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智能集成热湿分控中央空调系统节能技术

一、所属行业:测控开发

二、技术名称:智能集成热湿分控中央空调系统节能技术

三、适用范围:商业建筑,办公楼和工业厂房,以及博物馆和医院等公共建筑电制冷水冷空调系统

四、技术内容: 

(一)基本原理

本技术基于传热传质与流体流动的基本原理,强化新风处理设备的除湿性能,通过分析大型公共建筑的热湿负荷性能,实现热湿负荷的独立控制。其次,在对系统调节对象的外部环境、内部参数及系统运行状态进行实时监测的基础上,利用能源管理与能耗诊断系统对中央空调系统运行过程中各用能设备的能效特性进行实时评价,并以此作为基础实现冷冻水系统质与量的动态调节,获得系统最佳运行控制模式,提高冷水机组热力完善度,在满足被调环境热舒适条件下降低系统的能源消耗量。最后,通过中央空调节能技术的集成,提高系统整体运行能效比。

(二)关键技术

1、被调建筑动态热湿负荷特性技术

温湿度独立调节中央空调技术与传统的热湿耦合处理不同,其核心是利用新风承担系统全部湿负荷,室内设备干工况运行,因此其对相应的空气处理设备及冷水机组的出水有较严格的要求,如系统运行不当,极易造成室内湿度满足不了要求而使系统运行出现问题。

1)典型建筑动态热湿负荷特性研究

要实现空调房间的热湿分控处理,必须研究建筑的动态热湿负荷特性,不同类型建筑其动态负荷特性有较大差异,对热湿分控系统的设计及空气处理设备要求也不相同。

本技术首先对被调建筑的空调负荷进行分项分析,掌握其负荷各分项构成的动态变化特点,针对温湿度独立控制的技术要求,研究相适应的空气处理过程,为系统设计提供技术支撑。

2)冷水机组出水温度预测模型

温湿度独立调节技术的节能潜力体现在其对新风露点的实时控制。本项目在对空调房间动态热湿负荷特性研究的基础上,结合室外空气(新风)状态,对系统新风量进行优化设计,获得最佳新风露点值,并在此基础上建立冷水机组出水温度预测模型,为中央空调控制技术提供技术支持。

2、温湿度独立调节中央空调系统运行特性技术

在对典型建筑(以工厂、商场、写字楼、宾馆等为例)动态热湿负荷特性及现有空调系统形式研究的基础上,构建基于不同热湿负荷特征的“温湿度独立调节”中央空调系统,并对系统的适应性进行分析评价。通过研究,获得各类型建筑温湿度独立调节空调系统设计方法。

3、空气处理设备的传热传质强化技术

在对建筑动态热湿负荷特性研究基础上,根据温湿度独立调节技术的运行工况要求,强化空气处理设备的传热传质过程,运用数值传热学的原理和方法建立空气处理设备传热传质模型,在数值模拟的基础上设计满足系统要求的新型空气处理设备,并制作实验样机,利用焓差法表冷器实验测试平台对其空气处理性能进行实验测试,在对实验测试结果进行分析的基础上,对数值模型进行修正和完善,设计新型空气处理设备。

4、基于温湿度独立调节技术的冷水机组动态调节模式及方法

冷水机组在中央空调系统能耗结构中占60-70%的份额,因此,必须降低冷水机组的运行能耗。本技术从改善冷水机组运行过程的热力完善度出发,在温湿度独立调节运行模式下,冷水机组供冷负荷随建筑物需求的动态变化规律及相应能耗特性,以冷水机组综合性能系数为目标函数,冷冻水、冷却水系统变水温调节、变流量调节对机组能耗的影响规律,并对可调变量进行优化,获得冷水机组动态调节模式和方法。

5、基于温湿度独立调节技术的中央空调节能技术集成方法

目前,中央空调节能技术较多,但这些技术大多是单独应用在某一工程中,本技术结合温湿度独立调节技术的特点,对现有中央空调系统节能技术进行分析,对适宜的节能技术进行技术集成,对空调系统进行运行优化,包括:

1)研究冷却塔直接供冷技术:根据温湿度独立调节技术的特点,结合气象参数,研究在过渡季节及冬季,利用冷却塔直接供冷技术的运行模式及节能潜力,对自然冷却条件进行定量分析。

2)输配系统的变频调节技术:根据温湿度独立调节技术的特点,研究冷冻水系统及冷却水系统变频调节运行模式及节能效果评价。

3)过渡季节全新风运行模式:根据温湿度独立调节技术的特点,结合气象参数,研究过渡季节全新风运行模式及节能潜力,对全新风运行条件进行定量分析。

通过上述情况,采取综合节能措施提高空调系统综合的COP值,达到节能目的。

6、中央空调系统能源管理与能耗诊断系统技术

虽然空调系统有多种形式,但从能流结构来看,整个系统都由若干单元设备组成,各单元设备依靠流体输配管网互相连接并进行能量和质量的传递,各单元设备的工作依靠热力系统状态参量互相耦合。本技术基于“温湿度独立调节”中央空调系统模式,以模块化结构建模思想建立各单元设备的数理模型,然后从系统角度出发,构建考虑多变量因素的空调能量系统综合模型,各单元设备之间依靠热质传递过程互相耦合。在系统集成建模的基础上对空调系统进行系统仿真,研究影响系统能耗的相互关联诸因素,并对相关因素进行解耦,研究最佳控制模型,寻找降低系统能耗的途径和方法。在上述所述的基础上,整合能源管理和能耗诊断系统,用于中央空调系统动态运行调节与优化,提高系统运行效率。


(三)工艺流程

 

五、主要技术指标: 

基于冷冻水分级利用的温湿度独立调节空调系统的主要缺点在于系统中的低温冷水机组需要为新风机组提供低至4℃的冷冻水(常规系统为7℃)满足除湿要求,这会造成冷水机组性能系数下降。本技术基于冷冻水分级利用的温湿度独立调节空调系统从传热传质强化基本原理出发对新风处理系统进行性能优化,增强除湿性能,从而实现提高冷水机组的蒸发温度,改善冷水机组运行过程的热力完善度,降低冷水机组的运行能耗,进而开发节能运行控制平台,对空调系统运行过程进行优化控制和动态调节,实现比传统中央空调系统节能20%的目标。

六、技术应用情况: 

智能集成热湿分控中央空调系统(艾科玛)节能技术已通过广东省经信委技术鉴定(详见附件)。目前主要用户包括寮步镇行政办公楼、东莞彩怡百货、地王广场有限公司、杰群电子科技(东莞)有限公司、东莞联桥电子有限公司等。

七、典型用户及投资效益:

典型用户:东莞市彩怡百货有限公司。

采用智能集成热湿分控中央空调系统(艾科玛)节能技术对商场中央空调进行节能改造。控制系统和控制平台(DCD等),完成商场中央空调系统节能运行控制。对空调末端部分,用增强型15台新风柜加装在原系统的混风柜前,并对冷水系统进行改造。每层设置新回风管道,电动回风阀,将用户回风引入到对应层的新风柜上,在新风口处增设电动新风阀,同时配置相应的传感器和控制器完成检测和调节。对空调系统冷机部分,主机提供BACNET协议的通信接口,实现与控制网络的链接,根据控制需求调整主机相关参数。冷冻水泵和冷却水泵采用变流量调节。项目建设周期1年,投资320万元,空调年耗电量560kWh,该技术节能率按25%计算,年节电量达到144kWh,折合标准煤504tce

 

 

 

 

 

 

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