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2021/12/28

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楼宇自控节能控制9大策略- 2022广州智能家居展

2022广州国际建筑电气技术展于2022年6月9日至6月12日在广州·中国进出口商品交易会展馆举行,邀您关注今日广州建筑电气展新资讯:


楼宇自控系统可以采用以下节能控制策略:            

01提高室内温湿度控制精度

室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。美国国家标准局统计资料表明,如果在夏季将设定值温度多下调1℃,将增加9%的能耗,如果在冬季将设定值温度上调1℃,将增加12%的能耗。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是可以节能的。

欧美等国对室内温湿度控制精度要求为:温度为±1.5℃,湿度为±5%的变化范围。如果技术成熟,可以试着依据热负荷补偿曲线来设置浮动的设定点,可以更加有效地自动调整室内温度设定值,使其在负荷允许的范围内尽可能的节省能量。

传统的建筑没有采用楼宇自控系统,往往造成夏季室温过冷(低于标准设定值)或冬季室温过热(高于标准设定值)的现象。这不但对人体的健康和舒适性不利,同时也浪费了能源。采用了楼宇自控系统的智能建筑,不仅可以按照设定值自动调节室内温湿度,还可以根据室外温湿度和季节变化情况,改变室内温度的设定,更加满足人们的需要,更加充分发挥空调设备的功能。空调系统温度控制精度越高,舒适性越好,节能效果也越明显。据实际数据计算,节能效果达到15%以上。

 

02新风量控制

根据项目的气候条件,可以在适宜的条件下大量使用新风,在不牺牲舒适度的前提下达到节能的目的。

根据卫生要求,建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多,将增加新风耗能量。在设计工况(夏季室外温26℃,相对温度60%,冬季室温22℃,相对湿度55%)下,处理一公斤室外新风量需冷量6.5,热量12.7,故在满足室内卫生要求的前提下,减少新风量有显著的节能效果。实施新风量控制的措施有以下几种方法:

根据室内允许二氧化碳浓度来确定新风量,允许浓度值一般为0.1%。采取固定新风量的方式是不够精确的,这是因为随着季节和时间的变化以及空气的污染情况,室外空气中浓度是变化的,同时室内人员的变化对新鲜空气的需求也发生变化,所以最为合理的方式是根据室内或回风中的浓度,自动调节新风量,以保证室内空气的新鲜度,控制功能较完善的楼宇自控系统可以满足这些控制要求。

根据建筑群内人员的变动规律,采用统计学的方法,建立新风风阀控制模型,以相应的时间运行程序控制新风风阀,以达到对新风风量的控制。

使用新风和回风比来调整被控温度并不是调节新风阀的主要依据,调节温度主要由表冷阀完成,如果风阀的调节也基于温度,会造成控制时两个设备同时以一个参数为目标进行调节,反而使得系统产生自激,很难达到稳定,所以可以放大新风调节温度的死区值,粗调风阀,精调水阀。

空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于10%。不论每人占房间体积多少,新风量应大于等于30人。

 

03机电设备最佳启停控

某些业态的建筑群内,在夜里不需要开空调,为了保证第二天工作开始时环境的舒适,就需要提前对其进行预冷或预热。另外,由于室内温度是惯性很大的被控对象,提前关闭空调也可以在一定的时间内保证室内温度变化不大,楼宇自控系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制,可以在保证环境舒适的前提下,缩短不必要的空调运行时间,达到节能的目的。

在预冷或预热时,关闭新风风阀,不仅可以减少设备负荷,而且可以减少获取有效新风而带来冷却或加热的能量消耗。对于小功率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法,如果使用得当,一般每小时风机只运行40~50分钟,节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法后,运行时间更趋合理。记录数据表明,每台空调机一天24小时中实际供能工作的累计时间仅仅4小时左右。

 

04空调水系统平衡与变流量管理

空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心,通过科学合理的节能控制算法,不但可以达到温度环境的自动控制,同时可以得到相当可观的节能效果。

空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换,因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度交换热效率的影响有关,更与冷热供水流量与热效率相关。通常在没有对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理的场合,常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法,导致温湿度控制精度很差,能量浪费极其明显。这是由于在恒定的供回水压力差下,自平衡能力很差,流量值与实际热交换的需要量相差甚远,因而造成温湿度失控,能量浪费和设备受损。

通过对空调系统最远端和最近端(相对于空调系统供回水分、集水器而言)的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果的测量参数的分析可知空调系统具有明显的动态特点,运行状态中楼宇自控系统按照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的调节水阀,控制流量,使得总的供回水流量值也始终处于不断变化的中,为了响应这种变化,供回水压力差必须随时有所调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立流量控制数学模型(算法),将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。

实测数据表明,当空气处理机流量达到额定流量工况时,调节阀两端压力仅为0.66~1。为了控制流量,通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有时候作用并不明显,也会增加不必要的能源消耗。

根据空气处理机实际运行台数和运行流量工况动态调整供水泵投入运行的台数,并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式,可以避免泄漏,提高控制精度,并减少不必要的流量损失和动力冗余,带来明显的节能效果。据实际数据计算,节能效果达到25%以上。如果能够将供回水流量动态参数作为反馈量,调整冷水机组的运行工况,节能效果将更为明显。

 

05克服暖通设计带来的设备容量冗余

在实际控制中可以采用夜间扫风、间歇性控制等等先进的策略,在不增加投资的基础上达到良好的节能效果。

目前我国绝大多数暖通系统,为了保证在最不利的环境情况下正常运行,在设计时往往采用静态方法计算负荷,结果还乘以较大的安全系数,导致设备(如制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、风机等)选型往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统,一年的中的峰值负荷只占百分之几的概率,即使一天的中的负荷也是随时间不断变化的。不恰当的冗余会造成能源的浪费,而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服的。

如果严格根据国家《民用建筑采暖通风设计规范》中的规定,以累年日平均气温稳定通过≤5℃的起止日之间的日期为采暖期的话,那么北方地区的采暖期应该是每年的10月中下旬直到次年的4月中上旬,有将近半年的久。科学地运用楼宇自控系统的节能控制模式和算法,动态调整设备运行,可以有效地克服由于暖通设计带来的设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。

 

文章来源:维科网


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