办公楼空调能耗管理系统.docx

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办公楼空调能耗管理系统

办公楼空调能耗管理系统

目录

一．概述1

二．项目介绍3

三．系统分析及设计5

1.空调能耗计量及管理整体系统5

2.末端风机盘管设计分析7

3.新风机组及空调机组分析12

4.冷热源系统分析14

四．设备清单14

一．概述

2008年4月1日，新修订的《中华人民共和国节约能源法》正式施行，首次在法律层面明确规定：

“国家实行节约资源的基本国策，实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略”。

国家实行节能目标责任制和节能考核评价制度，将节能目标完成情况作为对地方人民政府及其负责人考核评价的内容。

省、自治区、直辖市人民政府每年向国务院报告节能目标责任的履行情况。

加大制定有关的节能国家标准，对落后的、耗能过高的用能产品实行淘汰制度。

2006年8月6日，“国务院关于加强节能工作的决定”，重点抓好构建筑物和采暖、空调系统节能改造以及办公设备节能。

2007年9月29，关于发布《节能减排全民科技行动方案》的通知加强对适合我国国情的节能降耗技术、新能源开发利用技术等关键技术研究，开展节能减排技术推广普及。

住房和城乡建设部颁布的《公共建筑室内温度控制管理办法》（2008年7月1日起施行）

来自建设部的统计数据显示：

我国既有建筑近400亿平方米，其中95％以上是高耗能建筑，同时，

我国每年新建房屋面积约20亿平方米，80％以上亦为高耗能建筑。

空调消耗能耗占社会总能耗的比例高达19．5％，

针对空调能耗的计量和节能措施直接影响整体降低能耗的目标。

通过对空调能耗系统计量和管理，以实现对空调节能控制。

二．项目介绍

工程名称：

南京某办公楼中央空调工程

工程地点：

南京市

项目简介：

本项目为南京某办公楼中央空调工程，该建筑是集办公、会议、展厅为一体的综合大楼。

该综合楼地上六层，高度为23.3米，地上空调面积约3395㎡。

室内为舒适性空调设计，建筑室内设计冷负荷约为487kW，热负荷约为340kW。

拟采用清华同方地源热泵模块机组进行夏季空调供冷，冬季采暖。

2、设计说明

a）室外计算参数

夏季：

空调室外计算干球温度：

35℃

空调室外计算湿球温度：

28.2℃

冬季：

空调室外计算干球温度：

-7℃

空调室外计算相对湿度：

75%

b）室内计算参数

房间名称

夏季

冬季

空气温度℃

相对湿度%

空气温度℃

相对湿度%

会议室

22-28

45-65

18-24

30-60

一般办公室

22-28

45-65

18-24

30-60

3、系统方案

主机选用地源热泵模块机组，夏季将室内的热量提取出来，释放到土壤中去，给建筑提供空调；冬季，提取浅层地热中的能量释放到建筑中去，给建筑提供采暖。

根据建筑使用特点，空调系统方案拟采用地源热泵模块机组+风机盘管+新风的空调系统。

各层功能房间末端设备采用卧式暗装风机盘管形式，由送风管路送至室内，送回风口可配合室内装修采用方形散流器方形送风口，气流组织为上送上回或侧送上回的方式。

水管路系统采用立管同程、水平管异程结合的设计形式，在每层的供回水的总干管上设置平衡阀，保证水量均匀分配。

冷冻水系统拟采用三台空调循环水泵，两用一备；室外地埋系统拟采用三台地源循环水泵，两用一备，具体规格参见工程预算表。

主机安装位置：

考虑机房面积及使用空调设备数量，地源热泵主机全部放置于屋顶。

三．系统分析及设计

1.空调能耗计量及管理整体系统

中央空调一般是以水为介质，将能量在用户末端和能量中心进行交换以实现集中供冷（或供热）的空气调节系统。

中央空调是集中供能和分散使用，如果分散使用的付费主体不同，就要涉及到费用分摊的问题，

中央空调最简单的计费方式就是按面积分摊，这种不合理的收费方式引起人们对空调的浪费使用，出现“不用白不用的”，“用的少，亏的多”现象，加剧能耗的浪费。

同时因为大量能耗的浪费，让环境温差过大引起其他不舒适的问题。

能量“商品化”，按量收费是市场经济的基本要求。

中央空调要实现按量收费，必须有相应的计量器具和计量方法，按计量方法的不同，目前中央空调的收费计量器具可分为直接计量和当量计量两种形式。

直接计量

直接计量形式的中央空调计量器具主要是能量表。

根据能量守恒原理，中央空调对空间的热交换量与其介质中的能量变化量相等，能量表就是通过直接计量中央空调介质（冷冻水）的能量变化量来实现对中央空调的量化的，其工作原理是依据物质的热交换能量计算热力学公式Q=∫cΔTV=∫c（T2-T1）qt。

（能量表）由带信号输出的流量计、两只温度传感器和能量积算仪三部分组成，它通过计量中央空调介质（冷冻水）的某系统内瞬时流量、温差，由能量积算仪积分计算出系统的热交换量。

这种中央空调计费方式原理明确，结果直观，易於理解。

由於它要计量多个参数，特别是中央空调系统的大流量小温差环境，对能量表的温差的精度要求较高，所以其生产成本较高，同时改变中央空调的系统设计和要求水质，普遍采用受到制约，主要用在分层、分区的中央空调计费上。

目前以能量表来实现中央空调的计费技术虽比较成熟，但其应用成本太高，主要应用在主管计量。

当量计量

中央空调计费系统（有效果计时型）根据中央空调的应用实际情况，首先检测中央空调的供水温度，只有在供水温度大于40℃（采暖）或小于12℃（制冷）情况下才计时，然后检测风机盘管的电动阀状态（无阀认为常开）和电机状态（确保用户在“使用”）进行计时（计量的是用户风机盘管的“有效果”使用时间），同一型号的风机盘管的各个档位的能耗和不同型号的风机盘管的能耗比例参见国家标准。

和通过计费管理软件以这些数据为基础进行合理的计算得出“当量能量”的付费比例，才能作为收费依据。

通过采用计时计费的方式将中央空调的使用由“供多少用多少”到“用多少供多少”这种质变的实现提供了基础，体现了按需使用、按用量收费、“多用多付，少用少付”、“用多少付多少”的基本收费原则。

这不仅可以使物管部门在收费问题上有据可依、减轻了物业管理工作量，提高了物业管理公司的工作效率，同时，提高计费工作准确性、合理性，还可以引导用户树立正确的消费观念，促使用户节约能源，减少中央空调系统的工作负荷，延长设备的使用寿命，降低运行费用，达到减负增收的双重效果。

2.末端风机盘管设计分析

计量功能：

主管用能量表

风机盘管末端采用联网温控器进行当量计费

控制功能：

采用联网温控器，现场控制和管理中心统一管理控制

用联网型温控器可以实现由控制中心对风机盘管的工作状态进行控制，在写字楼和政府的办公楼采用温控器可以实现定时启停风机盘管，可以由控制中心强制设定房间温度，从而实现最大程度的节约能耗。

温控器依据设定的工作状态、风速及温度，根据当前的环境温度，控制中央空调末端风机及电动水阀的开关，从而达到控制室温的目的。

联网型温控器可以实现联网，上位机可以实时读取温控器的状态，同时可以改变温控器的状态；同时温控器之间还可以实现群控功能，即一个温控器可以控制其同一区片内的温控器。

温控器

功能

温控器开、关控制；设定室内温度；显示室内温度；

手动或自动控制风机三速；自动风状态显示实际工作风速；

制冷、制热及通风模式设定；现场设置风机是否受控；

柔色背光功能，方便夜间使用，能够外接感应型号

可在控制中心设定和控制盘管工作状态；进行现场锁定等功能

时钟功能；提供定时开/关机功能，简化日常操作；睡眠功能；

能够温度校准功能；标准盒安装，美观大方，配合装修

提供多种节能管理模式，可以由外部设备触发或控制中心启用

本地显示电动阀在各档的运行时间；精确统计空调实际使用状态，提供更合理、更灵活的空调计费方式

联网结构

联网风机盘管系统结构如下图所示：

每32个（最多可扩充至56个）温控器通过总线连接在集中器上（温控器网关），进而联入LonWorks楼宇自控系统中。

采用集散系统,现场控制域内的通讯总线为无主式的,点对点同层通讯；结构直观简单，使用快捷、方便；

图形软件：

现场仿真显示温控器的状态，用户可随时任意选择需要温控器

监控系统人机界面：

图形化显示及操作、动态的工况显示、弹出式声、图报警、完整的历史记录。

报表数据图表合一：

提供监控状态记录查询功能，查询记录经过滤形成报表输出，生成条形图、饼形图，线性图等。

实时监控：

通过智能控制器通讯接口，实时监控空调的运行状态参数，并可远程设置与开关空调。

通过电脑对中央空调的主机和管道系统设备的各类参数进行远程集中监控，如温度、湿度、压力、电流、开关信号等。

远程控制：

配合相应的软硬件，可以通过电脑对设备进行远程控制，实现设备管理的自动化、合理化、提高效率，节约维护成本。

历史存储：

各类参数可作为历史记录存储在数据库中，以供后期查询，分析，统计。

存储时间，状态，可根据用户需要自定义设置。

集中监控：

对设备环境进行集中监控，在无人值守的环境下保证设备的正常运行。

可利用网络在不需要人为干预的区域另行架设观视点。

现场仿真：

以现场配置图为背景，实时显示各监控点之数值与状态。

并可点选查看详细资料。

监控点位置及对应设备可根据现场实际要求自定义。

走势曲线：

根据历史存储记录，可以自动生成各监控参数的历史运行曲线，并可打印于打印机上或令存为图片文件保存。

实时警报：

当监控点设备发生故障时，计算机透过音效卡与音箱发出警报声，并在屏幕上闪烁红色警报标志。

通过设备状态表显示颜色，通知工作人员故障设备地址以及运行参数。

数据重构：

对系统需要的项目指标进行确认的功能。

利用该功能，用户可以选定拟建数据库的指标项。

如果具有特殊要求，可以对指标进行修改、添加，从而满足了用户灵活构库的需要。

复合查询：

用户可设置多个查询条件，查找目标信息。

节能运行：

系统根据用户设置开关设备要求，自动切入节能运行状态

准确的实时启/停次序及提供特别启停操作

全部启/停设备：

系统可以根据用户需要全部启动或停止所有设备

数据输出：

所有表格数据，查询结果均可输出为Excel　文件。

密码保护：

多位操作人员安全管理密码LOGIN功能。

运行计费：

系统保存每个监控点开机时间，可作为计费参数。

区域管理：

系统根据用户需要可设置监控点区域，分区管理，提高系统利用率。

。

3.新风机组及空调机组分析

1.计量采用能量表

2.控制功能；采用DDC直接联入监控管理系统。

新风系统作为大楼的重要组成部分，主要新风机组组成，每台机组可由控制器实现自动控制，使楼内的房间及公共区域的温度保持在要求的范围内，同时达到管理方便、节省能源、延长设备使用寿命的目的。

新风机组控制原理图

监控内容

楼宇自控系统具体监控内容包括：

·监测

监测风机的手/自动状态、运行状态和故障状态

监测风机累计运行时间，定时发出检修提示信号

-

监测过滤器阻塞状态，提醒操作人员及时清洗

-

监测送风温度，监测盘管防冻报警

·控制

-

定时控制：

按预先编排的时间假日程序控制机组启停

根据送风温度与设定值的偏差，通过PID运算，调节电动水阀的开度，保持送风温度在设定范围内

防冻开关报警进行连锁控制

新风风阀、风机和水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀及水阀，风机启动前，延时自动打开风阀；防冻报警联锁控制

新风机组的控制过程说明：

送风温度控制：

根据送风温度与设定温度，对冷/热水阀的开度进行PID（线性、连续模拟）调节，从而控制送风温度。

在夏季工况时，当送风温度高于设定值时，调节水阀开大；当送风温度低于设定值时，调节水阀开小。

在冬季工况时，当送风温度高于设定值时，调节水阀关小；当送风温度低于设定值时，调节水阀开大。

使送风温度始终控制在设定值范围内。

联锁控制：

新风风阀与风机和水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀及水阀，风机启动前，延时自动打开风阀。

防冻开关报警打开阀门大限，停止风机，关闭风阀。

在空调机组中安装防冻报警传感器，DDC控制器一旦检测到表冷器的温度接近设定的极限值，即向控制室的工作站发出警报，同时关掉风机、关闭风阀、打开水阀，以防冻裂表冷器的盘管。

每台新风机组的过滤网处均设有压差开关，由此来测定过滤网是否淤塞，此信号通过DDC控制器反映在中央控制器中，在中控室工作站上提示并打印，通知维护人员进行清理。

监测设备的手/自动状态、运行状态及故障状态。

编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间。

4.冷热源系统分析

1.计量采用能量表总管计量

2.控制系统，采用地源热泵系统自动控制系统，提供OPC通信接口。

进行数据交换

四．设备清单

1.软件-管理中心网络适配器

2.DDC—

3.联网温控器及温控器网关

4.能量表及能力表网关

5.冷热源系统接口

6.各类传感器