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【兰蝶集团】中润华碳绿色医院综合智慧节能改造设计分析

发布时间:2022-04-16 14:16:35 来源:澳客比分直播 作者:足彩胜负澳客网     


  随着“碳达峰、碳中和”目标的提出与持续推进,各级政府以最高的力度和强度加快推进绿色低碳发展,在2022年的政府工作报告中提出了推进能耗“双控”转向碳“双控”的方向,各企业单位降低碳排放刻不容缓,医院也加入了节能绿色的行列。绿色医院是指在建筑的寿命周期内,最大的节约能源,保护环境和减少污染,提供给患者和医护人员良好的环境,提高舒适度。这样不但节能减排,增加人类的可持续发展性,有效缓解资源短缺和耗能过高的问题。

  本文以兰蝶集团中润华碳对某市医院的绿色节能改造设计为例进行分析。重点阐述了中央空调系统节能控制技术原理和能耗监测平台管理功能,综合改造后节电量达到25%。

  医院的运行需要消耗水、电、天然气等多种能源资源。节能工作的目标是在不降低患者就医体验、不影响正常医疗秩序、不降低医院运行保障能力的前提下,通过技术或管理等举措,降低医院各系统实际运行过程中的能耗。物联网的发展和节能设备的创新为空调系统的智能化管理提供了一个全新的思路,可进行智能控制和精细化管理,保障系统高效平稳运行。

  医院现有2个院区,总建筑面积约57万平方米,主体建筑包括1号儿科楼、2号门急诊楼、3号外科楼、5个内科楼等。这家医院用能类型涵盖了电、冷、热、水、气。主要用能设备包括空调和采暖用直燃机系统、医疗消毒用蒸汽锅炉、空调机组、送排风设备、电梯和医疗设备照明、插座等。

  经过中润华碳技术工程师多方调查和能耗诊断分析后,发现医院总体能耗在同行业中处于较高水平,存在明显的节能空间。因此医院需要对主要用能系统包括中央空调系统、照明系统进行了节能控制改造,完善能耗分项计量仪表,并搭建医院能耗监测平台。本文主要对医院的中央空调系统节能控制改造措施(节能技术措施)以及医院能耗监测平台(节能管理措施)做节能解决方案分享。

  通过中央空调机房智能化节能升级改造(包括增设变频控制柜、传感器等),采用下位机(冷热站智能控制柜,内设网络控制器模块、通讯模块、电源模块等,并内置专家级控制算法),采用“集中管理、分散控制”的先进控制思想,采用计算机技术、智能控制技术、系统集成技术和变频调速技术,通过专家级节能优化策略,实现对空调冷热源主机系统设备(直燃机、冷却塔风机、冷冻水泵、冷却水泵、电动阀等)的变频控制、连锁控制、节能控制,按需供冷热,保障空调系统设备在变负荷工况下能高效运行,从而降低空调系统的能耗成本,提高医院的运营效益。控制策略包括负荷预测、主机群控、冷冻水系统节能联控等。

  负荷预测是节能专家控制的基础,通过精准的负荷预测,可实现冷热源系统的前馈参数优化设定。比如,对于冷机,可以提前分配冷量,实现冷机台数、大小机搭配等控制,从而提升每台冷机的负荷率和能效,还能减少机组的频繁启停,延长使用寿命。

  采用指数平滑法进行中央空调负荷在线预测。负荷预测基本上由两大部分组成:(1)温度预测,即根据历史数据和气象部门的天气预报(最高温和最低温)预测第二天的24小时温度曲线,这将作为负荷预测的输入参数;(2)负荷预测,根据历史数据(包括气象参数和负荷数据)在供冷期开始前(一般为当天8:00)预测当天的负荷曲线。

  通过负荷预测的中央空调动态控制技术是一种“前馈控制”,它与常规的跟随控制有本质的不同,不是被动地跟随偏差信号动作,而是通过负荷预测主动地提前一个时间动作,以保证系统供冷与负荷用冷在数量上相等、在时间上同步,从而消除供需之间冷量的数量差与时间差。

  主机的能耗是最令人关注的,它由压缩方式,冷媒,制冷量,压缩机规格和换热器规格等因素构成。内科楼、外科楼能源站均采用多台直燃机,且外科楼存在大小不同型号直燃机的结合。对于整个机组群,则需要考虑其整体转换效率的机组的群控策略。

  节能专家控制系统将根据建筑的逐时冷负荷预测、实时运行参数,结合不同直燃机的特性曲线和历史记录,通过专家控制规则来确定需要投入运行的主机台数及具体机组,从而获取机组运行时较高的综合性能系数,最大限度地降低燃气耗量。

  冷冻/采暖水系统控制,采用“前馈专家控制+反馈调整”的方式进行。根据精准中央空调负荷预测,通过规则库给出变频器输出频率来前馈控制水泵的转速,有效地解决了系统惰性和滞后的不利影响,提升系统鲁棒性。同时通过加装的冷冻水供回水温度传感器、流量计、压差传感器等回传参数,与预测参数进行对比,对调控效果进行评估,然后进行反馈修正:1)当检测到的供水温度或回水温度大于系统预测温度时,则应提高冷冻水泵转速,增大冷冻水流量,增加冷量供应,保证末端对冷量的需要。2)当检测到的供水温度或回水温度小于系统预测温度时,则应降低冷冻水泵转速,减小冷冻水流量,减少冷量供给,减少多余的冷量传送。

  通过不断地反复检测、反复比较、反复修正调节,就可以实现冷冻水系统冷量供应与末端负荷需求相适应,保障在各种负荷条件下,冷冻水系统均处于最佳冷量供应状态,同时水泵也处于经济的运行状态,减少不必要的用能浪费。

  基于系统级目标函数优化的方法进行冷却水侧的节能控制。根据精准中央空调负荷预测、内置的直燃机能效-冷凝温度-冷却水流量模型、冷却水泵流量-扬程-功率曲线、冷却塔效率模型等,通过专家规则库给出最佳运行频率来控制冷却水泵的转速及冷却塔风机的转速,从而保证溴锂机、冷却水泵、冷却塔整体效能最高。当然算法中将考虑系统的约束条件,包括机组冷却水回水温度下限、冷凝器水流量下限、冷凝温度上限、室外湿球温度等。

  该医院供冷、供热期间通常全天24h运行。当负荷率较低时,直燃机仍开启,能效低下。而建筑和水系统有一定的热惯性,比如当机组供冷关停时,建筑物温度缓慢上升,但仍可以在一定时间内保证人体的热舒适。因此,对于系统处于部分负荷非常低的情况时,节能优化控制系统将根据医院建筑的热惯性特征,自动设定机组间断性停机,同时停止冷却水泵,冷却塔风机的运行,只运行冷冻水泵,充分利用水系统的蓄冷特性,可有效避开机组低负荷率低能效高能耗的运行状态,降低能耗。

  通过搭建能耗监测平台,实现医院各个用能系统的综合监控。可实时监测系统设备运行状态、重要房间环境参数(温湿度、二氧化碳浓度、噪声、甲醛等)、设备运行功率等,可远程手动控制某类设备的参数设定、一键启停、报警值设定等基本功能。明显垫底运维工作人员频繁现场查询的工作量。

  能源管理是能耗监测平台的重要功能模块,通过将数据进行层次化、全面化设置,通过分类、分项统计,实现运行管理数据化、科学化。

  图3为能耗分项占比,从图中可以看出,一级分项空调用电占比为24.72%,二级分项空调末端耗电占比33.2%。空调用电包括冷热站、空调末端、净化系统和大型独立空调等。

  在医院节能降耗的节能工作中,冷热站节能控制改造起到非常重要作用,通过对冷热站的变频控制、连锁控制、节能控制,按需供冷热,确实做到了空调系统设备整体高效运行,降低空调系统的能耗的节能效果。就本医院目前的节能管理情况,需要对以下工作方向持续改进。

  2)建立能耗监管中心,由专业人员管理专业设备,能促进设备运维管理科学化、流程化、运维人员管理制度化、专业化。

  3)以用能数据为导向,实现能源管理精益发展。基于大数据挖掘分析,不断优化各个系统高效运行,降低运行成本。返回搜狐,查看更多

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