高能效机房的理论与应用案例课件.ppt

高能效中央空调机房理论与改造应用案例介绍,高效能中央空调冷冻机房定义,现代的大型建筑，中央空调系统能耗占建筑整体运行能耗的4055%左右。其中，冷冻机房设备（包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔）用电占整个建筑全年用电的3035%。生产工厂中，冷冻机房的耗电也占工厂运行总能耗的相当大比例。例如电子芯片工厂中冷冻机房的能耗约为工厂总能耗的18-25%制药行业工厂中冷冻机房的能耗约为工厂总能耗的20-30%食品和饮料行业工厂中冷冻机房能耗约为工厂总能耗的30-35%汽车制造行业工厂中冷冻机房能耗约为工厂总能耗的10-15%,中央空调冷冻机房的整体能效对建筑、工厂节能降耗都有着至关重要的意义！,高效能中央空调冷冻机房定义,评价冷水机房是否真正节能，采用“冷水机房全年综合能效”，也即,根据美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）提出的标准，“冷水机房全年综合能效”在0.85kW/ton以下的为高效能机房，综合能效在1.0kW/ton以上的为需要改造的机房。目前国内大部分机房能效都在1.0kW/ton以上。,Kw/Ton,高效能中央空调冷冻机房定义,高效能中央空调冷冻机房特点,负荷特点运行时间较长，年运行时间在3500个小时以上，很多机房处于全年运行状态负荷中不仅仅包括工艺性负荷，还包括空调系统的季节性负荷，部分负荷特点明显冷负荷需求的冷水温度设定可以随季节进行适当的调整（很多工艺性负荷不容许对冷冻水进水温度设定进行调整）,高效能中央空调冷冻机房特点,设备和系统特点一般系统为水冷系统，风冷系统很难做到高能效冷冻机房机组为离心机组或者螺杆机组离心机组全年平均COP可以达到0.7Kw/RT左右螺杆机组全年平均COP可以达到0.75Kw/RT左右系统配置中冷冻水侧往往配置二次泵系统，二次泵控制采用压差控制,冷冻机房优化要做的就是解决设备运行能效之间的矛盾从而实现整个冷冻机房能耗最低的目标,高效能中央空调冷冻机房总体控制策略,高效能中央空调冷冻机房核心算法,江森自控高效能机房的最核心的控制方法是关联控制（尤其适用于全变频机房系统）它包括如下三个算法：EMPP(EqualMarginalPerformancePrinciple)-相等边际效能原则基于业界最权威的全变频系统控制专家Hartman的专利控制逻辑HartmanLOOP的基础上而发展的控制逻辑，采用一定的时间步长对冷冻机房各个设备的运行能效和系统运行能效进行持续调整，找到最优工况点。NatureCurve-自然曲线在不同的冷却水出水温度下，机组都存在一个最高效率点，它们的连接线就是机组的自然曲线DemandBasedControl-按需控制,高效能中央空调冷冻机房等边际能效算法,EMPP(EqualMarginalPerformancePrinciple)-相等边际效能原则当系统中各个设备的单位能源输入所导致的输出变化一致时，系统效率最高，换句话说，系统中的各个设备已经运行在了最优的组合下。简述如下：,上例说明：当A增加0.4KW和D减少1KW的情况下，冷量输出没有变化，但总能耗减少了0.6KW！,重复步骤1-5，会发现当相等的功率增量加载于每台设备而能够输出相等的系统边际冷量，此时系统效率最高！,高效能中央空调冷冻机房自然曲线的应用,NatureCurve-自然曲线在不同的冷却水出水温度下，机组都存在一个最高效率点，它们的连接线就是机组的自然曲线,高效能中央空调冷冻机房末端需求控制,DemandBasedControl-按需控制如下方式来计算建筑物所需冷量,控制策略1所有阀门的开度开度反映对冷冻水的需求，尽可能让末端的水阀都能够保持在接近全开的状态下，以最有效的方式运行，如果末端开度过大或者过小，系统进行响应。控制策略2最大，最关键，或最大负荷AHU的阀门位置及最不利压差系统稳定性更好，保证各个末端能够得到足够的水流量控制策略3仅压差控制稳定，能效低，压差值无法100%真实准确的反映末端的实际需求状况,实际应用中需要根据实际情况制定策略，尤其是改造项目，必须经过精心调试确定合适的控制策略。,高效能中央空调冷冻机房控制系统流程,高效能冷冻机房的控制已经超出了单台设备的简单控制，需要采集和集成大量参数，所以必须通过专业化的机房能源管理系统来实现实时优化控制。通用的能源管理系统需要具备如下特点。,高效能中央空调冷冻机房集成策略能源管理系统,可靠内置标准调试程序和稳定的可持续运行可复制不依赖于个人经验的平台系统可预测运行效果明确并且可以很方便进行验证透明化每一个项目都会内置节能效果测量和验证界面.冗余性可以在能效管理平台和常规控制之间任意进行切换,1号冷冻站No.1ChillerPlant,2号冷冻站No.1ChillerPlant,3号冷冻站No.3ChillerPlant,改造项目案例介绍项目概述,改造项目案例介绍项目概述,1#机房为冷冻水一次泵系统，由6台冷水机组（2台螺杆机、4台离心机离心机）作为冷源，同时供应一期的办公空调系统和工艺空调系统（负荷相对比较平稳），冷冻水先通过机房集/分水器，再到末端的集/分水器,空调冷冻水和工艺冷冻水采用共管系统。,改造项目案例介绍项目概述,2#机房为的冷冻水二次泵系统，由5台冷水机组（2台活塞机、1台离心机、2台离心机）作为冷源，主要供应二期的工艺空调系统（负荷波动较大）。冷冻水一次泵保证机组内循环，冷冻二次泵通过加压后送到末端。冷却水循环泵夏天将冷却塔送到水箱，冷却泵负责将水池里的冷却水送到冷冻机组和工艺设备，。,4#机组效率0.4781.025,3#机组效率0.5880.782,5#机组效率0.6090.829,2#机组效率0.7051.223,1#机组效率0.7821.285,蓝线曲线：冷水机组制冷量(RT)绿色曲线：冷水机组效率（kw/RT）,改造项目案例介绍1号站测试数据,冷却塔理想出水温度,冷却塔出水温度,改造项目案例介绍1号站测试数据,改造前1#机房COP1.35,改造前2#机房COP1.33,改造项目案例介绍改造前机房全年能效比,ReduceLoads降低负荷,UseEfficientTechnology采用高效设备,ProvideControls提供控制,改造项目案例介绍节能方案总体设计思路,部分空调主机已运行约20年，1#冷冻站的1#机组所用冷媒R11早已被要求停止新灌装，且该机组制冷效率低下。2#冷冻站的3#及4#机组为活塞式制冷机，额定制冷效率仅为3.27。经测试，所有机组的制冷量都有不同程度的衰减,节能改造措施1高效冷水机组更换,在1#机房和2#机房中，共有30台不同厂家的水泵，且水泵入役时间不同，用途不同，厂家不同，效率不同。还存在1次泵系统和二次泵系统，情况复杂。经过多年的运行，水泵的工作状态点发生了很大的偏移，水泵的实际运行效率经过实测已经较低：,节能改造措施2高效水泵更换,改造项目案例介绍1号站测试数据,1#机房,节能改造措施2高效水泵更换,节能改造措施3冷冻水系统管路优化,通过优化控制，最大化冷水机房的效率,机房群控系统的功能：15%左右的综合能耗节省基于模糊控制的最优化策略基于多种系统结构和配置的最佳经验应用最优冷水机组负荷分配结合机组效率曲线，使机组始终运行在最优效率区间实时掌握冷机参数变化，自适应调节系统阀门开度先进的报表功能（线性/饼形显示），能耗与效率尽在掌握集中监