中央空调能源管理系统节能方案

中央空调能源管理系统节能方案内容摘要：

的基本准则。 系统应能满足使用环境条件的要求，能长期稳定可靠地运行。 系统的各项资源包括材料、器件、设备等硬件的可靠性要高。 为了系统运行的稳定与可靠，系统选用的设备和器材必须成熟，具有极高的安全性、可靠性和容错性。 使之建成后就能投入正常运行使用。 （ 6） 经济性 经济性，指系统具有合理的工程造价费用。 在实现系统先进性的基础上，同时做到经济上的优化设计、合理配置、精心安排，使有限的投资发挥最大的效用，并力求系统在投入后获得最佳的节能效果，使中央空调系统在整个运行生命周期获得最佳的性能 /价格比。 中共江苏省委党校 中央空调能源管理 系统 第 10 页 共 30 页 3. BKS2020 系统控制原理 . 先进的模糊控制技术 众所周知，间接式制冷的中央空调系统的运行效率，都涉及到载冷剂（冷冻水）、制冷剂、冷却剂（冷却水）三种冷媒的循环运行，涉及到空调末端装置、制冷机组蒸发器、制冷机组冷凝器以及冷却塔装置等四个热交换过程，涉及到系统的负荷及 实际工况，运行情况 复杂，制约因素 很 多 ，使中央空调系统具有显著的复杂性特征。 此外，中央空调系统的复杂性还表现在它的时滞性、时变性、非线性和大惰性；表现在系统结构的多样性，负荷和环境因素的不确定性；表现在它的多参量以及参量间的强耦合等等。 对这样复杂的系统，其 动态特性不易掌握 ，无论用经典的 PID 控制，还是现代控制理论的各种算法，都很难实现较好的控制效果。 汇通华城 “ BKS2020 中央空调能源管理系统” 的模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制，尤其适合于中央空调这样复杂的、非线 性的和时变性系统的控制。 它是以人（专家）的丰富实践经验和思维过程构建的模糊规则为依据进行推理与判断，模拟人类技术专家做决策的过程来解决那些需要人（专家）决定的复杂问题。 它无需对被控对象建立精确的数学模型，只需作模糊描述即可实现控制。 这样的控制更符合中央空调的复杂性、动态性和模糊性，使控制简便，又能达到所要求的控制精度。 模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制 要求 ， 利用模糊规则推理对系统进行类似人脑的知识处理，实现对复杂系统的优化控制。 在控制过程中，以语言描述人类知识，并把它表示成模糊规则或关系，通过推 理、利用知识库，把某些知识与过程状态结合起来，可根据对被控动态过程特征的识别，自适应地调整运行参数，实现系统各受控参量的优化控制，以获得最佳的控制效果。 为此 ，“ BKS2020 中央空调能源管理系统” 应用系统工程学理念，采用系统的方法，通过对系统控制对象、系统结构、系统功能与控制方法之间的动态关系的研究，创建了模糊预测算法和自适应模糊优化算法模型。 在控制过程中，通过所采集的丰富信息，利用计算机高速的计算、跟踪、判断和推理能力，将全系统的运行信息进行集成，对系统中共江苏省委党校 中央空调能源管理 系统 第 11 页 共 30 页 运行参数进行优化和动态调节，实现全系统协调运行，以 达到系统整体综合性能最优的目的。 . 全面的运行参量采集 全面的参数采集是实现系统综合优化控制的基础，本系统采集了以下参量： ◇ 载冷剂参数：冷冻水入口温度、冷冻水出口温度、冷冻水供回水压差Δ P、冷冻水流量 Q、冷冻水供、回水温度等； ◇ 各支管运行参数：集水器各支管回水温度； ◇ 环境参数：室外环境温度； ◇ 空调主机和各水泵的运行能耗； ◇ 空调主机和各水泵的运行状态等。 . 冷冻水系统 —— 最佳输出能量控制 由于空调冷冻水系统管路一般都较长，冷冻水循环周期长达十几分钟至几十分钟，造成温度采样的时滞性很大。 同时因为水系统的惰性大，反应慢，传统的 PID 控制会造成冷冻水回水温度波动很大，影响系统的稳定性、末端的舒适性和节能效果。 BKS 系统对空调冷冻水系统采用模糊预测算法实现最佳输出能量控制。 当气候条件或空调末端负荷发生变化时，空调冷冻水系统供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参 数送至模糊控制器，模糊控制器依据所采集的实时数据及系统的经验 数据，根据模糊预测算法模型、系 统特性及循环周期，通过推理、预测出未来时刻空调负荷所需的制冷量和系统的运行参数，包括冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的最佳值，并以此调节各变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量，使冷 冷冻水系统控制流程示意图 中共江苏省委党校 中央空调能源管理 系统 第 12 页 共 30 页 冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在模糊控制器给出的最优值，使系统输出能量与末端负荷需求相匹配。 由于冷冻水系统采用了输出能量的动态控制，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应，使空调系统在各种负荷情况下，都能既保证末端用户的舒适性，又最大限度地节省了系统的能量消耗。 在本项目中，针对冷冻水泵采用预期流量的 控制算法，在保证末端舒适性的同时消耗最少的能耗。 . 冷却水系统 —— 系统效率最佳控制 当气候条件或空调末端负荷发生变化时，空调主机负荷率将随之变化，主机的效率也随之变化。 由于主机效率与冷却水温度有关，在一定范围内 冷却水温度降低 ，有利于提高主机效率、降低主机能耗。 但 冷却水温 度降低， 将导致 冷却水 泵和冷却 塔 的能 耗升高。 因此，只有将主机能耗、冷却水泵能耗、冷却塔风机能耗三者统一考虑，在各种负荷条件下找到一个能保持系统效率（系统 COP）最高所对应的冷却水温度，即找到 一 个系统效率 最佳点 ，才能使整个系统能效比最高。 冷却 水温度与室外环境温度、室外环境湿度、冷却水泵特性、冷却塔排热能力、主机排热负荷等诸多因素有关，但由于气候条件和排热负荷的时变性，以及冷却塔、冷却水泵和主机冷凝器等特性的变化，因此，传统的控制方式或简易的变频器控制方式都不可能达到系统运行效率优化的控制目标。 BKS 系统对空调冷却水系统采用自适应模糊优化算法实现系统效率最佳控制。 中共江苏省委党校 中央空调能源管理 系统 第 13 页 共 30 页 当气候条件或空调末端负荷发生变化时，模糊控制器 在动态预测系统负荷的前提下，依据所采集的实时数据及系统的经验 数据，根据气候条件、系统特性和自适应模糊优化算法模型，通过推理、计算出所需的冷 却水温度最佳值，并以此调节冷却水泵和冷 却塔风机变频器的输出频率，控制冷却水泵和冷却塔风机转速，动态调节冷却水的流量和冷却塔风机的风量，使冷却水温度趋近于模糊控制器给出的最优值，从而保证整个空调系统始终处于最佳效率状态下运行，系统整体能耗最低。 . 冷却风系统 —— 最佳运行组合控制 风机智能控制箱经传输导线直接与冷却塔风机连接，当接收到启动指令后，模糊控制器向对应的冷却塔风机发出控制指令，起动冷却塔风机。 风机起动后按模糊控制器输出的控制参数值，动态调整风机的运行台数和运行时间，使冷却水的进口温度逼近模糊控制器给定 的最优值，使冷却水入口温度保证空调主机处于最佳运行工况。 . 动态冷热量平衡系统 大多数的中央空调系统管网建成后，在实际运行中，普遍存在冷热量失调问题（即中央空调提供的冷热量在满足某区域所需冷热量同时，另一区域的供冷热量超过了实际的需要），其主要原因如下：  管径的尺寸由于管材标准的限制往往与计算尺寸存在差别；  由于施工条件的限制，管路的实际情况与设计情况也会有很大的不同；  管网建成后增加新的负荷面积，使原有的冷热量平衡遭到破坏。 管网的冷热量失调，会造成空调系统热力失衡，冷热不均。 为了保障局部失衡区域达到制冷标 准，就必需保持较大的冷冻水流量，导致系统能耗增加且节能空间受到限制。 BKS2020 系统 结合大量工程实施经验，提供了基于能量平衡 的动态 调节功能 ，能够实现空调管网系统的水力动态检测和自动调节，确保各支路的能量平衡和制冷或制热效冷却水系统控制流程示意图 中共江苏省委党校 中央空调能源管理 系统 第 14 页 共 30 页 果 平衡 ，同时也为降低冷冻水运载能耗挖掘了更大的空间。 另外，基于此能量平衡系统， BKS2020 还可以提供特殊区域特殊服务的功能，如本项目中的经理办公室等，通过预设置服务质量，自动调节此区域的能量供给，可以更好的达到舒适性要求，避免了因满足特殊区域服务质量要求而导致的整体能耗的大幅上升。 . 系统控制接口 BA接口 根据需要，系统提供干接点信号传输水泵状态信号、故障信号等参量备楼宇监控系统使用；另外，系统还开放 OPC接口，可提供水泵状态信号、故障信号、供回水温度、流量以及供回水压差等参量。 BKS 系统提供开放的 OPC 接口和硬件接口，具有良好的兼容性和开放性，能够与任何支持 OPC协议的 楼控 实现集成，达到信息交流与资源共享。 . 机组群控 中央空调制冷主机的效率特性通常随着负荷的变化而变化，并在某一负荷率下具有最佳效率。 中共江苏省委党校 中央空调能源管理 系统 第 15 页 共 30 页 由于主机的效率与负荷率有关，因此，在多台机组并联运行时，需要根据当前负荷的实 际情况，选择一种最佳的主机运行台数组合，以达到系统的最高效率。 BKS2020 系统根据所采集的流量与 冷冻水供回水 温差计算出当前负荷，并以历史记录的主机负荷效率特性 或者经验 主机负荷效率特性，通过模糊推理规则来确定需要投入运行的主机台数及具体机组，确保系统具有最高的运行效率。 中共江苏省委党校 中央空调能源管理 系统 第 16 页 共 30 页 4.。