三一重工中央空调节能方案 1Word文件下载.docx

三一重工中央空调节能方案 1Word文件下载.docx

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1.7.7.公共区域灯光节能18

1.7.8.延长灯具寿命19

1.7.9.潜在价值回报19

1.8空调末端风机盘管节能的管理手段概述19

1.8.1.浪费产生的原因19

1.8.2.时间控制节能20

1.8.3.精确控制节能20

1.8.4.节省人力20

1.8.5.延长设备寿命21

第二章本现场概况21

2.1现场调查表21

2.2运行情况概述22

第三章现场能源使用存在的问题和节能方案22

3.1在能源上可改进的方面22

3.2适用的节能手段23

3.3预期的节能效果和整体报价24

3.4投资和回报分析24

3.5节能应用的基本措施25

3.5.1末端变风量节能25

3.5.2合理确定被控区域的运行参数25

3.5.3充分利用室外新风25

3.5.4采用大温差送风25

3.5.5用余热代替电加热器加热26

3.5.6减少系统运行的漏风量26

3.5.7提高系统的自控水平26

3.5.8利用空调设备进行节能26

3.6变流量节能实现方法27

3.6.1中央空调系统模型27

3.6.2变流量节能控制思路27

3.7优化控制方案28

3.7.1方案的提出28

3.7.2技术方案框图28

第四章中央空调系统节能的实施方式30

4.1中央空调系统节能的执行对象30

4.2中央空调节能工程的合作模式30

第一章中央空调节能的概况

1.1概述

三一重工是著名的机械生产企业，自1994年成立以来，三一重工以年均50%以上速度增长，目前已经发展为中国最大、全球第五的工程机械制造商，也是全球最大的混凝土机械制造商。

三一重工业务和产业基地遍布全球，在国内北京、长沙、上海、昆山、乌鲁木齐等地建有产业园，在印度、美国、德国、巴西建有海外研发和制造基地。

三一工业城公司产品包括混凝土机械、挖掘机械、起重机械、桩工机械、筑路机械，其中泵车、拖泵、挖掘机、履带起重机、旋挖钻机等主导产品已成为中国第一品牌，混凝土输送泵车、混凝土输送泵和全液压压路机市场占有率居国内首位，泵车产量居世界首位。

本方案涉及三一重工所用中央空调。

我们通过现场走访、测量，并结合节能原理进行分析，提出节能建议。

1.2中央空调的能源消耗状况和节能的意义

建筑能耗是一个国家总能耗的重要组成部分，约占全国总能耗的25%，其中建筑空调、采暖的能耗占全国的10%~15%。

特别是公用建筑，其耗能约占建筑能耗的50%，且由于其公用性质，关系到国计民生，其能耗成本比较敏感，在提倡节能减排的今天，公用建筑的节能问题日益受到重视。

在公用建筑中，由于季节的变化，室内较热或者较冷，为了给人们提供较为舒适的环境，需要使用中央空调调节室内温度。

随着国民经济的发展，建筑的大量兴建，公用建筑规模逐渐增大，中央空调的能耗也越来越大，不得不考虑节能问题。

在建筑的能耗中，中央空调占据一个非常重要的位置，能耗数量十分可观，以下是某公用建筑的能源消费构成：

图1某建筑能源消费的构成

由上图可见中央空调在公用建筑中几乎占据了一半的能源。

其主要原因是中央空调涉及的室内空气的体积庞大，调节空气的温度所需的能源就比较多。

随着人们对生活质量的要求越来越高，以及全球变暖的趋势、恶劣天气的增多，对中央空调的运行需求将会增加。

但另一方面，中央空调的能耗较大，且能源价格有上升趋势，使得业主的运行成本有逐年上升的趋势。

这两者形成了一对矛盾，如何在保证舒适度和不降低服务品质的条件下降低中央空调的能耗，实现节能减排，确实是一个非常有价值的问题。

并且中央空调分布范围极广，在城市化进程飞速进行的时代，探索中央空调的节能措施，珍惜能源，减少排放，不仅能够为业主带来经济效益，而且对于节能事业的发展和整个社会的进步将会有很大的现实意义。

1.3中央空调的基本组成结构和能源消耗比例

中央空调一般由制冷机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、风机盘管、新风机、温控器等组成。

中央空调的功能简单表示如下图：

图2中央空调的功能

上图是中央空调的基本结构原理，中央空调可以用于制冷或者制热，但在某些地区可能只用于制冷，为了表述方便，我们统一称为“制冷”，并且以制冷为代表进行节能的分析。

在制冷时，室内的空气通过循环流动，将热量交换给风机盘管，并通过冷冻水泵携带到制冷机，制冷机再搬运热量，并传递到冷却水中，由冷却水泵携带到冷却塔，热量再通过冷却塔的散热作用传递到大气中去。

由于制冷作用，室内热量减少，变得凉爽；

同时，自然界的热量又会通过建筑外墙传导、门和窗的辐射和对流等方式进入室内，最终进入室内的热量与室内自身产生的热量相加，称为热负荷。

制冷系统带走的热量与热负荷之间达到平衡，室内温度维持恒定。

图3热负荷和热平衡

可见，中央空调的主要作用就是要抵消这些“热负荷”，为了实现这个目标，就需要机器运转，消耗能源。

在中央空调的全部组成结构当中，各个部件分别耗费了一定的能源，具有一定的比例。

以某公用建筑为例，中央空调各个部分消耗能源的比例如下：

图4中央空调各部分消耗能源的比例

1.4造成中央空调能耗较高的一些原因

由于设计时没有充分考虑节能、使用时没有引起重视、调节难度大、调节不及时等原因，中央空调在使用中经常存在能耗较高的问题，具体表现在：

1、“热负荷”未得到有效限制，导致工作负担重

由于建筑的封闭性能、隔热性能、管理方面的原因等，造成了环境中的热量能够大量进入建筑内部，使得“热负荷”增大，空调的负荷较重。

另外，对于季节、气候、时段、人员数量等变量没有充分引起重视，粗放式供应，在较多的时间里出现了过度供应，使得工作负担加重，能耗过大。

2、制冷机效率不够高，能耗代价大

由于设计问题、匹配问题、维护问题等原因，使得制冷机的效率受到限制，同等能耗条件下制冷量下降，或者相同制冷量的条件下能耗上升，都会造成不必要的能源消耗。

3、循环输配系统失调，导致效果差且消耗能源较多

循环输配系统包括水泵、风机、冷却塔、盘管等，对于及时传递热量具有关键作用，当循环输配系统失调时，导致两个问题：

传热不畅和循环量不匹配，最终的结果是循环输配系统的能耗过高，并且引起制冷主机效率的下降，造成浪费。

由于上述原因，通常的中央空调系统一般都具有节能优化的空间，但是不同的中央空调的问题完全不同，都需要单独调查、对症下药。

我们再将对中央空调的节能要点进行细化，并采用科技手段，实现中央空调的节能。

1.5中央空调节能的科技手段概述

对于中央空调的节能，我们理想的节能目标是：

在用户感受舒适度不变的条件下，能源费用节省15%~25%，这是一个相当具有挑战性的任务，因此我们需要借助全面的科技手段来实现。

对于中央空调的节能任务，我们将任务进行分解，划分到中央空调的各个不同部位，然后各个击破，并实现整体的协调，是一套“组合拳”。

一个中央空调系统大致可以从以下几个部位分别考虑节能方案：

图5中央空调的各种节能手段

表1节能手段的总体描述

部件名称

图片

说明

压缩机

（制冷主机）

由于压缩机的耗电量最大，因此对于压缩机节能应重点关注，从而实现压缩机（主机）本身的节能。

重点在于保证压缩机运行在较好的条件下。

冷却塔、

冷却水循环、

冷冻水循环

冷却塔、冷却水循环、冷冻水循环的能耗也较高且效率一般不高。

更重要的是它们对压缩机效率的发挥至关重要，因此它们也是重点关注的对象。

末端供冷和环境

适当的优化能够降低对冷量的需求，实现节能；

末端的优化可避免过度消耗。

管理信息系统

实时的监视和管理也是有利于节能的。

一些新技术的应用

新技术的应用将明显提高效率，但新技术使用的局限性可能会大一些（条件要求较高）。

1.6中央空调节能的管理手段概述

本章的节能主要体现在节约管理成本、延长设备使用寿命、通过技术和管理手段限制行为浪费等方式达到节约能源的效果。

1.6.1.浪费产生的原因

根据有关统计，行为导致能耗浪费为占到建筑总能耗的30%，甚至更多。

主要产生的原因如下：

人走不关空调。

（下班）；

空调夏季温度过低，冬季温度过高；

建筑物节能管理者缺位；

能耗投入严重超过实际需求。

1.6.2.合理利用能源达到节能

合理使用能源，处理好建筑用能、产能、供能、储能、节能的“五能”关系，有利于大楼整体的能源成本节约。

节能平台根据预制，对能源统一调度。

优先使用绿色能源，如风能、太阳能等为建筑供电。

其次使用城市低谷用电。

多用低谷电，既可以改善用电质量，稳定供电秩序,降低用电企业的生产成本,又可提高发、供电设备的利用率。

低谷电与高峰负荷之间的峰谷差越来越大，导致电网调峰问题日益突出。

长此下去，不仅直接影响电网的安全稳定运行，还会增加发、供电成本，降低供电可靠性，提高用电费用。

另一方面，在春秋季节和夜间，大约有40%左右电力资源处于闲置状态，严重影响了电网的安全运行和电力企业的经济效益。

以北京商业用电为例，分时电价政策为：

高峰0.983元，8:

00—11:

00,18:

00—23:

00

平峰0.623元，11:

00—18:

00,7:

00–8:

低谷0.285元，23:

00—7:

显而易见，低谷用电电价园园低于高峰和平峰用电，因此在低谷时将电能转为热量/冷量储存起来，在高峰时使用储存能源，将大大降低用电成本。

对于大楼，晚上有一定负荷，但不到白天的1/3，可用基载主机承担晚上负荷，也较适合利用低谷电蓄能。

最后利用建筑变配电，只有在绿色能源、储能不能满足大楼需要时，直接使用电网电能。

1.6.3.焓值控制降低能耗

以焓值控制为例，可实现以下功能：

焓值控制：

对每种空气源进行全热值计算，并进行比较决策，自动选择空气源，使被冷却盘管除取的冷量或增加的热量最少，来达到所希望的冷却或加热温度。

焓值就是单位质量空气含有的总热量，包括显热和汽化潜热，其中显热直接与空气温度有关，汽化潜热与湿度有关。

HysineControls的DDC内部包含成熟的焓值计算模块。

焓值控制的目的是在保证舒适度的前提下节约能源。

空气越干燥，维持在舒适温度所花费的能源越少。

在春秋季节的很多日子里建筑物需要制冷，而室外的空气比室内温度低而且更干燥（焓值低）。

在这种状况下，新风比例可以提高（经常开到100%）来提供部分或全部冷量。

在节能程序中，新风比例可以从最小新风量到100%之间调整。

通过合理利用室外新风，冷水机组的能耗可以节省10%到15%。

焓值控制的优点：

温度节能控制程序在建筑需要制冷并且室外空气温度比室内低时把新风开到最大。

这种面向温度的控制策略没有考虑湿度。

结果是当室外空气湿度大时反而更加浪费能源，或者当室外空气比较干燥时浪费了节能的机会。

焓值控制同时测量室内和室外空气的温度和湿度，根据加热/冷却室外、室内混合空气所需的能源总和来决定节能程序运行方式。

焓值控制程序可以在DDC中独立运行，也可以作为能源管理系统（EMS）的一部分。

焓值控制程序可以使业主和物业人员精确的达到节能目的，这是手动操作无法实现的。

最佳启动：

根据人员使用情况，提前开启HVAC（供热通风与空气调节）设备。

在保证人员进入时环境舒适的前提下，提前时间最短为最佳启动时间。

最佳关机：

根据人员使用情况，在人员离开之前的最佳时间，关闭HVAC设备，既能在人员离开之前维持舒适的水平，又能尽早地关闭设备，减少设备能耗。

减小再加热控制：

对于使用集中供冷、分区再加热方法进行温度控制多区单位空调系统，根据区域状态计算再加热需要量，并据此进行优化，重新设定冷冻水最佳温度（或冷盘管出口最佳温度）的控制算法，最大程度地减少冷热抵消所引起的能源消耗。

设定值再设定：

根据室外空气的温度、湿度的变化对新风机组和空调机组的送风或回风温度设定值进行再设定，使之恰好满足区域的最大需要，以将空调设备的能耗降至最低。

负荷间隙运行：

在满足舒适性要求的极限范围内，按实测温度和负荷确定循环周期与分断时间，通过固定周期性或可变周期性间隙运行某些设备来减少设备开启时间，减少能耗。

分散功率控制：

在需要功率峰值到来之前，关闭一些事先选择好的设备，以减少高峰功率负荷。

夜间循环程序：

分别设定低温极限和高温极限，按采样温度决定是否发出“供热”或“制冷”命令，实现加热循环控制或冷却循环控制。

在凉爽季节，夜间只送新风，以节约空调能耗。

零能量区域：

设置冷却和加热两个设定值，有一个既不用冷也不用热的区域，实现空间温度在该舒适范围内不消耗冷、热能源的控制。

循环启停程序：

自动按时间循环启停工作泵及备用泵，维护设备。

非占用期程序：

在非占用期编制专门的非占用期程序，自动停止一些可以停止运行的设备，以节约能源。

例外日程序：

为特殊日期、如假日提供时间例外日程序安排计划，中断标准系统处理，只运行少数必须运行的设备。

临时日编程：

如遇特殊情况可编制临时日编程，提前编制下一天的临时日程序，停止运行一些不必要运行的设备。

临时日程序优先于其他时间程序。

1.6.4.中央空调系统、供暖系统节能

节能手段：

提高室内温湿度控制精度

建筑物室内温湿度的变化与能耗有着紧密的相关性，同时保持室内湿度恒定的精度，也是建筑物内舒适度的重要指标之一。

据美国国家标准局统计资料表明，如果在夏季将设定值温度下调1℃，将增加9%的能耗，如果在冬季将设定值温度上调1℃，将增加12%的能耗。

因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。

例如我国北京目前的空调房间设定温度夏季提高2℃，就可以削减空调峰值电力负荷10%—15%，即削减大约50万—75万千瓦的电力高峰期容量需求，减排二氧化硫约2400—3500吨，二氧化碳约40万—60万吨。

经测算，如果夏季空调温度调高1℃，空调能耗可降低8%。

欧美等国对室内温湿度控制精度要求为：

温度为±

1.5℃，湿度为±

5%的变化范围。

通过对空调系统、新风系统进行智能化控制，提高室内温度控制精度，使其在建筑物负荷允许的范围内尽可能的节省能量。

目前大多数公共建筑夏季空调温度调得很低，冬季又温度过高，甚至出现“冬天穿短袖，夏天穿外套”的怪现象。

这不但浪费能源，同时舒适性很差，是导致空调病发生的主要原因。

因此，合理控制空调温度，是一项落实节约能源、保护环境、利国利民的重要措施和具体行动。

1.6.5.新风系统节能

对引进新风量进行控制

根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量，在空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于10%。

不论每人占房间体积多少，新风量按大于等于30m3/h.人采用。

但新风量取得过多，将增加新风耗能量。

在设计工况（夏季室外温26℃，相对温度60%，冬季室温22℃，相对湿度55%）下，处理一公斤室外新风量需冷量6.5kWh，热量12.7kWh，故在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有显着的节能效果。

同时在实际控制中也可以采用夜间扫风、间歇性控制等先进的策略达到良好的节能效果。

实施新风量控制的措施有以下几种方法：

1）、根据室内允许CO2浓度来确定新风量，CO2允许浓度值一般取0.1%（1000ppm）。

在人员流动且负荷变化频繁的建筑物内采取固定新风量的方式是不够精确的，因为随着季节、时间的变化以及空气的质量情况，而且室外空气中CO2浓度也是变化的，同时室内人员的变化自然对新鲜空气的需求也发生变化，所以最为合理的方式是根据室内或回风中的CO2浓度，自动调节新风量，以保证室内空气的新鲜度，控制功能较完善的建筑设备自动化系统可以满足这些控制要求。

2）、根据大楼内人员的变动规律，采用统计学的方法，建立新风风阀控制模型，以相应的时间而确定运行程序进行过程控制新风风阀，以达到对新风风量的控制，满足建筑物内部人员对空气质量的要求，提高工作、生活环境质量。

3）、在使用上述两种方法的同时，结合建筑所在当地季节气候、空气质量等特点，在能耗最低情况下引入新风，最大程度上节约减少处理新风带来的能耗。

譬如利用大部分地区昼夜温差大的特点，如冬季在中午时分，气温较高时段引入新风；

如夏季在清晨时分，气温较低时段引入新风。

在空气质量较好时引入新风亦可减少引入新风的总量，在最低能耗的条件下，达到空气质量的要求。

同时结合室外温湿度传感器、空气质量传感器等设备进行室外空气质量的实时检测，为新风引进的节能降耗提供更为科学、合理的依据。

1.6.6.空调系统节能

控制设备主要涉及设备：

空调机组、新风机组、送排风机等，节能手段：

优化启停控制

对于建筑物内那些在夜里不需要开空调的区域或房间，为了保证工作开始时环境的舒适，就需要提前对其进行预冷或预热。

另外，室内温度是惯性很大的被控对象，提前关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大，设备监控系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制，可以在保证环境舒适的前提下，缩短不必要的空调启停宽容时间，达到节能的目的；

同时在预冷或预热时，关闭新风风阀，不仅可以减少设备容量，而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。

对于小功率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法，如果使用得当，一般每一个小时风机只运行40~50分钟，节能效果比较明显。

空调设备采用节能运行算法后，运行时间更趋合理。

数据记录表明，每台空调机一天24小时中实际全负荷供能工作的累计时间仅仅2小时左右。

1.6.7.冷热源系统节能

潜在节能手段：

冷热源变流量控制

传统冷热源系统大多采用额定控制方式，相关设备启停台数、时间只能依靠现场工作人员经验控制，大多设备工作效率非常低，同时系统应变能力也比较差。

因此针对传统的冷热源系统要达到节能效果，需要多方面考虑：

1）、首先通过对“能耗大户”大功率的机电设备进行变频控制，将节能效果明显的变频技术与自控系统相结合，实现对电机能耗的监控，将大功率机电设备进行合理的按需控制。

例如当采用变频器调节水泵的转速可以方便地调节水的流量，其节能率通常都在40%以上；

2）、由于大部分中央空调系统的冷热源都是以最大负荷量设计的，但是由于每天气候情况、热源等因素的不确定性，冷热负荷始终处于改变中，可以在5%-60%范围内波动，所以在通过节能手段后，自控系统可以根据空气处理机实际运行台数和运行流量、能耗的实际工况动态调整供水泵投入运行的台数、设备运行的频率等方式，并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式，可以避免泄漏，提高控制精度，并减少不必要的流量损失和动力冗余，从而带来明显的节能效果。

据实际数据计算，节能效果在25%以上。

同时将供回水流量动态参数作为反馈量，调整冷水机组的运行工况，节能效果将更为明显。

1.6.8.节省人力的需求

由于楼宇控制控制系统采用集散式的控制管理模式，在投入使用后可以大量减少运行操作人员和设备维护维修人员，并能及时处理设备出现的问题。

在没有楼宇控制控制系统的建筑物中，设备的开关、维护及保养都需要人去操作，这样不可避免地要求配置庞大的物业管理人员，而采用了自动控制系统的后，用户可方便清晰的获得报警事件并对其进行处理，通过中央监控系统提供所有的报警记录外，还有用户自定义的报警声音提醒、报警自动跳图等功能。

所有报警信息都在记录在数据库中，以备查询或打印报表文件，同时根据条件过滤或权限设定，不同的操作员接受并处理不同的报警记录。

本系统还有强大的数据报表功能，能提供多种专业的、标准的设备运行数据报表，可以用选择的方式配置所需要表格的的形式，系统提供预置表格：

报警/事件查询、报警间隔、档案数据、点的属性、点的交叉引用等。

只需要点击相应按钮就可产生相应的报表，并可输出到指定的一台、数台或网络打印机上。

同时也将数据保存到硬盘，并可根据要求传送到其他计算机。

上述工作均由楼宇自动控制系统根据预先设计好的程序自动完成，大批的人力将被减少下来，首先节约了管理上的开支，同时也减少了由于管理众多人员所引起的一系列问题。

达到对机电设备实现优化管理，达到自动化、智能化，从而实现优化物业管理，在合理的投资下尽量提高建筑物的智能化与现代化的形象，以求最大的经济效益。

1.6.9.延长设备使用寿命

目前大多数暖通系统，为了保证能在最不利的环境情况下正常运行，在设计时设备（如制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、风机等）选型方面往往偏大。

暖通系统是一个典型的动态系统，使用过程中负荷不是均匀分布的，即使是一天中的负荷也是随时间而变化的。

过量的冗余将会造成能源的浪费，而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。

但是通过智能化改造后，自控系统运用设备监控系统的节能控制模式和算法，动态调整设备运行，可以最大程度上克服由于设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。

通过对大楼现配置的楼宇控制系统，设备的运行状态始终处于系统的监视中，楼宇控制系统可提供设备运行的完整记录，同时可以定期打印出维护、保养的通知单，这样可以保证维护人员及时进行设备保养，使设备的运行寿命加长，大大降低了整个大楼机电设备的运行费用。

1.7公共照明节能的管理手段概述

1.7.1.浪费产生的原因

根据有关统计，行为导致照明浪费为至少占到建筑总能耗的20%，甚至更多。

人走不关光灯；

照度过高；

长明灯产生的；

缺乏统一管理。

1.7.2.集中管理，减少人为浪费

现代建筑中，人为造成照明能源浪费的现象非常严重，无论房间有人还是没人，经常是“长明灯”。

智能照明系统既能分散控制又能集中管理，在建筑的中央控制室，管理人员通过远程控制即可关闭无人房间的照明灯。

每天管理人员上班开灯时间为一个小时（人员浪费）

每天管理人员下班关灯时间为一个小时（人员浪费）

平均每个回路每天少运行一个小时（时间节能）

每回路每天运行10小时计算，实际节省电力为10%

1.7.3.充分利用自然光

智能照明系统中的光线感应开关通过测定工作面的照度，与设定值比较，来控制照明开关，这样可以最大限度地利用自然光，达到节能的目的，也可提供一个不受季节与外部气候环境影响的相对稳定的视觉环境。

1.7.4.保持照度恒定

一般照明设计师对新建的建筑物进行设计时，均会考虑到随着时间的推移，灯具的效率和房间墙面反射率会不断衰减。

因此，其初始照度均设置得较高，这种设计不仅造成建筑物使用期的照度不一致，而且由于照度偏高设计造成不必要的浪费．采用智能照明系统后，虽然照度还是偏高设计，但由于可以智能调光，系统将会按照预先设置的标准亮度使照明区域保持恒定的照度，而不受灯具效率降低和墙面反射率衰减的影响，