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浅谈东环广场空调自动控制系统

发布: 2019-02-21     文章来源:     查看: 3868次
浅谈东环广场空调自动控制系统

摘要:本文结合“东环广场空调自动化控制系统”这一工程实例,介绍了东环广场空调系统自动化建设的三个阶段,通过一系列改造,实现空调系统的自动化、精准化运行,保证了租户正常的工作生活秩序和舒适、洁净的生活工作环境。论证了将先进的设备管理技术及高科技运用到设备管理中,使得物业设备管理从劳动密集型产业转向技术密集型产业,在物业管理的发展中的重要作用。
关键词:智能、自动、节能、安全。
东环广场物业管理简介
东环广场建于1998年,位于东中街9号,属于繁华的东直门商圈,由两座公寓楼、两座写字楼、大型商业区域及与各个部分连通的娱乐层组成,总建筑面积189, 000平方米,其中写字楼部分的面积为42,000多平方米,商业、餐饮、娱乐部分面积为54,000平方米,公寓部分面积为63,000平方米,地下车库及设备用房30,000平方米。
东环广场空调(供热)系统简介及现状
东环广场地下一层南端和北端各设一座制冷机房,每座机房有2台900冷吨和一台350冷吨的约克冷水机组,以电为能源提供冷冻水,供应写字楼和商业区的空调机组及新风机组。商场、办公楼、餐饮和娱乐的采用全空气空调方式,局部采用风机盘管加新风空调方式。
空调系统存在的问题有以下三点:
    一、风平衡失调。东环广场的空调末端采用的是集中式空调机组,标准层每层2台组合式空调机负责外区的供冷和供热,1台组合式空调机组负责内区的供冷和供热,每台组合式空调机组都有高低两速。近几年因为分割出租的原因,这种高低速运行的风机,风平衡越来越难调节,采用低速运行时,不能满足末端用户,采用高速运行时,始端用户会感觉过冷或过热。

    二、运行效率低。东环广场有南北两个制冷机房和87台集中式空调机组。改造前,南北各有1个运行班组,负责空调冷热源和末端空调机组的运行。因为设备众多,运行人员在本地按顺序对整个空调系统完成开关机就需要4个小时,这种状况造成的后果是运行人员工作量大和空调机组无效运行时间较长,从而降低了空调的运行效率。下图能清晰地看到南北两个空调系统的分布情况。

 
    三、智能化程度低。因为东环广场的空调系统完全依靠人力进行操作,存在以下问题:(1)当室内温度达到设计值时,风量仍保持恒定,宜造成室内温度过低;(2)室外环境发生变化时,制冷机组出水温度难以及时调整。冷水机组的运行台数也不能得到有效控制,造成室内温度过高或过低;(3)当空气湿度加大时,冷水机组不能及时调整出水温度,造成室内闷热。(4)冷却水温度不能有效控制,致使冷水机组效率下降。
针对以上问题,为了改善空调系统的运行状况 ,东环广场从2015年起,开始了对空调系统的一系列改造,改造的内容有:1、末端空调机组的改造;2、控制方式的改造,改本地控制为集中控制;3、智能化改造,由人工操作改为自动化运行;这些改造主要分三个阶段进行。

第一阶段是对空调末端的改造。针对风平衡失调的问题,在空调机组风机上加装变频器,使空调机组风机的运行不再局限于高低两速,风量和风压可以无级调节。同时,为了调节的方便,将空调机组每个分区的风阀都改为了电动阀。在空调机组的进出口安装了温度传感器。通过第一阶段的改造,解决了风量失衡的问题,也方便了对风量进行调节,改造后的空调机组状况如下图:

 

第二阶段是对整个空调系统控制方式的改造。改造的重点是在冷热源系统上加装各类传感器(主要有温度、压力、压差、流量等),并将冷热源设备和末端机组的控制集中到一个值班室,实现所有空调设备的远程控制。因为加装了大量传感器,设备的运行状态在集中控制屏上能直观的看到,从而减少了远程操作的盲目性。通过控制方式的改造,运行人员的工作量大大减少了,也实现了一定程度的节能。下图是制冷系统运行的画面,在控制屏上点击任一台设备,可以对设备进行操作。

 

第三阶段是整个智能化的重点,是在前两步改造的基础上,通过在客户区域安装五合一空气质量检测仪,在户外安装气象站,对软件进行编程,使室内空气参数对末端空调机组和冷热源相关联,自动调节末端空调机组和制冷机组。具体有以下功能:(1)对制冷(制热)设备机组运行采取群控方式,并根据系统负荷的变化合理调配机组运行台数;(2)制冷机组的出水温度根据室外气象参数和除湿负荷的变化进行设定;(3)空调系统的开关机时间根据室外气象参数和室内空气参数进行设定。通过这一阶段的改造,最终实现空调系统的智能化运行。下图是五合一空气质量检测仪的平面分布图:

 
通过以上三个阶段的建设,东环广场的空调系统从今年5月份开始了自动化运行。目前,这套系统已经运行了3个月,运行情况平稳,从这3个月的运行情况来看,验证了空调自动控制系统的以下特点:
 1、自动化运行,无人值守是东环广场空调自动化系统的特点。因为空调冷(热)源和末端空调机组安装了大量的温度、湿度、流量、压力传感器和电流、电压监测器。这些传感器无时无刻不在监控着环境情况和设备的运行状况,自动准确记录各种参数,通过这些反馈的数据,自动调整冷水机组的供水温度,水泵的频率,冷却塔风机的台数等,从而使机组的COP始终保持在较高的水平。
2、自动化运行节省了大量的人力资源。东环广场建设空调(供热)自动化控制系统以来,原有空调(供热)运行人员14人(南北空调各4人,热力站3人,长白班3人)减少到了6人(运行4人,长白班2人),通过空调(供热)自动控制系统,一个值班人员能同时监控南北两个机房、热力站及所有的末端设备,当设备发生问题需要操作时,值班人员通过授予的权限,可以将自动控制转化为远程控制,对设备进行启停、切换、调控。
3、实现了节能减排。空调系统自动化运行后,因为设备的开关机时间,小机组和大机组的相互转换时间,都通过软件里的预先设定的条件由软件计算所得。因此,在时间上,避免了人工操作的滞后性和不准确性,提高了系统的运行效率,实现了最大程度的节能。特别是在过渡季节,节能的效果更为显著。

以下是从东环广场能源管理平台上调取的东环广场南北两个制冷机房在5、6、7三个月的用电数据:

 
    从上表能清晰的看出,使用空调供热自动控制系统以来,制冷机房每月的用电量均出现了下降,尤其是5月份的用电量下降很大,3个月的总节电率达到了21.87%。
4、精确化控制。东环广场在客户区域安装的五合一检测仪,分别对PM2.5、温度、湿度、TVOC、CO2浓度进行监测,自动控制系统利用这些数据对冷热源和空调末端进行调控,从而使房间的空调参数始终保持在合理的范围内。增加了客户满意度,减少了空调专业的报修量。  

下表是东环广场2017年和2018年空调专业的报修数量对比:

      
    从上表可以看出,东环广场空调专业的报修数量与去年同期相比成下降趋势,随着系统稳定性的提高,报修数据还会进一步下降。
    5、提高了设备安全性。改造前,设备的运行状况通过人工巡视来记录,在出现事故隐患时,操作人员难以及时发现,易造成安全事故。管道由于年久失修,偶尔会出现跑水事故,造成了一定的经济损失和能源浪费。改造后、当压力、温度、流量出现异常时,自控系统能及时发出报警,提醒值班人员进行有针对性的巡视,从而避免了事故的发生,减少了经济损失,规范了现场管理,提高了安全生产管理水平。
以上就是东环广场空调自动化系统的情况,东环广场通过空调自动化建设,不仅提高了空调设备的自动化运行水平,还产生了很客观的经济效益,提高了物业服务水平。空调系统作为LEED认证的重要组成部分,助力东环广场获得了美国建筑委员颁发的既有建筑运营与维护V4版铂金级认证。

参考文献:实用供热空调设计手册  陆耀庆著
                 绿色建筑运行维护技术规范(JGJ/T 391-2016)
                 绿色建筑评价标注(GB/T 50378-2014)

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