中央空調(diào)能源管理系統(tǒng)節(jié)能方案(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 的基本準(zhǔn)則。系統(tǒng)應(yīng)能滿足使用環(huán)境條件的要求，能長期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。系統(tǒng)的各項(xiàng)資源包括材料、器件、設(shè)備等硬件的可靠性要高。為了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與可靠，系統(tǒng)選用的設(shè)備和器材必須成熟，具有極高的安全性、可靠性和容錯(cuò)性。使之建成后就能投入正常運(yùn)行使用。 （ 6） 經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性，指系統(tǒng)具有合理的工程造價(jià)費(fèi)用。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上，同時(shí)做到經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理配置、精心安排，使有限的投資發(fā)揮最大的效用，并力求系統(tǒng)在投入后獲得最佳的節(jié)能效果，使中央空調(diào)系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行生命周期獲得最佳的性能 /價(jià)格比。 中共江蘇省委黨校 中央空調(diào)能源管理 系統(tǒng) 第 10 頁 共 30 頁 3. BKS2020 系統(tǒng)控制原理 . 先進(jìn)的模糊控制技術(shù) 眾所周知，間接式制冷的中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，都涉及到載冷劑（冷凍水）、制冷劑、冷卻劑（冷卻水）三種冷媒的循環(huán)運(yùn)行，涉及到空調(diào)末端裝置、制冷機(jī)組蒸發(fā)器、制冷機(jī)組冷凝器以及冷卻塔裝置等四個(gè)熱交換過程，涉及到系統(tǒng)的負(fù)荷及 實(shí)際工況，運(yùn)行情況 復(fù)雜，制約因素 很 多 ，使中央空調(diào)系統(tǒng)具有顯著的復(fù)雜性特征。 此外，中央空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性還表現(xiàn)在它的時(shí)滯性、時(shí)變性、非線性和大惰性；表現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的多樣性，負(fù)荷和環(huán)境因素的不確定性；表現(xiàn)在它的多參量以及參量間的強(qiáng)耦合等等。 對(duì)這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，其 動(dòng)態(tài)特性不易掌握 ，無論用經(jīng)典的 PID 控制，還是現(xiàn)代控制理論的各種算法，都很難實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。 匯通華城 “ BKS2020 中央空調(diào)能源管理系統(tǒng)” 的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，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。它是以人（專家）的豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和思維過程構(gòu)建的模糊規(guī)則為依據(jù)進(jìn)行推理與判斷，模擬人類技術(shù)專家做決策的過程來解決那些需要人（專家）決定的復(fù)雜問題。它無需對(duì)被控對(duì)象建立精確的數(shù)學(xué)模型，只需作模糊描述即可實(shí)現(xiàn)控制。這樣的控制更符合中央空調(diào)的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和模糊性，使控制簡便，又能達(dá)到所要求的控制精度。 模糊控制的基本思想是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的控制 要求 ， 利用模糊規(guī)則推理對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行類似人腦的知識(shí)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制。在控制過程中，以語言描述人類知識(shí)，并把它表示成模糊規(guī)則或關(guān)系，通過推 理、利用知識(shí)庫，把某些知識(shí)與過程狀態(tài)結(jié)合起來，可根據(jù)對(duì)被控動(dòng)態(tài)過程特征的識(shí)別，自適應(yīng)地調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各受控參量的優(yōu)化控制，以獲得最佳的控制效果。 為此 ，“ BKS2020 中央空調(diào)能源管理系統(tǒng)” 應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)理念，采用系統(tǒng)的方法，通過對(duì)系統(tǒng)控制對(duì)象、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能與控制方法之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系的研究，創(chuàng)建了模糊預(yù)測算法和自適應(yīng)模糊優(yōu)化算法模型。在控制過程中，通過所采集的豐富信息，利用計(jì)算機(jī)高速的計(jì)算、跟蹤、判斷和推理能力，將全系統(tǒng)的運(yùn)行信息進(jìn)行集成，對(duì)系統(tǒng)中共江蘇省委黨校 中央空調(diào)能源管理 系統(tǒng) 第 11 頁 共 30 頁 運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，以 達(dá)到系統(tǒng)整體綜合性能最優(yōu)的目的。 . 全面的運(yùn)行參量采集 全面的參數(shù)采集是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合優(yōu)化控制的基礎(chǔ)，本系統(tǒng)采集了以下參量： ◇ 載冷劑參數(shù)：冷凍水入口溫度、冷凍水出口溫度、冷凍水供回水壓差Δ P、冷凍水流量 Q、冷凍水供、回水溫度等； ◇ 各支管運(yùn)行參數(shù)：集水器各支管回水溫度； ◇ 環(huán)境參數(shù)：室外環(huán)境溫度； ◇ 空調(diào)主機(jī)和各水泵的運(yùn)行能耗； ◇ 空調(diào)主機(jī)和各水泵的運(yùn)行狀態(tài)等。 . 冷凍水系統(tǒng) —— 最佳輸出能量控制 由于空調(diào)冷凍水系統(tǒng)管路一般都較長，冷凍水循環(huán)周期長達(dá)十幾分鐘至幾十分鐘，造成溫度采樣的時(shí)滯性很大。同時(shí)因?yàn)樗到y(tǒng)的惰性大，反應(yīng)慢，傳統(tǒng)的 PID 控制會(huì)造成冷凍水回水溫度波動(dòng)很大，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、末端的舒適性和節(jié)能效果。 BKS 系統(tǒng)對(duì)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用模糊預(yù)測算法實(shí)現(xiàn)最佳輸出能量控制。當(dāng)氣候條件或空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，空調(diào)冷凍水系統(tǒng)供回水溫度、溫差、壓差和流量亦隨之變化，流量計(jì)、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測到的這些參 數(shù)送至模糊控制器，模糊控制器依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)，根據(jù)模糊預(yù)測算法模型、系 統(tǒng)特性及循環(huán)周期，通過推理、預(yù)測出未來時(shí)刻空調(diào)負(fù)荷所需的制冷量和系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量的最佳值，并以此調(diào)節(jié)各變頻器輸出頻率，控制冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，改變其流量，使冷 冷凍水系統(tǒng)控制流程示意圖 中共江蘇省委黨校 中央空調(diào)能源管理 系統(tǒng) 第 12 頁 共 30 頁 凍水系統(tǒng)的供回水溫度、溫差、壓差和流量運(yùn)行在模糊控制器給出的最優(yōu)值，使系統(tǒng)輸出能量與末端負(fù)荷需求相匹配。 由于冷凍水系統(tǒng)采用了輸出能量的動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)空調(diào)主機(jī)冷媒流量跟隨末端負(fù)荷的需求供應(yīng)，使空調(diào)系統(tǒng)在各種負(fù)荷情況下，都能既保證末端用戶的舒適性，又最大限度地節(jié)省了系統(tǒng)的能量消耗。 在本項(xiàng)目中，針對(duì)冷凍水泵采用預(yù)期流量的 控制算法，在保證末端舒適性的同時(shí)消耗最少的能耗。 . 冷卻水系統(tǒng) —— 系統(tǒng)效率最佳控制 當(dāng)氣候條件或空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，空調(diào)主機(jī)負(fù)荷率將隨之變化，主機(jī)的效率也隨之變化。 由于主機(jī)效率與冷卻水溫度有關(guān)，在一定范圍內(nèi) 冷卻水溫度降低 ，有利于提高主機(jī)效率、降低主機(jī)能耗。但 冷卻水溫 度降低， 將導(dǎo)致 冷卻水 泵和冷卻 塔 的能 耗升高 。因此，只有將主機(jī)能耗、冷卻水泵能耗、冷卻塔風(fēng)機(jī)能耗三者統(tǒng)一考慮，在各種負(fù)荷條件下找到一個(gè)能保持系統(tǒng)效率（系統(tǒng) COP）最高所對(duì)應(yīng)的冷卻水溫度，即找到 一 個(gè)系統(tǒng)效率 最佳點(diǎn) ，才能使整個(gè)系統(tǒng)能效比最高 。 冷卻 水溫度與室外環(huán)境溫度、室外環(huán)境濕度、冷卻水泵特性、冷卻塔排熱能力、主機(jī)排熱負(fù)荷等諸多因素有關(guān)，但由于氣候條件和排熱負(fù)荷的時(shí)變性，以及冷卻塔、冷卻水泵和主機(jī)冷凝器等特性的變化，因此，傳統(tǒng)的控制方式或簡易的變頻器控制方式都不可能達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行效率優(yōu)化的控制目標(biāo)。 BKS 系統(tǒng)對(duì)空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用自適應(yīng)模糊優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率最佳控制。 中共江蘇省委黨校 中央空調(diào)能源管理 系統(tǒng) 第 13 頁 共 30 頁 當(dāng)氣候條件或空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，模糊控制器 在動(dòng)態(tài)預(yù)測系統(tǒng)負(fù)荷的前提下，依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)，根據(jù)氣候條件、系統(tǒng)特性和自適應(yīng)模糊優(yōu)化算法模型，通過推理、計(jì)算出所需的冷 卻水溫度最佳值，并以此調(diào)節(jié)冷卻水泵和冷 卻塔風(fēng)機(jī)變頻器的輸出頻率，控制冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水的流量和冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，使冷卻水溫度趨近于模糊控制器給出的最優(yōu)值，從而保證整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)始終處于最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行，系統(tǒng)整體能耗最低。 . 冷卻風(fēng)系統(tǒng) —— 最佳運(yùn)行組合控制 風(fēng)機(jī)智能控制箱經(jīng)傳輸導(dǎo)線直接與冷卻塔風(fēng)機(jī)連接，當(dāng)接收到啟動(dòng)指令后，模糊控制器向?qū)?yīng)的冷卻塔風(fēng)機(jī)發(fā)出控制指令，起動(dòng)冷卻塔風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)起動(dòng)后按模糊控制器輸出的控制參數(shù)值，動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)行時(shí)間，使冷卻水的進(jìn)口溫度逼近模糊控制器給定 的最優(yōu)值，使冷卻水入口溫度保證空調(diào)主機(jī)處于最佳運(yùn)行工況。 . 動(dòng)態(tài)冷熱量平衡系統(tǒng) 大多數(shù)的中央空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)建成后，在實(shí)際運(yùn)行中，普遍存在冷熱量失調(diào)問題（即中央空調(diào)提供的冷熱量在滿足某區(qū)域所需冷熱量同時(shí)，另一區(qū)域的供冷熱量超過了實(shí)際的需要），其主要原因如下： ? 管徑的尺寸由于管材標(biāo)準(zhǔn)的限制往往與計(jì)算尺寸存在差別； ? 由于施工條件的限制，管路的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)情況也會(huì)有很大的不同； ? 管網(wǎng)建成后增加新的負(fù)荷面積，使原有的冷熱量平衡遭到破壞。 管網(wǎng)的冷熱量失調(diào)，會(huì)造成空調(diào)系統(tǒng)熱力失衡，冷熱不均。為了保障局部失衡區(qū)域達(dá)到制冷標(biāo) 準(zhǔn)，就必需保持較大的冷凍水流量，導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加且節(jié)能空間受到限制。 BKS2020 系統(tǒng) 結(jié)合大量工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，提供了基于能量平衡 的動(dòng)態(tài) 調(diào)節(jié)功能 ，能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)的水力動(dòng)態(tài)檢測和自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保各支路的能量平衡和制冷或制熱效冷卻水系統(tǒng)控制流程示意圖 中共江蘇省委黨校 中央空調(diào)能源管理 系統(tǒng) 第 14 頁 共 30 頁 果 平衡 ，同時(shí)也為降低冷凍水運(yùn)載能耗挖掘了更大的空間。 另外，基于此能量平衡系統(tǒng)， BKS2020 還可以提供特殊區(qū)域特殊服務(wù)的功能，如本項(xiàng)目中的經(jīng)理辦公室等，通過預(yù)設(shè)置服務(wù)質(zhì)量，自動(dòng)調(diào)節(jié)此區(qū)域的能量供給，可以更好的達(dá)到舒適性要求，避免了因滿足特殊區(qū)域服務(wù)質(zhì)量要求而導(dǎo)致的整體能耗的大幅上升。 . 系統(tǒng)控制接口 BA接口 根據(jù)需要，系統(tǒng)提供干接點(diǎn)信號(hào)傳輸水泵狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)等參量備樓宇監(jiān)控系統(tǒng)使用；另外，系統(tǒng)還開放 OPC接口，可提供水泵狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)、供回水溫度、流量以及供回水壓差等參量。 BKS 系統(tǒng)提供開放的 OPC 接口和硬件接口，具有良好的兼容性和開放性，能夠與任何支持 OPC協(xié)議的 樓控 實(shí)現(xiàn)集成，達(dá)到信息交流與資源共享。 . 機(jī)組群控 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。 中共江蘇省委黨校 中央空調(diào)能源管理 系統(tǒng) 第 15 頁 共 30 頁 由于主機(jī)的效率與負(fù)荷率有關(guān)，因此，在多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷的實(shí) 際情況，選擇一種最佳的主機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)組合，以達(dá)到系統(tǒng)的最高效率。 BKS2020 系統(tǒng)根據(jù)所采集的流量與 冷凍水供回水 溫差計(jì)算出當(dāng)前負(fù)荷，并以歷史記錄的主機(jī)負(fù)荷效率特性 或者經(jīng)驗(yàn) 主機(jī)負(fù)荷效率特性，通過模糊推理規(guī)則來確定需要投入運(yùn)行的主機(jī)臺(tái)數(shù)及具體機(jī)組，確保系統(tǒng)具有最高的運(yùn)行效率。 中共江蘇省委黨校 中央空調(diào)能源管理 系統(tǒng) 第 16 頁 共 30 頁 4.