正島電器

提要：國務院總理溫家寶強調，加快建設節約型社會，事關現代化建設進程和國家安全，事關人民群眾福祉和根本利益，事關中華民族生存和長遠發展。

　　由于外界溫度和內部負荷的動態變化，中央空調系統普遍存在著30％以上的無效能耗，有些中央空調系統的無效能耗甚至可以高達50％以上。

　　成都五牛環控工程有限公司與成都卷煙廠通過長期對中央空調系統的研究、探索，總結歸納出一套中央空調全年多工況控制工藝。在實際運行中收到了奇跡般的節能效果。成都卷煙廠中央空調系統在經自控改造以來，短短3個月已節約能耗100余萬。無論從經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，也極大的降低對環境的影響。

　　在剛結束的“中國發展高層論壇2005—建設節約型社會國際研討會”上，專家學者一致認為，要實現經濟總量四倍于今天的發展目標，中國就必須邁過節能降耗這道坎。

　　中國國家發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、紡織八個行業主要產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達國家的2-3倍。

　　傳統的中央空調系統是基于定流量運行和傳輸能量的原理、基于傳統的工程設計方法進行冷熱負荷計算和設備選型的。這種設計原理和工程方法經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的冷熱能量交換并造就舒適的空氣環境。但由于建筑物的外部環境溫度隨季節和晝夜的變化是動態的，建筑物內部對冷熱負荷的需求變化將導致對中央空調能量負荷需求的動態變化。長期的試驗結果表明，由于外界溫度和內部負荷的動態變化，中央空調系統普遍存在著30％以上的無效能耗，有些中央空調系統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，如果自控策略針對性不強，就很容易出現系統高位平衡的現象，即冷熱源相互抵消達到平衡，造成能源的極度浪費。一些企業為了克服這一浪費，不得不犧牲系統的控制精度，采用人工干預方式對其進行手動控制。

　　通過長期對中央空調系統的研究、探索，總結歸納出一套中央空調全年多工況控制工藝。有效的解決了系統高位平衡和降低了系統無效功耗，在成都卷煙廠實際運行中收到了奇跡般的節能效果。現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：

　　成都卷煙廠新廠區位于成都市錦江區三圣鄉，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。整個中央空調系統由3臺 495kW制冷主機及2臺鍋爐構成動力源，由16臺組合式空調機柜構成末端機組。16臺空調機組分布于A、B、C三個空調機房，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、多部門組成一個節能分析小組經深入了解及調查，重點對中央空調系統進行分析。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能

　　現狀：
　　
　　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，設計為變風量系統，由于空調控制策略上的不完善，導致從新廠建立至今風柜一直處于工頻運轉，沒有使用變頻，起到節能降耗的作用。

　　分析：

　　按照2005年能源管理系統統計數據，風柜在工頻運轉下，實際運行電流為：送風機：120A ，回風機：40A,功率因數取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，全年節約費用為：288.12－225.09＝63.03萬元，節電率為：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，從而達到節能目的。

　　現狀：

　　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進行降溫，不開制冷機，節能效果是非常明顯的。

　　根據能源管理系統統計數據分析，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2005 2006年室外溫度統計，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能源管理系統統計為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上述統計為90天。則冬天不開制冷機能節電：

　　（490＋90＋90＋11）×24×90＝1470960KWH

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

　　根據現場觀察，現有空調自控系統大量存在三閥同時開啟的現象，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。通過我們對現象分析和對煙廠空調控制的經驗，認為主要應從多工況分區入手，并最大限度的利用自然能源，讓各控制手段有機結合達到最佳節能控制。

　　卷煙廠各車間的生產工藝對溫濕度環境提出了嚴格的精度要求，空調系統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，而控制策略的優劣就在于是否能對這些處理手段進行有機結合，讓車間內空氣在全年各種氣候條件都能沿著一條最節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、最節能的熱濕處理執行機構，是煙廠空調自控系統能否保證溫濕度精度，并且不能出現冷熱抵消的前提條件。我們根據多年煙廠空調的研究、維護、保養。集合本公司暖通、機械、自控各專業技術人員專門針對煙廠，總結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、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被控車間的熱濕負荷特性和當地室外氣象條件，自動將全年分成若干個工況區域，每個工況區域內制訂出一個最合理、最節能的溫濕度控制模型，找準各區溫濕度控制回路的執行機構，保證全年各時刻的溫濕度控制精度，尋求空調系統的最佳節能運行方案。

　　1、多工況控制策略

　　根據長期從事空調自動控制的經驗和煙廠實際空調運行情況，制訂出一套針對煙廠的控制策略。

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

空調工況分區圖

　　圖為空調系統全年運行工況分區圖，圖中四邊形的陰影面積為室內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。O為送風狀態點；N為室內狀態點；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線把室外氣象區劃分成五區域。見下表：

　　其中Ⅰ區中：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，再等溫加濕到送風狀態點O；此區域控制執行器為新回風閥、加濕閥。

　　Ⅱ區中：通過新回風比將混風狀態拉至細線內，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點O；其小比例開水閥保證表冷溫度>露點溫度。此區域控制執行器為新回風閥、制冷閥、加濕閥。

　　Ⅲ區中，采用最小新風，滿足車間衛生要求，經制冷、加濕至送風狀態點O；此區域控制執行器為新回風閥、制冷閥、加濕閥。

　　Ⅳ區：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，此區域控制執行器為新回風閥、制冷閥。

　　Ⅴ區，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；此區域控制執行器為新回風閥、制冷閥、加熱閥。

　　總上所述：在什么樣的狀態可以大量利用新風節能，應在tN線以下，加濕能力線與dO線之間，以及Ⅴ區域內，可大量應用新風。

　　2、表冷、加熱、加濕閥控制：

　　采用統一的PID發生器產生統一的控制量，使表冷、加熱、加濕控結合在一起，達到杜絕三閥同開的現象。

　　建筑節能是節能應用的重要領域。據有關專家分析，如果大力開發和推廣應用先進的建筑節能技術，可以使我國公共建筑和居住建筑節能50％以上。中央空調是現代建筑中不可缺少的能耗運行系統。中央空調系統在給人們提供舒適的生活和工作環境的同時，又消耗掉了大量的能源。據統計，我國建筑物能耗約占能源總消耗量的30％。在有中央空調的建筑物中，中央空調的能耗約占總能耗的70％，而且呈逐年增長的趨勢。由此可見，對中央空調的能耗系統進行控制，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濟效益和社會效益。

　　節能工作涉及面廣，需要多學科、多部門的配合。對已有系統，不同工況下的數據進行跟蹤和對系統各設備的運行情況，操作維護等進行記錄。通過數據的積累、整理，對系統能耗更深入的了解，不斷改進完善，使節能工作繼續細化、不斷延伸。

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