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1、中央空調智能化節能改造設計方案書二四年三月目錄一 、中央空調節能自動控制系統11 系統設計背景12系統設計目標13系統設計依據14系統設計原則二、 系統設備說明三、 系統設計方案四、 系統點數表五、 系統報價一、中央空調節能自動控制系統11系統設計背景在工農業生產和人們的日常生活中，經常需要對一些物理量進行控制，如空調系統的溫度、供水系統的水壓、通風系統的風量等，這些系統絕大多數是用交流電機驅動的。以前由于電機的轉速無法方便調節，為了達到對上述物理量的控制，人們只好采用一些簡單的方法，如用檔板調節風量，用閥門來調節流量壓力等，致使這些系統不僅達不到很好的調節效果，而且大量的電能被檔板和閥門白白2、浪費。據統計，我國目前使用的風機、水泵大約有25%的能量是無謂消耗。因此，國家經貿委于1994年下發了763號文件關于加強風機、水泵節能改造的意見，鼓勵支持變頻節能技術在各行各業推廣使用。應用變頻器節電率一般在20%60%，另外，根據交流電機的特性，要實現連續平滑的速度調節，最佳的方法就是采用變頻調速器，變頻器是將標準的交流電轉成頻率、電壓可變的交流電，供給電機并能對電機轉速進行調節的裝置。采用變頻器進行風機、水泵的節能改造，不僅避免了由于采用擋板或閥門造成的電能浪費，而且還會極大提高控制和調節的精度，我們可以真正方便地實現恒溫空凋系統和恒壓供水系統。12系統設計目標本系統應達到根據大樓實際用3、冷負荷量自動控制主機啟動、自動控制冷凍水泵轉速、根據主機負荷量自動控制冷卻水泵轉速、冷卻塔風機轉速和啟動數量的目的，本系統可根據用戶要求自動控制房間溫度，自動調節各樓層風機的盤管閥門開度，在滿足大樓制冷和通風要求前提下依據科學的計算降低能耗25%-40%。13 系統設計依據民用建筑電氣設計規范 JGJ/T16-92采暖通風與空調調節設計規范 GBJ19-9214 系統設計原則可靠性采用集散控制系統，即將任務分配給系統中每個現場處理器，避免因單個設備損壞而影響系統整體運行。擴展性及靈活性系統具有可擴充性，以便將來系統的增加減少和更改。系統在任何地方加插現場控制器及操作終端而不影響系統運作。實用性4、及方便性系統可容納大廈內空氣調節的不同需要，實現對能源的管理和環境的控制，以實用為目標。開放性系統采用開放性結構，除分站和子站之間的通信采用自己的通信協議外，各個控制器均有智能接口，工作站采用開放式的國際標準通信協議以利于將來與其他系統的集成系統的通用性系統所采用的器材要能應付多種多樣、日新月異的設備的控制要求。現代建筑物為了提高人們工作和生活的水平，安裝的設備越來越多，功能越來越復雜，系統要求能實現更多的控制功能，要能提供更多的軟硬件接口來容納各種類型的設備。系統的易用性系統的使用要求配備經過培訓的人員。系統的人機界面好，操作簡單、易懂易學可以減少培訓開銷，提高系統應用水平。二，系統設備說明5、中央工作站：系統中央工作站采用PC計算機作工作站，采用WINDOWS 98/WINDOWS NT操作系統，可以組成局域網。監控軟件可以有多種選擇，本系統選用ForceControl組態軟件監控軟件采用窗口式圖形化的用戶界面，方便了用戶的學習及使用。中央工作站可完成如下工作：l 用模擬畫面動態實時地顯示系統的工作情況。l 設定和修改設備的工作程序。l 直接操作設備的啟停。l 收集和分析各種數據，并可以圖形、表格形式顯示。l 管理系統內報警信息，處理操作者信息。l 產生和打印工作報表。l 產生和維護數據庫，供建筑物管理系統使用。前端設備包括：l 傳感器：用于檢測系統溫度、壓力、流量、壓差、液位等狀6、態。l 執行器：用于各種閥門，及閥門驅動。l 電控箱：與電氣工程配合，提供被控設備開關狀態、故障狀態節點。傳感器將檢測到的開關量狀態和模擬量的大小送至設于現場的分站，分站又根據中央指令或程序運行要求把開關輸出量或模擬輸出量送往設備的執行機構，完成對設備的監控。現場控制器：現場控制器內部運行現場控制程序并與中央工作站實時通信，它們負責根據現場反饋的各種數據對前端設備進行控制變頻器變頻器由現場控制器控制其輸出頻率，根據系統負載量調節電機速度以達到節能的目的三、系統設計方案系統結構用下圖簡單示意所有控制器合理分布于樓層中，以盡量少的控制器控制所有設備，控制器間以一根總線串聯，并接到計算機終端，在中心7、控制室進行統一控制，這種分布式控制將控制權下移，不但減少了數據通信量，而且避免了中央控制故障導致全系統崩潰的后果。下面分述各子系統。1、冷凍系統控制（包括制冷機組、冷凍水泵）大廈共有三臺制冷機組，八臺冷凍/冷卻泵，三臺冷卻塔，在本系統中,我們配置水管溫度、壓力、流量傳感器采集數據，實現機組和水泵、水塔的群控。制冷系統是大型建筑中的重要部分，我們的控制系統可根據時間，節假日每日自動的按順序起停制冷機、冷凍泵、冷卻泵、冷塔風機, 隨時監測各制冷機冷凍水、冷卻水的進出口溫度和壓力, 以保護機組長期正常工作。同時，系統隨時監測各制冷機的負荷,在保證負荷的前提下控制機組的啟動數量，另外系統將根據各主機運8、行累計時間調換主機的主備角色，平衡各主機使用時間。由于該系統制冷機等設備較多，其控制過程相對要復雜一些，本著設備運行合理分配，安全可靠，節約投資及節能的原則，我們提供的控制方案如下：首先各制冷機、水泵的運行情況主要有以下幾個：1、按時序運行，如每天的開機關機（包括季節）。2、按用冷負荷的變化自動并節能運行。3、特殊情況下的運行。針對制冷系統的控制與管理能做到：1、制冷機、泵等全部設備可根據條件或時序自起停。2、各運行設備的狀態監測及故障報警。3、根據負荷的變化，使系統處于最佳節能運行狀態。4、累計各機運行時間，自動調整各機的運行時數使其平衡。5、運行程序可修改以適應運行工況的變化。A. 基本監9、控內容如下表 監控設備監控內容 冷凍機組程序開關控制，運行數量控制 冷凍水溫度監測冷凍水回水溫度監測，冷凍水流狀態監測 冷凍水泵程序開關控制，運行狀態，速度變頻控制，故障報警 冷凍水壓差監控冷凍出回水壓差測量，壓差控制B. 監控中心設備及程序控制內容螺桿式制冷主機三臺，其中兩臺125冷噸，一臺100冷噸，產生的冷凍水由兩臺冷凍泵泵往各樓層，進入制冷循環，從制冷機出去的是冷水，返回的是帶著大樓熱量的熱水。如圖所示：在本方案中，我們根據冷凍水進/回水溫度來調節冷凍機組的運行臺數，當某一機組滿負荷且冷凍水出回水溫度差大于設定溫度時, 自動投入其它機組。而當兩臺以上機組運行時, 若負荷較小(兩臺機組運10、行小于55%)時, 自動跳脫一臺機組及相應的冷凍泵、冷卻泵, 以保證其它的機組滿付荷運行。此為一種較理想的節能運行模式, 節能效果可達15% 左右, 并可減少機組的磨損, 延長使用壽命。負荷計算根據 Q=C*M*(T1-T2)，T1回水總管溫度，T2供水總管溫度，M是回水流量。此外程序根據大樓的日程安排自動開關冷凍機組，根據大樓的要求自動切換機組的運行時間，累計每臺冷凍機組運行時間，使幾臺制冷機交替做為主機，從而保證機組運行時間平衡，以便于機組的維修保養和機組折舊。當冷凍機組發生故障時，根據指定順序，自動切換冷凍機，保證大樓內的空調系統的正常運行。為保證機組不頻繁啟動，設定一時間，在該時間內，11、禁止再啟動/停止冷凍機組。系統密切監測冷凍機組流量，如低于設定值，立即關閉冷凍機組及相關設備空調系統開啟/關閉將嚴格依照以下順序：開啟順序：1.開冷卻塔風機2.開冷卻水泵3.開冷凍水泵4.水流開關信號指示5.冷凍機組開啟關閉順序：1.冷凍機組停機2.冷凍水泵關閉3.冷卻塔風機關閉4.冷卻水泵關閉冷凍水泵變頻調速方案是另一個節能的重要手段，我們提出壓差為主溫度為輔的控制算法，冷凍水流經各樓層風機帶走空氣中的熱量，如圖，我們在冷凍水管道安裝調節閥控制冷凍水流量，達到控制空氣溫度的目的，這樣就會在管道兩端產生壓差，以此壓力差為反饋信號，進行恒壓差控制，調節冷凍泵輸出功率保持壓差恒定，同時以冷凍回水溫12、度為壓差目標值的調節信號，就是說當回水溫度教低時，反映負荷較小，這時調低壓差目標值，使冷凍水泵轉速降低以減小能耗，反之則調高壓差目標值，提高水泵轉速。水泵的啟動由變頻器控制，以達到軟啟動之目的，軟啟動是指電機避免突然啟動，降低啟動高峰電流，軟化機械沖擊作用。一臺水泵功率不夠時當前水泵切換到工頻電源，變頻器自動軟啟動另一臺水泵，調節其轉速，使總輸出功率符合壓差目標值。現場的四臺水泵中，兩臺工作兩臺備用，當工作的冷凍泵發生故障時，自動切換備用泵，保證冷凍水系統的正常工作。依據中心提供的設備表我們設想在所有空氣處理機和新風機的冷凍水管道上安裝調節閥，共21個2、冷卻系統控制（包括冷卻塔、冷卻水泵）A13、. 基本監控內容如下表監控設備監控內容冷卻塔程序開關控制，風機變頻運行控制運行狀態，故障狀態監測冷卻水泵冷卻水供回水溫度監測程序開關控制，運行狀態，故障狀態B. 程序控制內容中心有冷卻泵四臺，兩臺主用，兩臺備用，冷卻塔三臺，如圖所示冷卻水系統的作用是為制冷機組散熱，保證機組正常工作，冷卻水流經機組，把熱量帶到樓頂的冷卻塔，由冷卻塔的風扇把水吹冷重新循環，所以當機組出水溫度高于指定值時，反映機組過熱，必須進行保護性跳閘避免主機損壞。本方案把冷卻水進出水溫差作為冷卻塔和冷卻泵的運行指示，溫差大時，說明主機產生熱量大，這時應該加快冷卻塔風機轉速，同時加快冷卻泵的轉速，而且設備投入運行的數量也在控制之14、列，首臺運行設備達到滿負荷時如果溫差仍然偏高才投入更多設備。反之則降低，把主機冷卻進水溫度作為溫差目標值的調節指示，進水溫度低時，溫差值可調高些，以提高節能效果，否則就調低些以保證主機冷卻效果系統自動累計冷卻塔的運行時間，交替選擇各冷卻塔作為主運行設備，保證各臺冷卻塔運行時間基本相同3、空氣處理機組控制（包括新風機組）監控中心由新風機組和空調處理機組調節內部溫度，該部分的良好控制是實現大樓內優良工作生活環境的保證。作為高級的辦公場所應為使用者提供舒適的環境，本系統專門為滿足用戶的這種需要制作了控制方案，同時還可為用戶節約能耗，提高設備的使用效率，延長使用壽命。在系統中，我們使用計算機對各風機盤15、管的電動閥開度進行控制，達到控制冷凍水流量進而控制出風溫度的目的，水流量會直接反饋到機房的壓差控制部分，計算機根據此信息調節水泵、主機的運行狀況，既滿足制冷需要又把能耗降到最低。監控設備監控內容空氣處理機程序開關控制，水管閥門控制，過濾網堵塞監視運行狀態，故障狀態監測空氣質量監測一氧化碳、=二氧化碳濃度監測a.啟停控制在中心控制室控制空氣處理機的遠程起停，溫度監測，計算機自動調節閥門開度，也可改為手動調節。b.溫度控制風管送風溫度(AI)安裝于送風管的風管溫度傳感器，測量送風溫度，利用調節閥調節流量，根據設定溫度與送風溫度的比較，調節閥開度(PID調節)，保證區域內的舒適的環境，同時節約能源。16、c.狀態監測1）風機狀態和故障的監控2）安裝壓差開關，監測過濾網兩側壓差，根據設定值產生阻塞報警信號，提示清洗過濾網，提高過濾效率。壓差設定值20-300Pa，可調報警范圍4、與消防報警系統兼容 本系統采用開放式結構，通信協議開放，可與消防報警系統聯網接受消防信號。當有火鏡信號時，自動關閉相應設備，做出保護性動作。六、BAS系統監控表制冷機組DODIAOAI設備數量設備啟停變頻器控制設備運行狀態設備運行故障水流狀態手動/自動水位變頻器反饋旁通閥控制二通閥控制變頻器控制溫度流量壓力壓差閥門反饋制冷機組36333313211冷凍泵48144411冷卻泵48144411冷卻塔36133311小 計317、14847空氣處理系統DODIAOAI設備數量啟停控制運行狀態設備故障過濾網堵塞報警冷/熱閥門控制風門控制回風溫度送風溫度回風濕度空氣質量閥門反饋風門反饋空調機組21422121212121新風機組小 計42632121合 計731112528七、系統報價序號型號說明數量產地單價（元）總價（元）制冷機組及水泵冷卻塔1制冷機控制器1日本1894418944控制器總配置：FX2N-64MR-001 控制器CPU（32IN/32OUT） 1FX2N-48ER 數字輸入輸出擴展（24IN/24OUT） 1FX2N-4DA 模擬4輸出擴展 1FXAN-4AD 模擬4輸入擴展 2S-50-2424VDC開18、關電源22臺灣2605720TE-200C12B2E管道溫度傳感器24加拿大73017520PGS100A15A1A管道壓力傳感器2加拿大26605320FS4-3J水流開關3美國15904770PAS050-500壓差開關21瑞士3006300R224+LR24-SRD32閥21加拿大221046410FR-F540-15K-CH 變頻器1日本1498014980FR-F540-11K-CH變頻器1日本1045010450FR-F540-5.5K-CH變頻器1日本87008700泵控制柜2組裝45009000冷卻塔控制柜1組裝40004000分項合計 152114空氣處理機組空氣處理控制器6日本 14500 69600FX2N-32MR-001 控制器CPU（16IN/16OUT） 6FX2N-4DA 模擬4輸出擴展 6FXAN-4AD 模擬4輸入擴展 12FX2N-485-BD 通信接口 7分項合計 69600工作站FORCECONTROL2.6監控軟件(256點)1中國61006100485接口1中國300300工作站電腦1中國47804780分項合計 11180設備合計 232894材料費 15000工程施工費 20000軟件編制安裝調試費 20000總計 287894