中央空调节能云控制系统分析与展望

中央空调节能云控制系统分析与展望
1. 概述
本工程为某市工程。本工程位于江苏省某市。整个工程共分为门急诊楼、医技住院楼、健康保健中心、行政科研楼、培训中心五栋楼。
此次针对某市的冷热源、空调、通风、给排水等设备的自动控制进行设计,该项目机电设备分散、种类繁多,这就要求本项目楼宇自控系统采用开放稳定的通讯协议。本项目的中央空调系统,由REAL-A中央空调能效控制与管理系统完成监控管理。针对建筑集中空调系统应用的分布式、多系统、可独立运行等特点,采用“网络化、分布式、模块化、强弱电一体化”设计,形成空调“设备端”以G.REAL-A系列网络化能效控制器技术和软件能效算法为核心,由数据采集总线、节能控制总线、计量统计总线构成“三总线”架构,将整个空调子系统制冷机组、水循环系统、冷却塔系统、热水循环系统设备,通过网络互连为一个整体,并根据不同工艺设备特点,采用不同的网络化专用节能控制器、内嵌不同控制算法及控制方式的节能控制软件,同时嵌入设备强电控制盘、箱、柜中,形成“网络化强弱电闭环管控一体化”节能控制与管理系统。
通过G.REAL-A系列网络化节能控制器自带的标准通信接口,与RS485、CAN、TCP/IP、OPC、无线等多种通信方式通过网络链接,非常方便和灵活的实现空调系统设备的远程节能控制与管理。可与楼控BA系统或其他智能化系统互联,方便不同用户的个性化需求和项目需求,实现空调系统整体设备多闭环、精细化
节能控制与管理。
2.制冷机房系统设计
本项目的制冷系统,由REAL-A中央空调能效控制与管理系统完成监控管理。针对建筑集中空调系统应用的分布式、多系统、可独立运行等特点,采用“网络化、分布式、
模块化、强弱电一体化”设计,形成空调“设备端”以G.REAL-A系列网络化能效控制器技术和软件能效算法为核心,由数据采集总线、节能控制总线、计量统计总线构成“三总线”架构,将整个空调子系统制冷机组、水循环系统、冷却塔系统、热水循环系统设备,通过网络互连为一个整体,并根据不同工艺设备特点,采用不同的网络化专用节能控制器、内嵌不同控制算法及控制方式的节能控制软件,同时嵌入设备强电控制盘、箱、柜中,形成“网络化强弱电闭环管控一体化”节能控制与管理系统。
通过G.REAL-A系列网络化节能控制器自带的标准通信接口,与RS485、CAN、TCP/IP、OPC、无线等多种通信方式通过网络链接,非常方便和灵活的实现空调系统设备的远程节能控制与管理。可与楼控BA系统或其他智能化系统互联,方便不同用户的个性化需求和项目需求,实现空调系统整体设备多闭环、精细化节能控制与管理。
在满足空调末端冷量需求,确保设备安全可靠运行基础上,采用“设备端”单台设备小闭环提高节能率30
%、管理端大闭环系统协调管理控制提高节能率10%,实现系统整体设备40%的节能量,全面提高空调设备运行的可靠性、安全性以及投资经济性,有效降低设备投入运行后的人员巡查、维护与保养成本。具体水泵控制策略如下:(1) 空调主机与系统优化控制
通过系统综合数据采集,建立智能模糊控制与能效优化软件的预期算法与优化算法模型,实现空调系统运行参数的实时跟踪和反馈,实现冷媒流量跟随负荷需求智能调节,确保主机在任何负荷条件下都处于最佳运行工况,使空调主机始终保持较高的COP。
(2)冷冻水系统最佳输出能量控制
当环境温度、空调末端负荷发生变化时,各路空调侧供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化,G.AD专用节能控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据,
实时预测计算出末端空调负荷所需的制冷量,以及各路空调侧供回水温度、温差、压差和流量的最佳值,以此调节各变频器输出频率,控制空调侧水泵的转速,改变其流量使空调侧系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在模糊控制器给出的最优值。(3)空调环境舒适度与系统控制
室内舒适度参数采集、控制与网络化数据传输,实现室内温湿度调节和室内空气环境质量与G.AX-B新风机节能控制器联动实现末端的系统节能控制,其末端温湿度、二氧化碳传感器参数,通过数据G.AC空调
系统数据采集器,传输至G.REAL-A空调系统能效控制器,参与整个空调系统节能软件的运算,实现空调系统整体节能控制。(4) 空调冷热量的水力平衡控制
由于空调系统的冷媒介质的转换以及各区域之间的阻力特性及负荷需求的不同,导致的水力不平衡,由系统工艺参数的全面采集,经网络化构成的G.REAL系列控制器,实现空调水系统的水力平衡控制,提高整个空调系统COP。
(5)基于主机效率负荷特性的控技术
本项目REAL-A中央空调能效控制与管理系统投入使用后,根据当前运行负荷状况和历史记录及空调主机效率负荷特性,选择一种使空调主机负荷率最接近其高效率点的运行台数组合,实现主机效率与负荷的大致匹配,保证主机尽可能在高效率状态运行。(6) 基于输送能耗最低的泵组优选
空调系统投入使用后,根据该项目水泵的多样性,以输送能耗最低为目标,依据所输送流量的变化,泵组的具体构成及其效率特性,通过G.REAL系列控制器中所建立的水泵优选配置模型,得到在满足流量及扬程下最佳的运行水泵台数及其运行频率,使泵组所消耗的总功耗最低,实现泵组最佳节能。
(7) 基于能量分配平衡的动态水力平衡控制技术
通过调节环路供水端的电动调节阀开度,动态分配和调节各环路的冷冻水流量,使每个环路都能得到各
自所需的冷量,从而实现各环路冷量的供需平衡和制冷效果均衡。
(8) 基于能量分配平衡的均衡送风控制技术
以各支路送风温度(或温差)保持等于设定值为目标,通过调节送风支路上的电动风阀开度,动态分配和调节各送风支路的送风风量,使每个支路都能得到各自所需的冷量,从而实现各送风支路能量的供需平衡和制冷效果均衡,提高空调舒适度。(9) 制冷空调的最佳效费比控制技术
根据不同时段的电价结构、主机供冷能力及效率特性、系统负荷预测曲线等,合理确定空调系统次日的运行策略,实现最佳效费比运行。
(10)中央空调系统模拟仿真调试技术
提供系统调试所需的各项运行参数模拟值,产品调试与检验所需的被控对象运行状态及运行参数,仿真任意空调系统的负荷变化,模拟空调系统在各种负荷条件下的各项运行参数,实现产品出厂之前在接近真实的环境中完成系统调试和检验。
2.1 REAL-A节能效益计算书
2.1.1、设备运行说明:
考虑此项目为医院项目,根据同类型项目,预估供冷期总运行120天(5.25-9.25),每天连续供冷约24小时,冬季供热120天(11.15-3.15.)实际节能量需等设备安装后实际测得。
2.1.2项目节能效益分析
(1)节约人力资源成本
在没有配置中央空调节能控制与管理系统时,运行单位需要配置专业电工进行巡视检查、设备维保、值班记录等,按照此项目特点,需安排6人值班,这还不包括专业运行维修工程师,运行维护工程师至少需要3个人,按照目前工资状态每人每月3000元计算,成本合计为:9人×3000元/人/月×12月=32.4万元;在配置配置中央空调节能控制与管理系统之后,运行维护人员将大幅度减少,在其他条件不变的情况下值班人员需要3个人就可以了,运行维修人员需要1个人就可以了,这样每年人员成本合计:4人×3000元/人/月×12月=14.4万元,这样每年人力成本节省:32.4万元-14.4万元=18万元。
(2)延长设备使用寿命
水系统各泵组电机的启停以及启动工作频率可由系统进行设定,泵组电机可以在低频状态下启动,从而最大限度地减少了对电网的冲击和对泵组电机的磨损;同时加入滤波技术,提高电能质量,延长了设备的使用寿命,直接降低设备的维修成本50%,同时也减少了设备维修人员的工作量。所有信号经过RS4
85双总线数据传递,减轻了各回路电表的工作压力,延长设备的使用寿命。与此同时所有模块通过手拉手串行方式连接,保证了所有电表运行的稳定性,及通讯控制线的精确传输性。按延长设备使用寿命1倍计算,后期更换量大大降低,根据同类型项目,间接减少后期空调设备更换费用5万元。
(3)节约后期设备调试、检修费用
如果单独采购这三套系统,会造成强电、弱电各个系统分别设计及施工,容易出现现场安装、调试、后期维护等纠纷。同时,这三套系统单独工作,效率降低,各个系统无法协调配合运行,导致建筑物耗能增加、管理繁琐。REAL-A中央空调节能控制与

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