冷機(jī)站先進(jìn)控制中文20120305

1、冷機(jī)站先進(jìn)控制系統(tǒng)霍尼韋爾綜合科技(中國)全新技術(shù)降低建筑物能耗目錄 運(yùn)行優(yōu)化 vs.改造節(jié)能面臨的挑戰(zhàn)全新的優(yōu)化解決方案案例介紹總結(jié)節(jié)能勢在必行 傳統(tǒng)能源不可再生，新型能源尚未成熟光伏，風(fēng)電，潮汐發(fā)電應(yīng)用范圍有限核電的安全問題建筑的能耗（包括建造能耗、辦公能耗、制冷和采暖等）約占全社會(huì)總能耗的30%中央空調(diào)是最主要的“能耗大戶” (40% - 60%)然而長期以來，作為能耗大戶的中央空調(diào)系統(tǒng)：相對于工業(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)化水平低管理水平低，人為疏忽和經(jīng)驗(yàn)錯(cuò)誤泛濫能源浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)能空間大運(yùn)行優(yōu)化 vs.改造節(jié)能冷機(jī)站面臨的挑戰(zhàn)制冷機(jī)房制冷機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)?最優(yōu)的冷凍水流量?最優(yōu)的冷凍水溫設(shè)定冷卻塔的開啟臺(tái)

2、數(shù)?冷卻水泵的開啟臺(tái)數(shù)?地源熱泵系統(tǒng)的效率退化？最優(yōu)的冷卻水溫設(shè)定?真實(shí)的負(fù)荷?短期內(nèi)負(fù)荷將如何變化?樓宇的熱響應(yīng)狀況不同負(fù)荷下最優(yōu)的冷源選擇？何時(shí)蓄冷何時(shí)放冷以及蓄冷放冷進(jìn)度？最佳蓄冷量？最優(yōu)的冷凍水溫設(shè)定樓宇冷機(jī)站能耗約占建筑物總能耗的40%60%負(fù)荷計(jì)算是冷機(jī)站運(yùn)行決策的重要基礎(chǔ)，但是原有的負(fù)荷計(jì)算方法被動(dòng)式時(shí)間上滯后于真正的需求變化基于溫差、壓差、或溫差流量的乘積并不是真正的制冷需求，而是冷凍水系統(tǒng)散失的冷量（只要有溫差，就會(huì)有冷量散失）包含過量供應(yīng)導(dǎo)致冷機(jī)工作在低效的低溫區(qū)間不包含負(fù)荷的變化趨勢可能導(dǎo)致冷機(jī)等設(shè)備的不必要啟停負(fù)荷需求制冷量The oversupply recorded

3、 in an office building過量供應(yīng)（藍(lán)線以上部分）是散失而非真實(shí)負(fù)荷 冷機(jī)站面臨的挑戰(zhàn)制冷負(fù)荷冷機(jī)站面臨的挑戰(zhàn)控制策略固定的控制邏輯應(yīng)對始終變化的日常負(fù)荷忽視同種設(shè)備間的性能差異 (由于安裝, 性能退化,水力不平衡等)忽視同一設(shè)備不同工況下的性能差異不考慮負(fù)荷趨勢 (在下一個(gè)時(shí)刻負(fù)荷是增加，還是減少?) 沒有考慮電價(jià)因素, 系統(tǒng)的蓄冷蓄熱特性（建筑物本身，專用蓄冷設(shè)備等）, 最優(yōu)運(yùn)行模式的選擇每天變化的負(fù)荷曲線同一冷機(jī)不同工況下的性能差異不同冷機(jī)間的性能差別變化的能源價(jià)格，系統(tǒng)的熱響應(yīng)，固定的控制策略不變應(yīng)萬變?冷機(jī)站面臨的挑戰(zhàn)控制邏輯假設(shè)冷機(jī)站由10臺(tái)設(shè)備組成，每種設(shè)備只考

4、慮“開”、“關(guān)”、“不可用”三種狀態(tài)，那么一套完整的群控邏輯將要考慮至少310種狀態(tài)組合，這在實(shí)際的工程中是無法人工處理的 失敗率高達(dá)90%，勞民傷財(cái)與系統(tǒng)效率相關(guān)的參數(shù)冷卻水流量冷卻水溫度(注意它只是中間變量)冷凍水流量冷凍水溫度(注意它只是中間變量)冷機(jī)的負(fù)荷水平水泵的負(fù)荷水平一次泵負(fù)荷(%)冷機(jī)站平均功耗(kW)冷機(jī)站制冷量(kW)系統(tǒng)COP33117.232021.7266131.522692.05100143.872892.01某種工況下，當(dāng)一次泵負(fù)荷為66時(shí)冷機(jī)站達(dá)到最高效率降低冷卻水溫通常能提高系統(tǒng)COP超出常規(guī)控制邏輯的考慮范圍冷機(jī)站面臨的挑戰(zhàn)運(yùn)行參數(shù)提高冰水溫度通常能提高系統(tǒng)

5、COP，但不是強(qiáng)相關(guān)保證安全和舒適度前提下，是否存在最佳參數(shù)最大化系統(tǒng)效率？作為能耗大戶，冷機(jī)站通常缺少設(shè)備在不同的工況下的運(yùn)行效率（單臺(tái)冷機(jī)的COP曲線，系統(tǒng)COP曲線）各種類型的設(shè)備性能退化維護(hù)工作的后效分析班組績效考評?不能為冷機(jī)站維護(hù)提供決策支持冷機(jī)站面臨的挑戰(zhàn)維護(hù)信息先進(jìn)控制系統(tǒng)全新解決方案-冷機(jī)站先進(jìn)控制系統(tǒng)制冷機(jī)房制冷機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)?最優(yōu)的冷凍水流量?冷機(jī)的出水溫度設(shè)定冷卻塔的開啟臺(tái)數(shù)?冷卻水泵的開啟臺(tái)數(shù)?地源熱泵系統(tǒng)的效率退化？最優(yōu)的冷卻水溫設(shè)定?真實(shí)的負(fù)荷?短期內(nèi)負(fù)荷將如何變化?樓宇的熱響應(yīng)狀況負(fù)荷需求設(shè)備性能優(yōu)化設(shè)定不同負(fù)荷下最優(yōu)的冷源選擇？何時(shí)蓄冷何時(shí)放冷以及蓄冷放冷進(jìn)度？

6、最佳蓄冷量？最優(yōu)的冷凍水溫設(shè)定樓宇冷機(jī)站先進(jìn)控制系統(tǒng)-產(chǎn)品組成CPO BuilderCPOEvent ManagerTotalPlant BuilderCPO Communicator系統(tǒng)架構(gòu)Chiller PlantCommunicatorReal Time DataReal Time DataDatabase and Supporting Platform Optimization SysReal Time DataEquipment Specification & Connection Map Configuration ToolBuilding Automation SysReal T

7、ime DataAutomatically GenerateAutomatically GenerateAutomatically Generate系統(tǒng)特點(diǎn)容錯(cuò)控制+運(yùn)行節(jié)能+節(jié)能審計(jì) “三位一體” 依據(jù)多種因素預(yù)測真實(shí)負(fù)荷 技術(shù)特點(diǎn)(I)主動(dòng)負(fù)荷計(jì)算(Active Load Calculation)長期 (24 小時(shí))負(fù)荷預(yù)測短期 (半小時(shí)) 負(fù)荷預(yù)測用戶的使用偏好歷史數(shù)據(jù)負(fù)荷預(yù)測+技術(shù)特點(diǎn)(II) 3維優(yōu)化(3D Run-time Optimization)在設(shè)備、子系統(tǒng)、和時(shí)間軸3個(gè)維度上同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，最大化節(jié)能空間時(shí)間子系統(tǒng)設(shè)備冷卻水子系統(tǒng)、冷凍水子系統(tǒng)、冷機(jī)子系統(tǒng)冷機(jī)、水泵、冷卻塔風(fēng)

8、機(jī)、電價(jià)變化、天氣變化、蓄冷蓄熱、“銷峰填谷”采用動(dòng)態(tài)模擬和動(dòng)態(tài)規(guī)劃的優(yōu)化引擎基于動(dòng)態(tài)仿真模型、萬里挑一的優(yōu)化策略冷機(jī)站動(dòng)態(tài)仿真模型運(yùn)行結(jié)果評估與改進(jìn)運(yùn)行計(jì)劃與運(yùn)行參數(shù)(冷機(jī)、冷卻塔、水泵的啟停時(shí)間、工作點(diǎn)設(shè)置等)運(yùn)行結(jié)果（能耗、效率、溫度變化等）最優(yōu)計(jì)劃與參數(shù)1.2N評估改進(jìn)再評估再改進(jìn)最優(yōu)結(jié)果3個(gè)小時(shí)預(yù)先考慮各種時(shí)變因素以及冷機(jī)站的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程動(dòng)態(tài)規(guī)劃示意圖技術(shù)特點(diǎn)(III) 免邏輯設(shè)計(jì)(Logic Free Control)步驟原有系統(tǒng)Dynamatic1安裝必要的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝必要的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（可能需要功率計(jì)）2收集設(shè)備信息，以及冷機(jī)站的設(shè)計(jì)信息3設(shè)計(jì)控制邏輯不需要4采用組

9、態(tài)軟件設(shè)計(jì)操作員使用的界面（例如系統(tǒng)總圖）不需要5安裝節(jié)能系統(tǒng)不需要6安裝能耗審計(jì)系統(tǒng)不需要7完成在實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制的同時(shí)，大幅節(jié)約工程時(shí)間和成本系統(tǒng)原理圖動(dòng)態(tài)技術(shù)服務(wù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新設(shè)備性能動(dòng)態(tài)蓄冷/蓄熱模型動(dòng)態(tài)規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)圖末端信息樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)水泵冷機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) (上傳), 優(yōu)化指令與參數(shù) (下傳)冷卻塔鍋爐等冷機(jī)先進(jìn)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) (上傳), 優(yōu)化指令與參數(shù) (下傳)用戶界面數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)庫模型庫優(yōu)化引擎故障診斷方便快捷的節(jié)能改造方案(針對含自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶)方便快捷的節(jié)能改造方案 (針對無自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶)含先進(jìn)控制模塊的控制柜傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程工作站（可選）案例分析一 ：張江園

10、區(qū) （2009 2010）寫字樓6個(gè)子系統(tǒng)18 臺(tái)風(fēng)冷熱泵機(jī)組,23臺(tái)定速泵采用運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)可提高系統(tǒng)效率8，并降低20%(年平均，含制冷和制熱) 的能耗提高了室溫穩(wěn)定程度案例分析一 ：日能耗比較休息日案例分析一：更經(jīng)濟(jì)的預(yù)制冷案例分析二：航天大廈 （2010）賓館 +寫字樓面積 40,000 m23 臺(tái)水冷螺桿冷機(jī) 4 臺(tái)變頻一次泵4 臺(tái)工頻冷卻泵 6臺(tái)冷卻塔年節(jié)能比例超過 18%被上海市旅游局嘉獎(jiǎng)案例分析三：南京地鐵河定橋站 （2011）站臺(tái)和站廳，車控室3 臺(tái)水冷螺桿冷機(jī) 3 臺(tái)工頻一次泵3 臺(tái)工頻冷卻泵 4臺(tái)冷卻塔初步節(jié)能比例超過40%案例分析四(I)：蘇州維信電子B廠區(qū) （2011）

11、PCB制造、組裝，對溫濕度有嚴(yán)格要求冷機(jī)站部分年能耗500萬元人民幣 3 臺(tái)水冷離心冷機(jī) ，1臺(tái)免費(fèi)制冷板換2 臺(tái)工頻一次泵，2臺(tái)變頻一次泵2 臺(tái)工頻冷卻泵，2臺(tái)變頻冷卻泵 6臺(tái)冷卻塔初步節(jié)能比例超過17%開始優(yōu)化運(yùn)行案例分析四(II) ：蘇州維信電子B廠區(qū) （2011）改造前后的運(yùn)行狀態(tài)對比案例分析四(III) ：蘇州維信電子B廠區(qū) （2011）改造前的運(yùn)行管理手段+/? !.改造后的運(yùn)行與管理方式改造前車間濕度變化（8/319/1）改造后車間濕度變化（9/59/6）12月份的能耗測試比較表 測試編號測試日期運(yùn)行方式大氣溫度日平均（）大氣濕度日平均（%）室內(nèi)溫度日平均（）室內(nèi)濕度日平均（%）

12、能耗日累計(jì)(kWh)12011/12/13手動(dòng)方式6.46520.246.210083.822011/12/14先控方式7.759.820.740.17292.9變化幅度1.3-5.20.5-6.1-2790.9變化比例20.31 -8.00 2.48 -13.20 -27.68 早期案例Atrium醫(yī)院位于荷蘭Heerlen地區(qū) 1230張病床供熱、冷、蒸汽和電力熱負(fù)荷13246MWh冷負(fù)荷3789MWh蒸汽負(fù)荷3007MWh電力負(fù)荷11826MWh運(yùn)行近7年來節(jié)約的能源成本超過700k歐元（約700萬人民幣）2003年啟動(dòng)運(yùn)行至今能耗在線預(yù)測實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度通過霍尼韋爾EBI系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制總

13、結(jié)霍尼韋爾的冷機(jī)站先進(jìn)控制系統(tǒng)采用了模型預(yù)測方法計(jì)算冷/熱負(fù)荷，它比溫差法、壓差法、或溫差流量法更能反映實(shí)際的負(fù)荷需求自動(dòng)在線分析設(shè)備的實(shí)際性能和大樓的冷/熱響應(yīng)特性同時(shí)考慮近百個(gè)影響冷機(jī)站效率的變量，包括流量、溫度、環(huán)境濕度、分時(shí)電價(jià)等自動(dòng)地利用空調(diào)水系統(tǒng)和大樓的蓄冷、蓄熱能力每隔五分鐘根據(jù)最新情況以最安全和最節(jié)能的方式調(diào)整冷機(jī)站各部分的運(yùn)行，包括設(shè)備的啟停、水溫的設(shè)定、閥門的開合等不采用任何預(yù)設(shè)邏輯和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，靈活自動(dòng)地為每一個(gè)用戶量身定制最優(yōu)化控制策略比常規(guī)自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠節(jié)省超過15的電費(fèi)能夠更穩(wěn)定地保持室內(nèi)溫度和用戶的舒適度量出為入三維優(yōu)化化繁為簡是革命性的先進(jìn)控制而不單是優(yōu)化霍尼韋

14、爾的技術(shù)優(yōu)勢霍尼韋爾的模擬仿真技術(shù)UniSim是世界三大仿真技術(shù)平臺(tái)之一也是唯一能夠在同一套模型上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)仿真的平臺(tái)廣泛應(yīng)用于流程工業(yè)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化、操作員培訓(xùn)、以及控制方案的研究與測試幫助上海SECCO（中國最大的單體乙烯生產(chǎn)線）創(chuàng)造了乙烯開車最快世界記錄霍尼韋爾的先進(jìn)控制技術(shù)是世界最大的先進(jìn)控制技術(shù)廠商提供從模型預(yù)測控制到生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES），再到最優(yōu)化全廠計(jì)劃與調(diào)度的全系列解決方案與技術(shù)覆蓋8種不同的工業(yè)領(lǐng)域3000+成功應(yīng)用案例幫助上海SECCO在中國首先實(shí)現(xiàn)了乙烯裝置在線優(yōu)化，也是世界范圍內(nèi)屈指可數(shù)的成功案例霍尼韋爾的樓宇自動(dòng)化技術(shù)100年溫控器生產(chǎn)的歷史5+種樓宇自動(dòng)化平臺(tái)提

15、供包括消防、安防、HVAC等的全系列產(chǎn)品與冷機(jī)廠商提供的群控系統(tǒng)比較硬件需求謝謝！ch71nt05Users$E486581Framework:節(jié)能測試測試指標(biāo)比較方法 隔天（間隔13天風(fēng)別運(yùn)行原有系統(tǒng)和先控系統(tǒng)）優(yōu)點(diǎn)：能夠消除天氣、產(chǎn)量等的影響 缺點(diǎn)：切換過程麻煩對照歷史數(shù)據(jù)（與往年同期相比）優(yōu)點(diǎn)：沒有切換的麻煩 缺點(diǎn)：易受天氣、產(chǎn)量等因素的影響分段運(yùn)行（原系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行20天，先控系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行20天）優(yōu)點(diǎn)：沒有切換的麻煩 缺點(diǎn)：易受天氣、產(chǎn)量等因素的影響數(shù)據(jù)來源 先控系統(tǒng)計(jì)算并保存在數(shù)據(jù)庫中的系統(tǒng)總功率（需要對方認(rèn)可）專門安裝的電度表（需要額外投入）測試日期季節(jié)變化對節(jié)能比例影響大（高負(fù)荷季節(jié)比例小總量大，低負(fù)荷季節(jié)比例大總量?。┙ㄗh在高低負(fù)荷季節(jié)分