广州军区武汉总医院中央空调改造方案.docx
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广州军区武汉总医院中央空调改造方案
广州军区武汉总医院
中央空调能源管理控制系统方案
国网湖北节能服务有限公司
二0一四年六月五日
技术方案
第一章总论
1.1项目概况
广州军区武汉总医院位于武汉武昌区，建筑面积为156840m3，为省重点三级甲等医院，共有2000余张病床。
本次改造中央空调系统采用二管制一次泵变流量系统，包括外科楼、专科楼、综合楼，主要负责医院住院病、门诊、办公等的舒适性空调。
原系统采用全人工操作，水泵、主机等设备实施了有限的节能措施。
1.2技术方案编制依据
1.1、公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）
1.2、全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇（2007）
1.3、湖北省公共建筑节能设计标准（DB33-1036-2007）
1.4、智能建筑设计标准（GB/T50314-2000）
1.5、智能建筑工程质量验收规范（GB/50339-2003）
1.6、中国民用建筑设计规范（JGJ/T16-92）
1.7、中国采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003）
甲方提供的设计任务书及方案确认书
其它相关国家设计规范、规定等
1.3项目背景及建设必要性
广州军区武汉总医院中央空调采用二管制一次泵系统，本方案对其进行了能源管理改造分析，对机房设备采用高效冷冻机房节能控制系统，代替原机房冷冻机房的手动的控制方式，可以实现如下效果：
1、管理控制功能提升：
自动优化控制，实现了全自动控制，远程访问，实现几个机房设备统一管理，大大降低了现场人员的操作强度，降低了故障率，提高了设备的运行寿命。
2、经济效益：
广州军区武汉总医院中央空调采用“中央空调能源管理控制系统”后，每年中央空调系统可以节约费用节能率达23.3%以上，以实现220.7万元以上节能量。
3、环境效益：
每年可以节省917吨标煤，减少2384吨CO2排放。
4、安全等级提升：
水泵低频启停和运转，电机的寿命延长，减少了对电网的冲击，设备的故障率降低，维修成本降低。
5、实现电网错峰控制功能。
第二章项目建设条件
2.1地理位置
武汉市武珞路627号。
2.2施工环境
室内外施工。
第三章项目建设方案
3.1项目改造内容及措施
1、在工程部值班室设置一个能源管理控制中心DC-PC，分别与设置在机房现场的智能工作站DCUSACADA800进行远程通信，实现二楼及三楼空调制冷主机、水泵、阀门等设备的统一远程智能管理和节能优化控制。
<改造前>
<改造后>
2、广州军区武汉总医院空调末端冷冻水都是通过分、集水器分出多（4-5）个主支管供冷冻水，有明显的大供应环路。
由于流体的管路特性及空调的负荷特性造成区域间的冷量分配不均，高层及不利区得不到足够的流量而需要把总流量加大，造成总流量的浪费。
利用DCUSCADA800中央空调能源管理控制系统多区域冷量均衡分配节能控制技术及中央空调冷热量模糊预判断节能控制技术进行冷量平衡分配控制，从而实现中央空调的节能控制。
<改造前>
<改造后>
3、出、回总管路及环路间的负荷随时变化，通过旁通阀节能效果不明显，存在着冷量的浪费，建议利用DCUSCADA800中央空调能源管理控制系统旁通阀控制策技术，实现节能控制。
4、在冷冻水系统相应位置设置温度传感器、压力传感器。
结合DCUSCADA800中央空调能源管理控制系统专业技术，对冷冻泵进行变流量控制（需要水泵变频控制），控制冷冻水流量及冷量，改变小温差大流量浪费水泵能耗现象，达到节能的目的。
<冷冻水、冷却水进出水温差很小，造成小差大流量现象，浪费水泵能耗>
5、在冷却水系统相应位置设置温度传感器、湿度传感器，以提高空调整体COP值为目的，利用系统模糊预判断原理，自动寻求某一负荷下最佳空调工况时所对应的冷却水回水温度作为控制目标，通过变流量控制（需要水泵变频控制）达到冷却水系统节能的效果。
6、在空调冷冻水系统相应位置设置温度传感器和流量传感器。
对冷水机组阀门进行现场控制，结合DCUSCADA800中央空调能源管理控制系统基于主机高能效的主机群控技术实现主机工况优化及主机加减机节能控制。
7、采集空调系统湿球温度，以最佳冷却水回水温度和冷却水出水温度的差值为控制目标，通过调节冷却塔风机的风量和冷却塔风机的台数达到最佳节能效果。
8、在机组的冷冻机房现场设置智能工作站DCUSCADA800，实现冷源部分温度、压力及流量、冷量等参数的监测，利用专用节能控制软件实现空调主机、冷冻泵、冷却泵、电动碟阀以及电动调节阀的智能管理及节能优化控制。
3.2技术原理
本中央空调能源管理控制系统是对整个中央空调系统多环节进行能量平衡调节的控制系统，控制系统通过对中央空调系统各种变量（温度、压力、流量）的监测，利用设置在现场的智能管理控制器、节能优化控制器及能量均衡控制器，从中央空调的整体能量平衡出发，寻求对主机、水泵、冷却塔、相关阀门的整体协调控制，科学的实现变负荷情况下中央空调系统的高效率运行，达到最佳的节能效果。
3.3初步确定的主要设备选型
项目名称:
广州军区武汉总医院空调节能改造日期：
2014年/6月26/日
冷热源机房能源管理设备
序号
设备名称
型号
单位
数量
备注
1
冷热泵自适应节流仪
DCF-**C
套
4
一个控制柜对应一台水泵
2
冷热泵自适应节流仪
DCF-**Q
套
4
一个控制柜对应一台水泵
3
冷热泵自适应节流仪
DCF-**R
套
2
一个控制柜对应一台水泵
4
模糊能效柜（冷热源）
DCUSCADA800-1
套
2
5
主机智能改造设备及工程
套
1
6
温度传感器
套
14
西门子
7
压力传感器
套
4
HUBA
8
流量传感器（DN400）
FFM-DN400
套
1
富沃德
9
流量传感器（DN300）
FFM-DN300
套
1
富沃德
10
室外温湿度传感器
QFA317+AQF3100
套
1
西门子
11
冷量平衡调节阀
套
10
搏力谋
13
能源管理中心
DC-PC
套
1
3.4合同期内运行维护承诺
1、系统设计年限15年。
2、若业主采用全资购买模式，业主只需每年支付工程总投资额的8%作为维护费用。
3、若业主合同能源管理模式，第1-5年由节能公司免费维保；第6-15年业主只需每年支付全资购买模式下，工程总投资额的8%作为维护费用。
第四章项目节能效益分析
4.1项目能耗基准线的确定
1、广州军区武汉总医院现有中央空调设备配置情况：
序号
设备名称
设备功率
数量
备注
外科楼冷源系统设备
1
开利水冷离心主机
制冷量：
3164kw
功率：
587kw
2
冷水机组；平时开启一台主机，高负荷开启二台主机。
2
开利水冷螺杆主机
制冷量：
1392kw
功率：
279kw
1
3
冷冻循环水泵
75kw
3
并联连接，工频运行，手动切换。
30kw
2
4
冷却水循环泵
75kw
3
并联连接，工频运行，手动切换。
45kw
2
5
采暖循环水泵
55kw
3
并联连接，工频运行。
序号
设备名称
设备功率
数量
备注
专科楼冷源系统设备
1
开利水冷螺杆主机
制冷量：
1071kw
功率：
194kw
2
冷水机组；平时开启一台主机，高负荷开启二台主机。
2
冷冻循环水泵
37kw
4
并联连接，工频运行，手动切换。
3
冷却水循环泵
37kw
4
并联连接，工频运行，手动切换。
4
采暖循环水泵
30kw
3
并联连接，工频运行。
序号
设备名称
设备功率
数量
备注
综合楼冷源系统设备
2
开利水冷螺杆主机
制冷量：
1510kw
功率：
266kw
3
冷水机组；平时开启一台主机，高负荷开启二台主机。
3
冷冻循环水泵
37kw
4
并联连接，工频运行，手动切换。
4
冷却水循环泵
55kw
4
并联连接，工频运行，手动切换。
5
采暖循水泵
30kw
3
并联连接，工频运行。
2、机房设备能耗情况：
中央空调制冷运行时间为每年5月初至10月底，每年运行6个月左右，每天按负荷情况开启主机台数和时间；采暖运行时间为每年11月底至次年3月初，每年运行4个月左右，每天按负荷情况开启主机台数和时间；无自控系统，主机、水泵及阀门均为手动开关调节。
我们按照ARI统计的中央空调每年运行的典型时间将机组的开机时间分割为：
制冷情况
月份
5月
6月
7月
8月
9月
10月
每月开启天数
10
20
31
31
20
15
每天开启时间
18
20
24
24
24
20
采暖情况
月份
11月
12月
1月
2月
3月
每月采暖天数
10
20
31
28
25
每天采暖时间
18
20
24
24
20
2.1外科楼能耗情况：
机房设备制冷期能耗：
（单位，电：
kw/h）
月份
5月
6月
7月
8月
9月
10月
主机能耗
52830
134717
515443
515443
253584
73962
水泵能耗
22500
40500
167400
167400
72000
27000
冷却塔
2250
4050
16368
16368
7200
2700
采暖期能耗：
（单位，电：
kw/h，天燃气：
m3）
月份
11月
12月
1月
2月
3月
锅炉耗气
19440
61200
133920
120960
25920
水泵能耗
9900
22000
81840
73920
9900
主机年耗电量：
154.6万度
水泵年耗电量：
69.4万度
冷却塔年耗电量：
4.9万度
锅炉年耗气量：
36.1万立方米
2.2专科楼能耗情况：
机房设备制冷期能耗：
（单位，电：
kw/h）
月份
5月
6月
7月
8月
9月
10月
主机能耗
20370
49761
202070
202070
83808
24444
水泵能耗
11100
19980
110112
110112
35520
13320
冷却塔
1125
2025
11160
11160
3600
1350
采暖期能耗：
（单位，电：
kw/h，天燃气：
m3）
月份
11月
12月
1月
2月
3月
锅炉耗气
8640
27200
59520
53760
11520
水泵能耗
5400
12000
44640
40320
5400
主机年耗电量：
58.3万度
水泵年耗电量：
40.8万度
冷却塔年耗电量：
3万度
锅炉年耗气量：
16.1万立方米
2.3综合楼能耗情况：
机房设备制冷期能耗：
（单位，电：
kw/h）
月份
5月
6月
7月
8月
9月
10月
主机能耗
27930
68229
356227
356227
127680
35910
水泵能耗
13800
24840
136896
136896
44160
16560
冷却塔
1125
2025
11160
11160
3600
1350
采暖期能耗：
（单位，电：
kw/h，天燃气：
m3）
月份
11月
12月
1月
2月
3月
锅炉耗气
12960
40800
89280
80640
17280
水泵能耗
5400
12000
44640
40320
5400
主机年耗电量：
97.2万度
水泵年耗电量：
48.1万度
冷却塔年耗电量：
3万度
锅炉年耗气量：
24.1万立方米
广州军区武汉总医院中央空调系统每年冷热源总能耗按每度电均价0.9元，每立方天燃气均价4元计算，则三个机房年费用大约为736.6万元。
4.2节能量预测
通过DCU-EMPT空调能耗预测软件模拟预测:
（单位，电：
万kw/h，天燃气：
万m3）
机房
年节电量
年节气量
年节省费用
整体节能率
外科楼
69.3
5.2
83.2
23.7%
专科楼
34.3
2.3
40
25.6%
综合楼
47.9
3.4
56.8
24.7%
<注：
电，0.9元/度；气，4元/立方>
综上所述，广州军区武汉总医院中央空调采用SCADA800中央空调能源管理控制系统后，每年中央空调系统可以节约费用180万元人民币，节能量达23.7%以上。
4.3节能量计算
由甲乙双方之间就一致的检测方法，对节能改造后的系统进行检测、评估、分析节能效果。
1、检测的内容：
中央空调能源管理控制系统节能效果
2、检测的标准及方法：
基于检测前后气候与负荷相对一致的数据对比法
检测前：
用72小时连续工作，检验空调系统设备的可靠性及操作灵敏性。
72小时运行完备后，检查各电气接口是否有松动，接触不良、部件损伤等。
检测过程：
双方人员对记录的数据确认
检测时间的选取：
以历年的加权平均温度定空调节能测试的时间
3、节能量测试对象：
DCUSCADA800空调能源管理控制系统在工程应用中，其节能量为中央空调系统的整体节电量（主机、水泵）。
4、节电量测试方法：
可采用能耗比较法，即在中央空调使用的历年加权平均外界环境温度条件下，将空调系统采用与不采用DCUSCADA800能源管理控制系统交替运行相同的时间，通过电能仪表，分别对其能耗进行测试，记录和对比，通过对比计算得出节电率，然后根据其节电率，算出中央空调系统在采用DCUSCADA800控制系统后的节电量。
5、计算节能用费公式：
节电率（F）：
F＝（M2－M1）/M2*100%
未使用DCUSCADA800系统空调年能耗（M2总）：
M2总＝M1总/（1-F）
年节电量（M节）：
M节＝M2总－M1总＝M1总*（F/1-F）
年节省的费用（W）：
W＝M节*D
公式说明：
1、M1：
采用DCUSCADA800能源管理控制系统后运行空调检测时总能耗，通过电能仪表测得。
2、M1总：
采用DCUSCADA800能源管理控制系统后运行空调年总能耗。
3、M2：
按原始中央空调管理方式运行空调检测时总能耗，通过电能仪表测得。
4、M2总：
按原始中央空调管理方式运行空调年总能耗。
5、F：
节能率
6、M节：
采用DCUSCADA800能源管理控制系统后运行空调年总节能量。
7、W：
采用DCUSCADA800能源管理控制系统后运行空调年节省的费用。
8、D：
电价。
举例说明：
例：
某医院在外界温度、负荷基本一致连续两天，第一天24小时采用DCUSCADA800能源管理控制系统运行空调总能耗（M1）为8500度，第二天24小时未采用DCUSCADA800能源管理控制系统运行空调总能耗（M2）为11000度，测试后当年制冷季空调累计能耗（M1总）为250万度。
节电率（F）：
F＝（M2－M1）/M2*100%，即（11000-8500）/11000*100%=22.7%
未使用DCUSCADA800系统空调年能耗（M2总）：
M2总＝M1总/（1-F），即250万度/（1-22.7%）=323.4万度
年节电量（M节）：
M节＝M2总－M1总＝M1总*（F/1-F），即250万度*（22.7%/1-22.7%）=73.4万度
年节省的费用（W）：
W＝M节*D，即73.4万度*0.8元/度=58.7万元
所以，采用DCUSCADA800能源管理控制系统后运行空调年节省的费用为58.7万元。
6、测试条件
（1）运行的空调设备要一致
（2）运行的（开机、停机）时间应一致，且每天测试过程中，不能只在部分时间段运行，应覆盖空调系统正常运行的全部时间
（3）负荷工况应基本一致，即室外气候条件和空调负荷使用情况基本相同
（4）气候、气象条件基本一致，既被检测日温度、相对湿度基本相同
（5）运行工况应一致，即空调出水温度应一致，误差在正负1度
（6）测量仪表应一致，空调系统的电能表应为同一只表（以800系统自带的电能表为准）
注：
当测试条件差异较大时，为减小测试误差，视运行工况的差异情况在测试节能率上，加一个“调整量”，调整量有正负，调整量的正负和大小可由参与测试的各方代表商定。
7、测试时间的确定：
以苏州用户为例
根据武汉2012年制冷季每天的最高温度、采暖季每天的最低温度计算加权平均值，以此作为空调运行期的外界典型温度，利用苏州地区未来15天的气象预报情况，选取温度接近该典型温度的相邻的两天或四天（星期二到星期五）作为检测时间。
具体数据如表：
加权平均温度测算
节能测试时间确认
4.3节能效益
4.3.1节约能源开支效益
1、经济效益：
该中央空调机房全年可节约电151.5万度，节约天燃气10.9万立方。
以目前平均电费费率0.9元/度，天燃气费率4元/立方。
每年可节省费用180万元，整体节能率为24.4%。
并且随着开机率和电价的增加，节能量每年还会增加。
2、控制功能提升：
自动优化控制，实现了全自动控制，大大降低了现场人员的操作强度，降低了故障率，提高了设备的运行寿命。
3、安全等级提升：
水泵低频启停和运转，电机的寿命延长，减少了对电网的冲击，设备的故障率降低，维修成本降低。
4.3.2社会效益
1、环境效益：
每年可以节省742吨标煤（火电煤耗按404g/kWh计算），减少1929吨CO2排放。
第五章项目实施和组织管理
5.1项目实施条件
包括施工主要机具、施工场地条件和施工场地规划的设想；提出施工用电、施工用水、施工用气（汽）等引接方案以及利用地方建筑材料的设想。
5.2项目实施计划
1、现场施工的准备
中央空调智能管理及节能优化系统设备现场施工的准备工作，主要包括施工现场勘察、施工组织设计、工程材料采购、施工队伍选择、施工技术交底及安全教育等。
现场勘察
现场勘察的目的，是依据工程施工图纸核实现场情况是否与施工图一致，是否具备安装条件。
现场勘察应注意以下内容：
确定智能管理及节能优化系统设备机柜的安装位置。
根据施工图上的机柜数量及尺寸，测量安装位置是否满足安装规范及设计要求；
确定桥架安装位置；
确定观察走向和位置；
确定空调主机、冷冻水出入口管路上传感器的安装位置；
确定冷冻水供水总管（或分水器、集水器）上传感器的安装位置；
了解水泵供电线路及控制方式；
查看水泵的额定电流、电压、转速和转向；
核实水泵的流量和扬程等
通过现场勘察，确认设计图中的各项技术要求是否实现，如不能实现，需进行哪些调整和更改才能满足要求，及时与设计单位或设计师进行沟通，就现场的更改取得一致意见。
2、设备的现场安装
中央空调智能管理及节能优化系统设备的现场安装，涉及到智能控制柜、智能控制箱安装、桥架安装，线缆敷设、传感器安装等施工作业。
机柜、桥架、线管的安装
按照施工工艺要求，工程量最大的、施工周期长的系统优先安排施工。
施工作业一般按“先地下、后地上，先高空、后低空”的顺序进行；安装工序一般分为预埋、支挂件加工、桥架架设、低盒、转接盒安装、线管安装、线缆敷设、设备安装、设备连线、技术调试的顺序进行安排施工，各工序之间均有严格的管理措施和质量检验措施，以保证施工进度要求和工程质量。
机柜安装工艺流程：
机柜定位→机架制作及安装→机柜开箱检查→机柜搬运→机柜固定就位→内部清扫。
桥架安装工艺流程：
定位划线→支架制作安装→桥架安装→管线安装。
3、设备的系统调试
系统调试是中央空调智能管理及节能优化系统设备工程实施的最后工序，也是实现系统使用功能和技术指标的重要阶段。
系统调试工作技术性强，环节复杂，通常先逐个子系统进行调试，然后进行系统综合调试。
调试流程如下：
工程期间调试：
分别对各个温度传感器、流量计、压差传感器、计量装置等进行调试。
子系统调试：
分别对冷冻（热）水泵智能控制、冷却水泵智能控制、空调主机控制接口等进行调试。
系统综合调试：
对控制系统各项控制功能与管理功能进行逐项调试。
系统试运行：
系统综合调试结束后，由控制系统控制中央空调系统试运行。
系统性能与功能测试：
系统试运行正常后，对控制系统的技术性能和功能进行测试。
4、业主方的协助
4.1、提供改造过程中需求的电源
4.2、提供主机自控接口
4.3、原先的变频软起控制柜本次改造我们要利用起来
4.4、业主方需为本系统连通网络，为我公司远程维护需要
5.3项目管理和施工组织
1、项目进度管理
序号
设备或系统
人数
工作经验
计划完成日期
1
传感器安装
2~3
≥3年
10天（合同生效后10日内）
2
阀门安装
2~3
≥3年
10天（合同生效后25日内）
3
设备生产
5~8
≥4年
40天（合同生效后45日内）
4
设备安装
2~3
≥3年
10天（合同生效后55日内）
5
接线
2~3
≥3年
10天（合同生效后65日内）
6
系统调试
1~2
≥5年
安装接线完成后25天内
7
总工期
约90天（现场施工工期约60）
其中第1、2步骤部分工段可能会影响业主使用设备，其它步骤业主可以正常使用设备。
2、人员组织安排
总设计师
从事该系统设计制造6年
项目工程师
从事该系统设计3年
工程师助理
从事该系统调试1年
安装
从事该系统安装7年
项目监管
从事该系统7年
商务方案推荐
第一章本项目方案投资费用分析
该节能项目投资模式有两种：
用户合资购买模式和合同能源管理模式。
一、用户全资购买模式费用分析
由我公司向医院提供一套节能项目方案，包括技术支持、设备、施工、调试、操作培训及后续维护等业务，由医院按采购的方式达成合作。
1、支付方式
合同签订后，甲方支付给乙方30%预付款。
设备到工地现场后，甲方向乙方付至合同总价80%的工程款。
系统整体安装调试验收合格后，甲方向乙方付至合同总价100%的工程款。
2、项目报价
1）、外科楼报价
序号
设备名称
型号
数量
单价
总价
1
冷冻泵自适应节流仪
DCF-75C
1
71840
71840
2
冷冻泵自适应节流仪
DCF-30C
1
41770
41770
3
冷却泵自适应节流仪
DCF-75Q
1
71840
71840
4
冷却泵自适应节流仪
DCF-45Q
1
47015
47015
5
采暖泵自适应节流仪
DCF-55R
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