連載二十五 | “源牌自控”為中國樓控夢想而來
2021-06-04
按需節(jié)能，高效節(jié)能
說到底，就節(jié)能而言，既然我們不能停下機(jī)械的運(yùn)作，那么就有兩個(gè)方向可以去為節(jié)能做考慮。一個(gè)是按需，一個(gè)是高效。
高效 珠江城的制冷系統(tǒng)一共起用了離心式冷水機(jī)組6臺，乙二醇溶液冷卻螺桿式熱泵機(jī)組2臺，水泵24臺，開式冷卻塔6臺，閉式冷卻塔2臺， 電動閥若干。這些機(jī)組中，主動制冷的核心部分就是離心式冷水機(jī)組和乙二醇溶液冷卻螺桿式熱泵機(jī)組。 它們的名字對于普通人也許過于繞口，要解釋清楚它們也需要大費(fèi)篇章。實(shí)際上我們只需要知道，為了滿足珠江城的需求，設(shè)計(jì)師們結(jié)合了不同原理的壓縮機(jī)被動散熱的部件——也就是冷卻塔和推送水流的水泵。 這些不同的組件來自于全球各大知名廠商，是各自領(lǐng)域的先進(jìn)產(chǎn)品，比如美國特靈的離心式冷水機(jī)組，比如德國威樂的冷凍水泵。前者是與開利、約克等齊名的暖通系統(tǒng)與硬件制造商，后者是全球領(lǐng)先、專注水泵技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)的百年公司。 源牌的任務(wù)，就是管理整合這些設(shè)備，發(fā)揮所有人的腦力編寫出最適合珠江城的控制系統(tǒng)，去統(tǒng)領(lǐng)協(xié)調(diào)所有的設(shè)備，讓它們變得智能起來，在未來的使用中不再不必要地耗損管理者的體力與精力。?? 為了能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效，源牌為冷水機(jī)組編寫了大溫差串聯(lián)冷水機(jī)組群控的控制策略。空調(diào)高溫回水經(jīng)第一臺制冷機(jī)降溫后，再經(jīng)第二臺制冷機(jī)降溫，溫度較低的冷水向新風(fēng)系統(tǒng)提供低溫冷水處理空調(diào)潛熱和除濕，經(jīng)新風(fēng)機(jī)組升溫后的高溫冷水向室內(nèi)末端干式風(fēng)機(jī)盤管及冷輻射制冷系統(tǒng)供冷。 1 這樣做的好處，首先是對機(jī)組本身而言，高溫和低溫機(jī)組能量均衡控制方式兼顧了高/低溫機(jī)組的綜合運(yùn)行效率，大溫差串聯(lián)流程既能提高系統(tǒng)整體效能，對機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化后，分組運(yùn)行控制又能保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。 2 其次，實(shí)現(xiàn)了按能量品位合理配置冷源、能量的階梯利用，大大提高了空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷效率，也節(jié)省了空調(diào)系統(tǒng)的空氣輸送能耗。?? 但是光解決高效還不足夠，就算機(jī)房利用率能達(dá)到100%的完全理想狀態(tài)，如果不能按照實(shí)際需求來工作，則造得越多，浪費(fèi)越多。這就涉及另一個(gè)重要的維度——按需。 按需 珠江城的工程制冷系統(tǒng)總裝機(jī)冷負(fù)荷為15964KW，如果機(jī)組能夠完全按需運(yùn)作，末端反饋來的需求是多少， 就生產(chǎn)多少，絕不多浪費(fèi)一滴水，一度電，把不必要的轉(zhuǎn)換盡可能降到最低。甚至不用如此理想化，對于這個(gè)體量的機(jī)組來說，哪怕只是削減1%的額外產(chǎn)出，都意味著節(jié)約下了大量的能源。 這個(gè)理論看上去很美，但實(shí)踐起來卻相當(dāng)有難度。因?yàn)樗鼱砍兜揭粋€(gè)非常嚴(yán)肅的前提：如何精準(zhǔn)測量末端的需要。 傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，是把溫度和濕度混合控制，并不區(qū)分彼此，這樣造成的毛病就是忽視了溫度與濕度各自不同的制冷要求。打個(gè)比方來說，夏季一般要求室內(nèi)溫度低于25℃，相對濕度應(yīng)該在55%左右。為了達(dá)到前者的目的，其實(shí)只需要20℃的冷媒水就已足夠，但后者卻需要7℃左右的冷媒水。但現(xiàn)在是統(tǒng)一用7℃的水來控制溫度與濕度。對于溫控部分來說，這7℃的水，無疑是拿高射炮打蚊子，既沒有體感的升級，又白白造成了諸多浪費(fèi)，可謂得不償失。 珠江城實(shí)景圖 所以珠江城空調(diào)系統(tǒng)打破常規(guī)的重要一步，就是將溫、濕度獨(dú)立，分別進(jìn)行控制。溫度由冷輻射系統(tǒng)控制，而濕度則交給新風(fēng)系統(tǒng)管理，這也是珠江城空調(diào)系統(tǒng)最大特色：“冷輻射＋需求化置換送風(fēng)”的空調(diào)系統(tǒng)。 基于水冷媒輻射的供冷系統(tǒng)，其主要作用是降溫。我們曾經(jīng)介紹過，它的原理是利用水是具有良好熱交換性的流體。制好滿足溫度要求的冷媒水在流經(jīng)金屬天花板中預(yù)埋的銅管時(shí)，以冷輻射的形式降低房間的溫度。同時(shí)，在靠近建筑玻璃幕墻的地方，由于受陽光等室外條件影響，溫度相對較高，因此安裝干式風(fēng)機(jī)盤管來進(jìn)一步降低室內(nèi)溫度，形成人工洞穴效應(yīng)。其實(shí)就是冷輻射加風(fēng)機(jī)盤管來降溫。 需求化置換送風(fēng)，也就是新風(fēng)系統(tǒng)，其作用主要是除濕。根據(jù)最佳體驗(yàn)的濕度區(qū)間，通過置換送風(fēng)口提供滿足室內(nèi)需求的新鮮干燥空氣，控制室內(nèi)濕度，避免金屬天花板結(jié)露，并以高品質(zhì)空氣質(zhì)量滿足室內(nèi)空氣需求。? 但這兩個(gè)控制系統(tǒng)的前提都需要精準(zhǔn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。前者的溫度自不必說，而濕度則更值得一談。因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)是通過變風(fēng)量末端裝置—— 也就是我們常說的VAV BOX中的風(fēng)閥開合度來調(diào)節(jié)的送風(fēng)量。風(fēng)閥開合度又是取決于此刻房間內(nèi)濕度的準(zhǔn)確參數(shù)。 VAV新風(fēng)系統(tǒng)控制原理圖 為此，源牌專門定制了兩個(gè)不同的傳感裝置，負(fù)責(zé)監(jiān)控溫度的安裝在天花板上，而監(jiān)控濕度的則靠近地板。溫控裝置產(chǎn)品是有現(xiàn)成的，但是面向工業(yè)而設(shè)計(jì)的溫控器體積特別大，且造價(jià)也頗為不菲。源牌在總部的工廠發(fā)揮了作用。朱好仁，這位工廠的技術(shù)總負(fù)責(zé)人，是源牌一眾年輕工程師中的長者，在他的主持下，很快就研制出了適合樓控的溫控器。這個(gè)溫控器，體型比巴掌還小，可以方便地安裝在每一個(gè)房間，即節(jié)約了成本， 又適應(yīng)了民用體積小的要求，更極大地方便了入駐的住戶。 “冷輻射＋需求化置換送風(fēng)”的空調(diào)系統(tǒng)是末端降溫除濕的手段， 而溫濕度獨(dú)立控制解決了環(huán)境數(shù)值監(jiān)測的精準(zhǔn)度問題。 而真正要做到末端需求的完全掌控，重點(diǎn)在冷熱源機(jī)房依照精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并按需制冷。 為此源牌設(shè)計(jì)了不同的運(yùn)行邏輯來滿足這些要求，最有代表性的就是過渡季節(jié)冷卻塔供冷控制設(shè)計(jì)……
