是按照系統(tǒng)的峰值負(fù)荷計(jì)算值來進(jìn)行選型，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中，系統(tǒng)在峰值負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間比較短。峰值負(fù)荷時(shí)，冷水機(jī)組常規(guī)的設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行，冷凍水進(jìn)出水溫度維持在7℃/12℃。因此群控系統(tǒng)對(duì)冷卻塔的出水溫度控制，采用實(shí)時(shí)的濕球溫度加逼近度的方式來控制，而濕球溫度通過增加室外溫濕度傳感器再通過運(yùn)算得出。4.4冷凍泵變頻運(yùn)行控制冷源群控系統(tǒng)主機(jī)控制程序模塊會(huì)根據(jù)需要啟動(dòng)的主機(jī)組合，計(jì)算出總需求冷凍水流量，并在程序內(nèi)部告知冷凍水泵控制模塊。冷凍泵變頻控制采用壓差控制，系統(tǒng)采集冷凍水供回水總管的壓差，與壓差設(shè)定值的對(duì)比，通過運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)冷凍泵的運(yùn)行頻率，為保證各個(gè)水泵出口壓頭一致性，每臺(tái)水泵運(yùn)行頻率保持一致通過接口采集BAS末端閥門的開端狀態(tài)，還可以對(duì)壓差設(shè)定值進(jìn)行重設(shè)，這樣既能保證末端用冷需求，也能最大限度節(jié)約水泵能耗。4.5冷卻泵變頻運(yùn)行控制冷卻水泵采用的是變頻水泵。主機(jī)控制程序模塊會(huì)根據(jù)需要啟動(dòng)的主機(jī)組合，計(jì)算出總需求冷卻水流量，并在程序內(nèi)部告知冷卻水泵控制模塊，冷卻水泵控制模塊會(huì)結(jié)合水泵的效率特性，自動(dòng)選擇出可以滿足流量需求的最優(yōu)水泵運(yùn)行組合，并啟動(dòng)相應(yīng)的水泵。4.6冷卻塔運(yùn)行控制主機(jī)控制程序模塊會(huì)根據(jù)需要啟動(dòng)的主機(jī)組合，計(jì)算出總需求冷卻水流量，并在程序內(nèi)部告知冷卻塔控制模塊，冷卻塔控制模塊會(huì)結(jié)合冷卻塔的效率特性，自動(dòng)選擇出可以滿足流量需求的最優(yōu)冷卻塔運(yùn)行組合，并啟動(dòng)相應(yīng)的冷卻塔。冷卻塔運(yùn)行頻率根據(jù)冷卻水溫度設(shè)定值控制，冷卻水溫度設(shè)定值=冷卻塔逼近度+室外濕球溫度，調(diào)節(jié)冷卻塔頻率，使冷卻塔出水溫度保持在設(shè)定值。4.7低負(fù)荷運(yùn)行控制當(dāng)冷源系統(tǒng)負(fù)荷較低時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行冷水機(jī)組從經(jīng)濟(jì)角度看并不高。群控系統(tǒng)不允許單臺(tái)冷水機(jī)組在低于可選工況點(diǎn)（如變頻離心機(jī)15％的負(fù)荷）下運(yùn)行，除非只有單臺(tái)冷水機(jī)組用于承擔(dān)冷負(fù)荷。當(dāng)冷負(fù)荷低于設(shè)定值時(shí)，且冷凍水溫也很低時(shí)，系統(tǒng)將選擇冷水機(jī)啟?？刂疲员愠浞职l(fā)揮其效率。此時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)停止正在運(yùn)行的主機(jī)，依靠管道內(nèi)所蓄冷量為系統(tǒng)供冷，當(dāng)水溫高于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)重新啟動(dòng)主機(jī)。4.8開機(jī)策略優(yōu)化根據(jù)控制系統(tǒng)監(jiān)測的冷量需求以及冷凍機(jī)組的能效曲線和運(yùn)行時(shí)間，決定冷凍機(jī)組隊(duì)啟停臺(tái)數(shù)及組合，并啟動(dòng)相應(yīng)的水泵、冷卻塔，以此達(dá)到以最節(jié)能的方式滿足冷量需求。4.9全年負(fù)載匯總本項(xiàng)目主機(jī)及其配套設(shè)備按業(yè)主提供的全年空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行分析。根據(jù)每日制冷時(shí)段（8：00～21：00），精確到每個(gè)小時(shí)負(fù)荷，并按開機(jī)策略表啟動(dòng)配套制冷設(shè)備滿足冷量要求，統(tǒng)計(jì)負(fù)荷及能耗，并匯總?cè)曦?fù)載及能耗。全年負(fù)載及能耗匯總表如下：月份天數(shù)月總冷量RTH月主機(jī)，水泵，水塔，總耗電KWH冷凍水泵耗電（KWH）冷卻水泵耗電（KWH）冷卻塔耗電（KWH）主機(jī)耗電（KWH）COPTOTAL3654486979293399133652350436016452319285855.377根據(jù)全年負(fù)載和能耗匯總表可知，按本控制系統(tǒng)進(jìn)行制冷機(jī)房的群控，制冷機(jī)房全年COP值達(dá)到5.3以上，滿足5.0目標(biāo)要求。5結(jié)論本項(xiàng)目高效制冷機(jī)房施工及節(jié)能技術(shù)以制冷機(jī)房COP5.0為目標(biāo)，主要從設(shè)備選型、管路優(yōu)化（結(jié)合BIM技術(shù)）、控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行優(yōu)化。其中群控系統(tǒng)采用新的集成群控技術(shù)為關(guān)鍵點(diǎn)，解決傳統(tǒng)技術(shù)存在的缺陷，根據(jù)每日空調(diào)負(fù)載要求，實(shí)行動(dòng)態(tài)開機(jī)策略，避免能耗浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。Reference:[1]李元陽，黃國強(qiáng)，閻杰等.高效綠色智慧建筑綜合解決方案[J]暖通空調(diào)，2019（10）：123-128:[2]張志強(qiáng).冷源群控系統(tǒng)的節(jié)能再調(diào)試[J].現(xiàn)代建筑電氣，2016,9(7)：48-50[3]廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.集中空調(diào)制冷機(jī)房系統(tǒng)能效監(jiān)測及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：DBJ/T15-129—2017[S].北京：中國城市出版社，2017：12[4]江億.我國建筑耗能狀況及有效的節(jié)能途徑[J].暖通空調(diào)，2005，35(