Armstrong超高效集成式冷凍機房

1、Armstrong 超高效集成式冷凍機房介紹艾蒙斯特朗流體系統(tǒng)(上海)有限公司1 概述中央空調(diào)水系統(tǒng)經(jīng)歷了一次定流量，一次定流量/二次變流量和一次變流量的方式。一次定流量系統(tǒng)最簡單，初投資最小，在早期能源充沛，價格便宜的年代被廣泛使用，但隨著能源價格的上漲和對能源依賴性的增加，設(shè)計和工程人員除了注重開發(fā)高效產(chǎn)品外，也開始考慮從系統(tǒng)配置方面來考慮提升能效，這時候暖通空調(diào)行業(yè)開始逐漸采用一次定流量/二次變流量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，這種方式被大部分人接受， 并且作為一種標準形式在教科書(HVACTextbook, McQuiston et al. 2000)里和設(shè)計手冊(ASHRAE 2000 里介紹。相

2、比于一次泵定流量系統(tǒng)，一次定流量/二次變流量系統(tǒng)效率雖然有所提高，但是有它自身無法克服的缺點。例如，初投資增加，需要更大的機房面積，對于一些機房面積小的改造項目無法采用。還有在負荷很小的時候，由于有兩套水泵在運行，經(jīng)濟性也很難保證。由 于設(shè)計、使用、維護和一些控制方面的問題，很多實際在使用的項目出現(xiàn)所謂的“小溫差綜合癥”，造成能源的浪費。溫差越小，整個系統(tǒng)的效率就越低，現(xiàn)在的很多所謂“效率很高” 的系統(tǒng)，仍然以高出所需冷量的2530%的能耗在運行，不幸的是，針對這種形式的系統(tǒng)，沒有好的方法去解決它。有些人( Kirsner 1996, Avery 2001 )認為對于這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，這 是不可

3、避免的，應(yīng)該允許它的發(fā)生。從換熱的角度看，冷水機組蒸發(fā)側(cè)和冷凝器側(cè)允許在一定的范圍內(nèi)變水流量運行，但是傳統(tǒng)的認識認為，冷水機組的蒸發(fā)器或/和冷凝器應(yīng)該保持定流量，隨著冷水機組的控制技術(shù)的提高，直到上個世紀90年代中期，冷水機組制造商才正式出版資料允許冷水機組變流量運行。后來，有些人(Avery 2001, Hartman 2001 )提出一次變流量系統(tǒng)可以解決一次定流 量/二次變流量系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，它可以根據(jù)負荷的需求實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各設(shè)備的運行， 讓整個系統(tǒng)運行的更加有效。由美國空調(diào)和制冷技術(shù)研究院(ARTD專門立項并資助，WilliamP. Bahnfleth等人專門研究了一次變流量系統(tǒng)的

4、好處和應(yīng)用問題1。圣地亞哥能源辦公室的Ben Erpelding耗費6年時間，調(diào)查了 300多個冷凍站，得出的結(jié)論是全變頻冷凍站是當前最 節(jié)能的一種系統(tǒng)(圖1)2冷庫站效率國高效率46于傳授設(shè)計附何岐長存在可以糾正的設(shè)計新技術(shù)全變頻冷凍站優(yōu)化才品站外海眄冷麻站的冷麻站或運行問題的神冰站rY V7 Y杰出優(yōu)良可需要設(shè)善千瓦/凈噸0.50.60.70.80.91.01.11.2性院樂數(shù)(7 (5.9)(5.04.4)(3.9)Q 句(3.2)(2.9)圖1冷凍機房效率圖2 Armstrong超高效集成式冷凍機房介紹Armstrong全變頻超高效集成式冷凍機房(圖2)打破傳統(tǒng)的工程概念，作為一款高效

5、產(chǎn)品展現(xiàn)在設(shè)計師和用戶面前。為了實現(xiàn)整個冷凍站的效率最佳，占地面積最小，投資最經(jīng)濟，責任單一，能耗可記錄可量化等目標，Armstrong充分考慮了系統(tǒng)的形式、系統(tǒng)中設(shè)備的選型、設(shè)備的使用、高效穩(wěn)定的控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的可測量可驗證性。圖2： Armstrong工廠預(yù)制的超高效集成式冷凍機房2.1 系統(tǒng)的形式一個好的集成冷凍站必須有一個先進的符合負荷特性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，這是一個系統(tǒng)能否實現(xiàn)最優(yōu)化的基礎(chǔ)，如果這一步不能實現(xiàn)，系統(tǒng)的最優(yōu)化只是一句空話。Armstrong根據(jù)建筑特點和負荷的需求特性采用全變頻的系統(tǒng)形式，即采用高效變頻冷水機組、變頻冷凍水泵、變頻冷卻水泵和變頻冷卻塔。在冷凍水側(cè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方

6、面采用一次變流量系統(tǒng)或一次變 流量/二次變流量系統(tǒng)的形式（對于一些大型系統(tǒng)）。在管路設(shè)計上，Armstrong通過對立式管道泵、入口導(dǎo)流器和出口多功能閥的應(yīng)用，以3D的形式合理的布置和優(yōu)化管路，不但可以節(jié)省管路長度及系統(tǒng)附件，節(jié)省占地面積，而 且還可以減少系統(tǒng)的阻力損失，減少水泵的揚程。2.2 系統(tǒng)中設(shè)備的選型在一個好的系統(tǒng)框架下，我們需要符合系統(tǒng)特性的設(shè)備，由于空調(diào)系統(tǒng)中的設(shè)備選型是根據(jù)建筑物設(shè)計負荷進行的，而絕大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)實際上很少運行在設(shè)計工況下（圖3）,所以Armstrong在設(shè)備選型時，更注重部分負荷的效率。例如，在Armstrong中央集成式冷凍機房中，我們選擇設(shè)備的依據(jù)并不是設(shè)

7、計點效率的最佳，而是在實際空調(diào)使用條件下的最高效率（圖4-1和圖4-2）,近年來各大廠商紛紛投入人力、物力和財力來研發(fā)推廣變頻機 組，就是因為變頻機組的性能更符合實際的空調(diào)的使用，即空調(diào)絕大部分時間都是運行在部5）。同樣對于水泵的選型，我們也分負荷下，所以選擇部分負荷效率高的機組更節(jié)能（圖 是去選擇那些部分負荷下的效率高的泵型。CHW Plant Load Profile Lew don HeathrowSingapore口 Cairo EgyptToronto CanaddiOberlin G&rman時號&工 M.ElEJcudo下 lualw.llld圖3世界典型城市的空

8、調(diào)負荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)圖4-1空調(diào)系統(tǒng)使用負荷率的統(tǒng)計HeadSeries 4300涵ii& 舟 jrzDesign Envelope 2033-055.0圖4-2 Armstrong DE 智能變頻泵性能特性（以部分負荷效率高為選型優(yōu)先依據(jù)）T-定頻機組KW/TON 變頻機組KW/T0N0.9000.8000.7000.6000.5000.4000.3000.2000%20%40%60%80%100%120%Percent / Full Load Tons圖5 600冷噸變頻機組和定頻機組的效率曲線（更注重部分負荷效率）2.3 設(shè)備的使用有了性能良好的設(shè)備，怎么去使用，是否能發(fā)揮設(shè)備真正的性

9、能，讓它為系統(tǒng)節(jié)能發(fā)揮其本身的特性。例如，選了一臺部分負荷效率很高的高效離心機，讓其運行在滿負荷工況下，顯然是沒有很好的使用這個設(shè)備。Armstrong的方法就是讓每個設(shè)備盡量運行在效率最佳點，從而使整個系統(tǒng)的效率達到最優(yōu)。2.4 高效穩(wěn)定的控制系統(tǒng)要想實現(xiàn)第三步的優(yōu)化冷凍站的性能，了解設(shè)備和機房控制的特點是關(guān)鍵。在系統(tǒng)中，機房中的設(shè)備配置和控制策略要與其設(shè)計、負荷特性和設(shè)備運行結(jié)合起來。一套集成控制系統(tǒng)是獲得整套系統(tǒng)的最佳可靠性和效率的核心?？照{(diào)系統(tǒng)是一個動態(tài)變化的系統(tǒng)，各設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)，傳統(tǒng)的僅依靠人工操作，即使這個人是非常有經(jīng)驗的專家，也無法讓冷凍機房的所有設(shè)備協(xié)調(diào)高效的工作。必須依靠

10、智能控制系統(tǒng)，根據(jù)負荷的需求，主動實時的去調(diào)節(jié)冷凍站的所有設(shè)備，讓整個冷凍站實現(xiàn)高效運行。Armstrong超高效冷凍機房自動控制系統(tǒng)IPC11550 （圖6）,是Armstrong集成冷凍站的神經(jīng)系統(tǒng)和大腦，它結(jié)合了先進的傳感技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)，實現(xiàn)了整個集成冷凍站的全自動運行，并且讓整個系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。弘接口遠程監(jiān)控IRC 11550主控制面板 多種通信幀說通過串行端口用于*岫誥間的TCP/IP串行轉(zhuǎn)口ITC 3600控制面板功率傳感幫串行通信總線Z可以連理到BAS>左端壓麥 傳里器冷卻塔阿扇 冷卻水泵VFD VFD供水圖6 Armstrong IPC

11、11550超高效冷凍機房自動控制系統(tǒng)2.5 數(shù)據(jù)可測量、可驗證在以上步驟都得到嚴格執(zhí)行后，另一個重要的指標是，系統(tǒng)里所有的實時參數(shù)必須能可 測量，控制系統(tǒng)需要知道系統(tǒng)中各設(shè)備的運行狀態(tài)，以便系統(tǒng)可以主動地去調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各運行設(shè)備，從而使整個系統(tǒng)達到最優(yōu)化。同時最終通過控制系統(tǒng)計算出來的結(jié)果，可以通過數(shù)據(jù)分析來驗證。 Armstrong的IPC11550超高效冷凍機房自動控制系統(tǒng)，可以采集系統(tǒng)中 所需的參數(shù)，并實時顯示出系統(tǒng)中的設(shè)備運行狀態(tài)（圖7）和整個系統(tǒng)的能耗情況（圖8）。圖7系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)圖8系統(tǒng)總能耗及各部件能耗顯示3 Armstrong超高效集成式冷凍機房的優(yōu)勢3Armstro

12、ng超高效集成式冷凍機房是革命性的高效產(chǎn)品，它采用了最為先進的一次變流量全變頻系統(tǒng)形式，由 Armstrong根據(jù)項目特點進行 3D設(shè)計及優(yōu)化，并在工廠分段預(yù)制，然后運至現(xiàn)場快速安裝調(diào)試，交予客戶使用，相比于現(xiàn)在傳統(tǒng)的冷凍機房形式，它有諸多優(yōu)點°序號Armstrong集成式冷誅機房優(yōu)勢說明1初投資經(jīng)濟低于傳統(tǒng)的一次定流量/二次變流量系統(tǒng)2現(xiàn)場安裝周期短系統(tǒng)工廠預(yù)裝，分段運輸，現(xiàn)場 2周完成拼裝3節(jié)約占地面積和空間結(jié)構(gòu)緊湊，相比于傳統(tǒng)冷凍機房可節(jié)省面積5060%相比于冰蓄冷系統(tǒng)冷凍機房可節(jié)省面積70%±。4項目風(fēng)險最小化，責任單一廠家設(shè)計，工廠預(yù)制，整個冷凍機房由一個廠商作為

13、產(chǎn)品提 供5整個冷凍機房的效率圖最高可達年平均能耗 0.58kW/冷噸（COP6.0）,節(jié)能3060%6維護成本低全自動運行，變頻磨損少，維護成本較傳統(tǒng)冷凍機房低 50%7控制系統(tǒng)高效穩(wěn)定最佳性能的 Hartman Loop?控制系統(tǒng)，設(shè)備運行穩(wěn)定8舒適性更局全變頻冷凍機房，世界一流的性能9對電網(wǎng)幾乎無沖擊由于是全變頻系統(tǒng)，實現(xiàn)了真正的軟啟動10噪音小不同于傳統(tǒng)的控制方法讓少數(shù)設(shè)備以較高速度運行，Armstrong超局效集成式冷誅機房可減少設(shè)備磨損、噪音和 振動11設(shè)備使用壽命延長由于以較低速度運行，而且減少了設(shè)備的起/停循環(huán)，設(shè)備壽命得以延長4 經(jīng)典案例上海大劇院1997年，艾蒙斯特朗為上海

14、大劇院的建造提供了空調(diào)系統(tǒng)水泵。在過去的17年間,水泵始終高效穩(wěn)定的運行。除定期更換機械密封外，沒有其他的維修工作。這充分說明艾蒙斯特朗水泵質(zhì)量的可持續(xù)性和技術(shù)的先進性。到2013年，上海大劇院進行節(jié)能改造，目標是在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域成為上海地標性建筑，除了再次采用艾蒙斯特朗的水泵外，上海大劇院還全面采用了艾蒙斯特朗IPC超高效冷凍機房自動控制系統(tǒng)以及3臺變頻離心機組，在機房總體能效上實現(xiàn)大幅度的提高。香港房屋總署艾蒙斯特朗參與的另外一個標志性的項目是位于香港英皇道1063號的房屋總署辦公樓項目，該項目也是節(jié)能改造。在該項目中，艾蒙斯特朗提供了系統(tǒng)解決方案，即在3臺制冷機上應(yīng)用了磁懸浮技術(shù)，水泵采用DE智能變頻泵并且采用了 IPC超高效冷凍機房自動控制系統(tǒng)。這個項目已經(jīng)于2013年夏天調(diào)試完畢，過去一年該系統(tǒng)的整個機房實測能效COP數(shù)值達到了 7.0以上。在節(jié)能要求較為嚴格的香港，艾蒙斯特朗不僅中 標該項目，更在香港地區(qū)冷凍機房能效COP上樹立了新的標桿