正島電器

提要：國務(wù)院總理溫家寶強調(diào)，加快建設(shè)節(jié)約型社會，事關(guān)現(xiàn)代化建設(shè)進程和國家安全，事關(guān)人民群眾福祉和根本利益，事關(guān)中華民族生存和長遠發(fā)展。

　　由于外界溫度和內(nèi)部負荷的動態(tài)變化，中央空調(diào)系統(tǒng)普遍存在著30％以上的無效能耗，有些中央空調(diào)系統(tǒng)的無效能耗甚至可以高達50％以上。

　　成都五牛環(huán)控工程有限公司與成都卷煙廠通過長期對中央空調(diào)系統(tǒng)的研究、探索，總結(jié)歸納出一套中央空調(diào)全年多工況控制工藝。在實際運行中收到了奇跡般的節(jié)能效果。成都卷煙廠中央空調(diào)系統(tǒng)在經(jīng)自控改造以來，短短3個月已節(jié)約能耗100余萬。無論從經(jīng)濟效益或社會效益都取得了巨大的成功。并且減少無效能耗，減少熱量排放，也極大的降低對環(huán)境的影響。

　　在剛結(jié)束的“中國發(fā)展高層論壇2005—建設(shè)節(jié)約型社會國際研討會”上，專家學者一致認為，要實現(xiàn)經(jīng)濟總量四倍于今天的發(fā)展目標，中國就必須邁過節(jié)能降耗這道坎。

　　中國國家發(fā)展和改革委員會秘書長張曉強說，目前中國的能源綜合利用總效率約為33％，比發(fā)達國家低大約10個百分點，還有較大差距。電力、鋼鐵、有色、石化、建材、化工、輕工、紡織八個行業(yè)主要產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進水平高出40％。鋼、水泥、紙和紙板的單產(chǎn)綜合能耗比國際先進水平分別高21％、45％和120％。機動車油耗水平比歐洲高25％，比日本高20％。單位建筑面積采暖能耗相當于氣候條件相近發(fā)達國家的2-3倍。

　　傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)是基于定流量運行和傳輸能量的原理、基于傳統(tǒng)的工程設(shè)計方法進行冷熱負荷計算和設(shè)備選型的。這種設(shè)計原理和工程方法經(jīng)過工程界多年的實踐證明是正確的，完全可以保證建筑物內(nèi)的冷熱能量交換并造就舒適的空氣環(huán)境。但由于建筑物的外部環(huán)境溫度隨季節(jié)和晝夜的變化是動態(tài)的，建筑物內(nèi)部對冷熱負荷的需求變化將導(dǎo)致對中央空調(diào)能量負荷需求的動態(tài)變化。長期的試驗結(jié)果表明，由于外界溫度和內(nèi)部負荷的動態(tài)變化，中央空調(diào)系統(tǒng)普遍存在著30％以上的無效能耗，有些中央空調(diào)系統(tǒng)的無效能耗甚至可以高達50％以上。特別對于一些溫濕度精度及工藝要求高的工礦企業(yè)，如果自控策略針對性不強，就很容易出現(xiàn)系統(tǒng)高位平衡的現(xiàn)象，即冷熱源相互抵消達到平衡，造成能源的極度浪費。一些企業(yè)為了克服這一浪費，不得不犧牲系統(tǒng)的控制精度，采用人工干預(yù)方式對其進行手動控制。

　　通過長期對中央空調(diào)系統(tǒng)的研究、探索，總結(jié)歸納出一套中央空調(diào)全年多工況控制工藝。有效的解決了系統(tǒng)高位平衡和降低了系統(tǒng)無效功耗，在成都卷煙廠實際運行中收到了奇跡般的節(jié)能效果。現(xiàn)通過成都卷煙廠這一典型實例，對此控制工藝進行一個簡單的介紹：

　　成都卷煙廠新廠區(qū)位于成都市錦江區(qū)三圣鄉(xiāng)，總建筑面積約8萬平米，其中包括卷接包車間、制絲車間、高架倉庫、儲絲車間等。整個中央空調(diào)系統(tǒng)由3臺 495kW制冷主機及2臺鍋爐構(gòu)成動力源，由16臺組合式空調(diào)機柜構(gòu)成末端機組。16臺空調(diào)機組分布于A、B、C三個空調(diào)機房，由它們分別向卷接包車間、制絲車間、高架倉庫、儲絲車間送風。

　　從暖通、機械自控多工種，多學科、多部門組成一個節(jié)能分析小組經(jīng)深入了解及調(diào)查，重點對中央空調(diào)系統(tǒng)進行分析。確定主攻方向，先從其自控策略入手。

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措施1：卷包風柜使用變風量控制節(jié)能

　　現(xiàn)狀：
　　
　　成都煙廠所有風柜總裝機容量為1074KW,其中卷包風柜（KB1至KB8）裝機容量為776KW，設(shè)計為變風量系統(tǒng)，由于空調(diào)控制策略上的不完善，導(dǎo)致從新廠建立至今風柜一直處于工頻運轉(zhuǎn)，沒有使用變頻，起到節(jié)能降耗的作用。

　　分析：

　　按照2005年能源管理系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，風柜在工頻運轉(zhuǎn)下，實際運行電流為：送風機：120A ，回風機：40A,功率因數(shù)取0.95，則實際有功功率為：1.732×160A×380×0.95×8臺＝800.32KW，全年卷包風柜運行時間按300天計算，24小時運行，電價按0.5元/小時，則全年卷包風柜運行費用：300×24×800.32×0.5＝288.12萬元

　　效益分析估計：

　　卷包風柜采用變頻控制，風柜實際運行平均電流下降35A，其余條件不變，則變頻后實際有功功率為：1.732×130A×380×0.95×8臺＝625.25KW ，全年卷包風柜變頻后運行費用為：300×24×600.24×0.5＝225.09萬元，全年節(jié)約費用為：288.12－225.09＝63.03萬元，節(jié)電率為：63.03/288.12＝21.88％

　　措施2：運用完善的控制策略，在冬天不開制冷機對卷包車間進行制冷，從而達到節(jié)能目的。

　　現(xiàn)狀：

　　卷包車間常年分布冷負荷，需要制冷，在冬天仍然需要開啟制冷機進行制冷，能耗是巨大的。

　　分析：

　　在冬天，當室外溫度低于一定值時，如果利用最大新風對室內(nèi)進行降溫，不開制冷機，節(jié)能效果是非常明顯的。

　　根據(jù)能源管理系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，當室外溫度低于10℃，完全可以利用低溫新風來抵消卷包冷負荷，根據(jù)2005 2006年室外溫度統(tǒng)計，2006年月 1月 2月 以及2005年11月、12月絕大部分室外溫度在10℃以下。

　　效益分析估計：

　　按冬天開1臺制冷機計算，裝機功率為525KW,實際運行的功率根據(jù)能源管理系統(tǒng)統(tǒng)計為490KW，冷凍水泵為90KW、冷卻水泵為90KW,冷卻塔為11KW,冬天不開制冷機時間根據(jù)上述統(tǒng)計為90天。則冬天不開制冷機能節(jié)電：

　　（490＋90＋90＋11）×24×90＝1470960KWH

　　電價按0.5元/度，則節(jié)省費用：1470960×0.5＝73.548萬元

　　根據(jù)現(xiàn)場觀察，現(xiàn)有空調(diào)自控系統(tǒng)大量存在三閥同時開啟的現(xiàn)象，且同開幅度甚至高達50％以上，造成冷、熱能量互相抵消，能源大幅度浪費。通過我們對現(xiàn)象分析和對煙廠空調(diào)控制的經(jīng)驗，認為主要應(yīng)從多工況分區(qū)入手，并最大限度的利用自然能源，讓各控制手段有機結(jié)合達到最佳節(jié)能控制。

　　卷煙廠各車間的生產(chǎn)工藝對溫濕度環(huán)境提出了嚴格的精度要求，空調(diào)系統(tǒng)為滿足車間全年的溫濕度精度指標，配備了眾多的熱濕處理手段，表冷器（降溫降濕）、加熱器（升溫）、加濕器、新風/回風/排風閥、風機變頻等。可以有很多種控制策略，選擇不同的手段來達到溫濕度指標，而控制策略的優(yōu)劣就在于是否能對這些處理手段進行有機結(jié)合，讓車間內(nèi)空氣在全年各種氣候條件都能沿著一條最節(jié)能的路徑達到溫濕度要求。

　　因此，在全年某一特定時刻的室外氣象條件和車間熱濕負荷條件下，能否選擇最合理、最節(jié)能的熱濕處理執(zhí)行機構(gòu)，是煙廠空調(diào)自控系統(tǒng)能否保證溫濕度精度，并且不能出現(xiàn)冷熱抵消的前提條件。我們根據(jù)多年煙廠空調(diào)的研究、維護、保養(yǎng)。集合本公司暖通、機械、自控各專業(yè)技術(shù)人員專門針對煙廠，總結(jié)歸納出一套全年多工況控制軟件，從資陽煙廠、什邡煙廠、到成都煙廠，不斷實踐、總結(jié)、提高，并通過多次驗證，證明其合理性及實用性。

　　多工況控制軟件策略根據(jù)被控車間的熱濕負荷特性和當?shù)厥彝鈿庀髼l件，自動將全年分成若干個工況區(qū)域，每個工況區(qū)域內(nèi)制訂出一個最合理、最節(jié)能的溫濕度控制模型，找準各區(qū)溫濕度控制回路的執(zhí)行機構(gòu)，保證全年各時刻的溫濕度控制精度，尋求空調(diào)系統(tǒng)的最佳節(jié)能運行方案。

　　1、多工況控制策略

　　根據(jù)長期從事空調(diào)自動控制的經(jīng)驗和煙廠實際空調(diào)運行情況，制訂出一套針對煙廠的控制策略。

　　分區(qū)工況按照理想工況制定，即不考慮室內(nèi)熱濕負荷變化，在實際控制中，控制器將根據(jù)實際情況與理想狀況的偏差利用PID計算公式自動修正。

空調(diào)工況分區(qū)圖

　　圖為空調(diào)系統(tǒng)全年運行工況分區(qū)圖，圖中四邊形的陰影面積為室內(nèi)空氣溫濕度的允許波動范圍。其中黃色的陰影部分面積是全新風區(qū)。O為送風狀態(tài)點；N為室內(nèi)狀態(tài)點；M點在NO延長線上，為m％（最小新風比）=NO/NM。tO、iN 線分別與氣象包絡(luò)線相交于a、b點； dO線和iN線相交于k點。這些等焓線、等溫線、等含濕量線和OM線把室外氣象區(qū)劃分成五區(qū)域。見下表：

　　其中Ⅰ區(qū)中：盡量通過新回風比將混風拉至tO溫度線上，濕度控制在加濕能力線內(nèi)，再等溫加濕到送風狀態(tài)點O；此區(qū)域控制執(zhí)行器為新回風閥、加濕閥。

　　Ⅱ區(qū)中：通過新回風比將混風狀態(tài)拉至細線內(nèi)，但需小比例開制冷閥將空氣冷卻至tO溫度線上，再等溫加濕到送風狀態(tài)點O；其小比例開水閥保證表冷溫度>露點溫度。此區(qū)域控制執(zhí)行器為新回風閥、制冷閥、加濕閥。

　　Ⅲ區(qū)中，采用最小新風，滿足車間衛(wèi)生要求，經(jīng)制冷、加濕至送風狀態(tài)點O；此區(qū)域控制執(zhí)行器為新回風閥、制冷閥、加濕閥。

　　Ⅳ區(qū)：高溫高濕工況，采用最小新風，制冷與除濕同時進行，將表冷器溫度降至露點溫度，此區(qū)域控制執(zhí)行器為新回風閥、制冷閥。

　　Ⅴ區(qū)，低溫高濕，采用全新風，此時需大量除濕，將空氣冷卻至露點，由于溫度低于送風溫度，故需開啟加熱閥輔助加熱；此區(qū)域控制執(zhí)行器為新回風閥、制冷閥、加熱閥。

　　總上所述：在什么樣的狀態(tài)可以大量利用新風節(jié)能，應(yīng)在tN線以下，加濕能力線與dO線之間，以及Ⅴ區(qū)域內(nèi)，可大量應(yīng)用新風。

　　2、表冷、加熱、加濕閥控制：

　　采用統(tǒng)一的PID發(fā)生器產(chǎn)生統(tǒng)一的控制量，使表冷、加熱、加濕控結(jié)合在一起，達到杜絕三閥同開的現(xiàn)象。

　　建筑節(jié)能是節(jié)能應(yīng)用的重要領(lǐng)域。據(jù)有關(guān)專家分析，如果大力開發(fā)和推廣應(yīng)用先進的建筑節(jié)能技術(shù)，可以使我國公共建筑和居住建筑節(jié)能50％以上。中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不可缺少的能耗運行系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)在給人們提供舒適的生活和工作環(huán)境的同時，又消耗掉了大量的能源。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑物能耗約占能源總消耗量的30％。在有中央空調(diào)的建筑物中，中央空調(diào)的能耗約占總能耗的70％，而且呈逐年增長的趨勢。由此可見，對中央空調(diào)的能耗系統(tǒng)進行控制，可以減少無效能耗、減少熱量排放，對于提高能源利用效率具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　節(jié)能工作涉及面廣，需要多學科、多部門的配合。對已有系統(tǒng)，不同工況下的數(shù)據(jù)進行跟蹤和對系統(tǒng)各設(shè)備的運行情況，操作維護等進行記錄。通過數(shù)據(jù)的積累、整理，對系統(tǒng)能耗更深入的了解，不斷改進完善，使節(jié)能工作繼續(xù)細化、不斷延伸。

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