山东大学主教学楼中央空调节能改造工程

摘　要：针对重庆大学主教学楼中央空调系统的特点和要求，我们将分层能量计量和用电计量集成到EA系统。EA能源顾问系统能够对重庆大学主教学楼的中央空调系统的运行信息的全面采集及综合分析处理，实现冷水机组与冷冻水系统、冷却水系统和冷却塔系统的匹配和协调运行，实现变负荷工况下整个系统综合性能优化，可保障冷机控制系统在任何负荷条件下，都高效率地运行，最大限度地降低整个系统的能耗。
关键词：山东大学， 主教学楼， 中央空调 ，节能改造
主教学楼中央空调节能改造概况及分析
　　1、改造概况
　　山东大学主教学楼是集教学、科研、办公、会议于一体的综合性大楼，位于重庆大学A区心脏地带，西邻经营学院，北临嘉陵江，南邻民主湖，总建筑面积70032平方米，建筑高低99米，分裙楼一、裙楼二和塔楼三部分，地下三层，总空调面积37032平方米。
学校为了提高主教楼中央空调计量监控和节能经济运行，决定对相关系统进行节能改造，包括：
冷冻泵、冷却泵和冷却塔进行变频改造；
对冷机及控制系统进行节能改造；
对中央空调分楼层计量及楼层分项用电进行计量改造；
　　根据我们对项目的了解和实地的现场考察，我们发现此项目之前有一套机房控制系统，且为江森自控的产品系列，所以这个项目无论从硬件还是软件方面都非常适合应用我们的Energy Advisor能源管理系统，我们可以实现真正的无缝化通讯控制和能源计量。
　　从上述我们对该系统的了解可以得知：Energy Advisor能源管理系统是专门针对变频改造和冷机控制而设计的能源管理系统，Energy Advisor不仅通过先进、可转换的控制技术对控制系统进行优化，而且很重要的是它可以通过简洁、方便的可视化界面，能对整个系统的能源状态和节能情况有个直观的数字化计量，此系统比其它产品的出众之处也正是基于对整个能源系统的完整展示和计量分析。下面我们就具体方案进行详细阐述。

2、需求分析
2.1冷冻泵、冷却泵和冷却塔进行变频改造部分
　　我们根据系统的设计图纸要求，冷冻泵为2用2备，对其中的2台加装变频器，其功率为55KW, 冷却水泵为2用2备，对其中的2台加装变频器，其功率为75KW，循环泵为一用一备，对其中一台加装一台功率为22KW的变频器，水源热泵机组的水泵为2台，其中一台加装45KW的变频器，屋顶冷却塔风机共4台，分别加装3台22KW（5.5kw×5）的变频器，一台11KW（5.5kw×2）变频器，我们将变频器控制柜就近安放在启动柜附近，以方便安装和管理。

2.2对冷机及控制系统的节能改造
　　重庆大学冷水机组共4台，冷冻水循环泵6台，冷却水循环泵6台，我们去现场对江森自控的冷机系统进行了检测，发现原来安装的设备全部完好并能正常使用，为了给用户节约成本，不造成重复投资，将保留现场完好的现场设备；但我们如果进行节能监测和节能改造还需要加装部分设备以对其能耗进行更好的监测，主要设备包括：在冷水机组和冷冻和冷却出水侧分别安装流量计，以监测冷机的水流量情况，在每台冷水机组加装功率表，对其耗能情况进行实时监视，功率表的数据可以连入控制系统，通过通讯线传输到网络，实时显示在机房Energy Advisor系统的控制屏中。在屋顶安装室外温湿度传感器，当室外温度较低时，用以控制进入制冷机组冷凝器的冷却水温度不低于主机要求的最低启动温度。

2.3对中央空调分楼层计量及楼层分项用电进行计量改造
　　根据要求和图纸所示，要求我们的系统对于中央空提提供能量进行分层统计，在每层的空调水系统的供回水管上需加装水管温度传感器监测供回水温差，同时在水管上加装水流量传感器，从而根据这两个参数计算出相应的负荷和耗能。在每层的配电柜线路上安装功率表，监测每层动力、插座和照明的用电量，功率表接入控制系统并传输到网络，空调系统和功率使用情况会最终显示在机房Energy Advisor系统的控制屏中，我们可以通过软件平台清楚明了的知道空调使用功率和耗电量的情况，并可以进行能耗分析、财务计费、趋势模拟和报表打印。

4、冷机系统控制策略
　　由现场控制器及网络控制引擎组成冷机控制网络，操作站通过以太网与群控网络连接，操作系统为微软WINDOWS系统，完全图形化操作，人机界面简洁直观，轻松实现系统数据显示及控制功能，且操作站故障不影响自控系统的运行。冷机控制系统原理图见附件。
　　系统机房监控内容一般包含以下几部分：
在每台冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔安装功率表，以提取一定周期内的功率消耗情况，从而为能源使用状态提供数据。
监控每台冷水机组的冷冻水和冷却水两侧水温度、压力、水流开关状态、电动阀门状态，监控设备状态。
在每台冷水机组的冷冻水侧安装水流量计，以监测冷冻水的水流量。
在冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔根据设备数量安装相应负荷的变频器，并安装水压力传感器，监测前后端压力。
监测冷冻水总供回水、冷却水总供回水温度传。
监测冷冻水分集水器分的压力，调控分集水器间的压差调节阀，使分集水器间的压力在规定范围内。
监控主机、冷却塔、水泵等设备运行情况；其中冷冻机组、冷却塔相关的水泵和电动阀门、风扇的启停、运转台数完全由程序根据系统设置及负荷需求进行自动控制，无须人工干预，操作管理便捷、节省能源。
系统内所有设备发生故障，在操作站即有报警信息及明显表示，程序自动启动备用设备，并不再试图启动故障设备，直至故障消除，报警复位。
　　连锁控制：
　　A、起动：首先开冷却塔碟阀→开冷却塔风机→开冷却水碟阀→开冷却水泵→开冷冻水碟阀→冷却水塔风机（延时60秒）→开冷冻水泵→最后开冷水机组
　　B、停止：首先停止冷水机组（延时5-10分钟）→关冷冻泵→关冷冻水碟阀→关冷却水泵→关冷却水碟阀→最后关冷却塔风机→关冷却塔碟阀
　系统将自动记录单台冷水机组的累计运行时间，根据机组的累计运行状况来采取超前和滞后控制，尽量使冷水机组达到平均使用，便于用户进行统一的维护和保养。
　　控制系统将对上述冷水机组参数和状态全部进行监测，并及时的向用户提供机组当前的最新状况。当机组出现故障时，系统将显示故障的具体位置和具体原因，帮助用户尽快解决问题。

总结：
整个项目改造完毕，我们做到了整个系统做到了
1)实现了低频低压的软启动，软停车，使运行更加平衡； 2)启动及加速过程冲击电流小，加速过程中最大启动电流不超过1.5倍额定电流，大大减小了对电网的冲击； 3)节能效果显著，据实测，在低速段节能明显，一般可达30%左右，降低运行成本； 4)延长水泵的使用寿命； 5)所有系统实时监控，能源使用率最大化。