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大型商场自控系统的节能应用初探

2016-11-10 04:54:39.0   |    作者:吴跃华   |   浏览:217
摘要:楼宇自动控制系统在整个弱电智能化系统中占据十分重要的地位,而公共场所特别是大型商场的楼宇自动控制系统控制方案的确定,不但决定系统是否能够达到预定的控制效果,同时对经营场所能否招来客源,提供舒适的购物娱乐环境有非常大的影响,其内容包括企业内部的管理体系和制度、商场的中央空调系统、电气照明系统等在内的几个方面,并在最后就所存在的问题,提出了相应的解决对策。本文主要分析了在大型商场节能中自控系统的应用。

  1、项目概况

  由笔者参与建设与管理的厦门某大型城市综合体中的购物广场,项目用地位于湖里区,地上计容建筑面积12.97万平方米,地下建筑面积约7.46万平方米。地上五层,功能为商业、百货、餐饮、影城、娱乐等,地下一层为超市、车库,地下二层为车库。自控系统设置区域为百货区域和商管区域,这两个区域的BA系统分别独立设置。系统监控内容为空调冷热源、新风机组、空调机组、通风设备、生活给(排)水系统、供配电系统及柴油发电机组等监控内容。

  2、控制系统的构成和实施

  2.1空调设备控制

  购物广场设百货、超市及大商业三个完全独立的中央空调系统,均设计夏季供冷,不考虑冬季供暖。大商业空调面积约66000m2,计算冷负荷12660kW,选用三台制冷量为3516kW的离心式冷水机组和一台制冷量为1922kW的螺杆式冷水机组,大商业部分利用其中1台制冷量为3516kW的冷水机组,在夜间低谷段作为蓄冷机组蓄冷,在蓄冷工况下,其制冷量为2813kW,利用消防水池(2000m3)蓄冷,蓄冷量16279kW;超市总冷负荷约2900kW,空调面积约13050m2,选用两台制冷量为1438kW(409冷吨)的水冷螺杆式冷水机组;百货空调面积约19800m2,总冷负荷约4600kW,选用两台制冷量为2286kW(650冷吨)的水冷离心式冷水机组。采用BKS中央空调能源管理系统进行控制,利用模糊算法控制冷冻、冷却水系统,以实现系统的最大节能。

  (1)冷却水泵和冷却塔风机控制。冷却水泵采用系统自适应模糊优化算法进行节能控制。模糊控制器依据所采集的实时数据和自适应知识库,进行模糊推理运算,计算出系统最佳转换效率对应的冷却水流量,并与检测到的运行数据进行比较,利用变频技术,调节冷却水泵和冷却塔风机台数,动态调节冷却水的流量和冷却塔风机的风量,使冷却水的流量逼近最佳冷却水流量值,从而保证中央空调系统随时处于最佳效率状态下运行。采用了系统模糊优化控制,保证了中央空调系统在不同的负荷、设备特性和外部环境条件下,均处于最佳工作状态,始终保持最佳的系统能源利用率(即系统COP值最大),从而降低了空调系统的能源消耗。

  (2)冷水机组控制。检测内容:制冷机组冷却水出、入口温度;制冷机组冷冻水出、入口温度;冷冻水供、回水总管温度;冷冻水回水总管流量;冷却水供、回水总管温度;外部环境温湿度等。控制内容:制冷主机的启停控制;冷却水泵节能控制;冷冻水泵节能控制;冷却塔风机启停控制;相关电动阀门控制等。控制模式:系统采用分区域控制和集中管理模式。

  (3)冷冻水泵控制。冷冻水泵采用模糊预期算法进行节能控制。模糊预期算法是BKS系统根据空调冷冻水系统供回水温度、温差和流量的变化,通过BKS系统自带的模糊预测算法模型进行计算,预测出未来时刻空调负荷所需的制冷量和系统的运行参数,按照模糊推理规则,选择冷冻水系统的优化运行参数,并向水泵智能控制柜发出控制信号,通过改变变频器频率,调节冷冻水泵的转速,以改变冷冻水的循环流量,使得冷冻水系统运行在最佳工况。采用了模糊预期算法模型控制,实现了空调冷媒流量跟随末端负荷的需求而动态调节,使冷负荷的运载效率和效费比大幅提高,在保证末端用户舒适性的同时,最大限度地节省了冷冻水的输运能耗。

  (4)蓄冷冷冻水泵控制。蓄冷一次侧冷冻水泵,放冷板换冷冻水泵和蓄冷放冷冷冻水泵采用成熟的温差算法进行节能控制。BKS系统根据蓄冷一次侧冷冻水泵,放冷板换冷冻水泵和蓄冷放冷冷冻水泵系统供回水温度、温差的变化,通过BKS系统自带的温差算法模型进行计算,选择系统的优化运行参数,并向水泵智能控制柜发出控制信号,通过改变变频器频率,调节蓄冷一次侧冷冻水泵,放冷板换冷冻水泵和蓄冷放冷冷冻水泵的转速,以改变其循环流量,使得蓄冷一次侧冷冻水泵,放冷板换冷冻水泵和蓄冷放冷冷冻水泵系统运行在最佳工况。在保证末端用户舒适性的同时,最大限度地节省了蓄冷一次侧冷冻水泵,放冷板换冷冻水泵和蓄冷放冷冷冻水泵的输运能耗。消防水池蓄冷系统采用智能负荷预测方式控制蓄冷池及冷水机组的运行;在开始营业时段利用消防水池蓄冷系统供冷,当供水温度高于9℃时启动冷机联合供冷。利用BA系统编程,根据气象条件和实际冷负荷,智能预测负荷。在冷机供冷模式时,先开启小冷机,当冷负荷到达小冷机冷量的120%时,关闭小冷机,开启一台大冷水机组,实际负荷达到总负荷的40%时开启第二台大冷水机组,到达70%时开启第三台大冷水机组,到达满负荷时全开。

图1 BKS智能模糊控制系统原理框图.jpg

  图1 BKS智能模糊控制系统原理框图

  (5)空调箱及新风机组控制。商场空调箱的设计一般是按天气最热负荷最大时设计,并且留有10%~20%设计余量组合式空调箱及新风空调处理机设计变频器,根据实际需求手自动调节风量。在空调箱出风口安装温度传感器,自动控制变频器的频率风机的启停与新风阀联运,风机启动时,先开启风阀所有新风机组和空调机组冷水管道上均安装动态流量电动调节阀,根据室内负荷变化控制冷水流量,空调冷冻水循环水泵采用自动变速控制(变频),水系统为一次泵变流量系统,当末端设备不是满负荷运行时,水泵降频可以节省运行费用。设置室内CO2浓度监测,当室外空气焓值高于室内空气焓值时,新风量根据室内CO2浓度控制,但不得高于设计最小新风量,且不得低于设计最小新风量的50%。

  2.2 排风机控制

  全空气系统对应的排风系统自动启停控制:空调季时,排风系统手动切换到最小新风量对应的排风机运转模式;过渡季时,排风系统手动切换到最大新风量对应的排风机运转模式。地下汽车库通风机可根据室内CO浓度与设定值偏差,自动运行;CO浓度高于上限设定值时,启动通风机,CO浓度低于下限设定值时,关停通风机,风机运行台数手动控制。

  2.3 照明控制

  商场内照明共分为室内步行街照明百货照明停车场照明室外景观及夜景照明照明节能可从以下几个方面进行控制:(1)选用三相四线制配电方式,减少配电线路的损耗;(2)合理地布局与选择灯具,使用充汞量少的三基色紧凑型荧光灯,提高光效率,并减少污染;景观和夜景灯具采用LED灯具;(3)应用优质电子镇流器,提高光效率,降低能耗;(4)通过自动控制,对启用时间进行有效控制,避免浪费。

  上述文中前三项在设计采购时可以实现,下面着重分析通过自动控制,对整个照明系统进行有效控制为保证自动控制的有效性:(1)智能控制系统模块安装在各楼层照明配电箱内,智能模块采用KNX总线相互连接;(2)每个区域配电箱内开关驱动器通过总线连接成一条支线;(3)采用线路耦合器组网(干线),根据实际情况从距离监控中心最近的配电箱引出KNX总线,至设置于监控中心的配电箱。

  2.3.1 室内步行街和百货照明控制

  为了保证更好的进行照明控制,可以将步行街和百货区域照明分成四部分,三个30%的正常照明,10%的应急照明,分别配线,以利自动控制,并保证关闭30%、60%、90%整个卖场的均匀度。

  (1)根据大型商场的营业时间,制定相应的控制时间表,卖场照明按时间表进行控制(2)卖场照明在设计时,一般会超出10%~20%,根据不同的需要,可关闭其中的10%或30%;(3)在营业结束5分钟后,60%的卖场正常照明和10%的紧急照明将被自动关闭,剩下30%正常照明用于清扫和理货工作(4)清扫和理货结束后,关闭开着的30%正常照明,并开启10%的应急照明,用于夜间监控照明(5)正常照明的三个30%,循环开启和关闭,以保证灯具的使用寿命。

  2.3.2室内停车场照明控制

  室内停车场照明控制接线方式要求——灯具控制分3级控制:1/2照明为应急照明,1/2为一般照明。应急照明中一半灯具带蓄电池的自容式灯具;另一半为普通照明灯具。按防火分区进行照明配电,照明节能控制设计采用(定时+感应),灯具采用LED光管,均匀布置。车道灯具与车位灯具采用不同照明回路供电。

  2.3.3室外照明控制

  室外照明主要有室外停车场照明路灯照明景观照明广告灯照明、夜景照明等几种,可根据实际情况,根据区域和照明类型分回路,但每个回路须单独可控制。

  (1)根据大型商场的营业时间,制定相应的控制时间表,按时间表进行控制。

  (2)安装照度传感器,当照度低于设定值时,室外照明开启。

  (3)室外商业氛围照明按照平时和节假日场景方案控制。

  3、电能管理系统

  在开闭所及6各分配电室设置一套NTS-900D监控系统,集成微机保护、网络电力仪表、直流电源、综合测控、通信管理设备的变配电站综合监控系统,通过实时电量采集、诊断分析、电量平衡、网损计算、负荷预测、台账管理等管理分析功能,保证建筑用电安全可靠,实现电能的精确计量。该系统使电能质量和电气设备状态数据透明化,电能管理系统运行操作全面可控,保证用电安全,可与BA或能效管理平台实现联动,并作为配电终端管控系统,提供建筑能效管理分析所需的对标数据。

  4、应用效果

  该广场使用了BKS智能模糊中央空调控制系统、TAC楼宇自控系统、莫顿KNX智能照明控制系统、NTS-900D电力监控系统系统,各系统运行安全、稳定、可靠,功能指标达到设备技术要求;系统直观、自动化程度较高,具有强大的管理功能和安全保护功能,确保空调、通风、照明、电力系统最大限度的节能,经综合节电率达26.42%,对既有建筑数据的分析,为未来建筑提供节能设计依据,减少投资,增强效果,享受节能收益,间接提高了商业运营利润率。

  5、结束语

  随着大型商场等商业建筑的大量兴建,商业广场的能耗已成为商业建筑设计和运营过程中极为重要因素。利用先进节能技术的成功引入和应用,为运营单位和各商家带来巨大的节能经济收益和社会效益。


关键字:楼宇自控,空调,冷水机组
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