節(jié)能系統(tǒng)新突破“高效集成冷凍站”
建筑用能大戶(hù)，中央空調(diào)系統(tǒng)早已成為共識(shí)的節(jié)能突破口。盡管設(shè)備廠(chǎng)商紛紛加速研發(fā)，但業(yè)界人士普遍認(rèn)為，僅靠設(shè)備推陳出新遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，只有從整體層面尋求系統(tǒng)方案，才能取得“1+1＞2”的效果，而這成為了北京衛(wèi)星制造廠(chǎng)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)實(shí)施高效集成冷凍站取得成功的原因。作為中央空調(diào)系統(tǒng)集成化產(chǎn)品，高效集成冷凍站與傳統(tǒng)冷凍站有何不同？它將為中央空調(diào)行業(yè)發(fā)展帶來(lái)怎樣的變革？記者采訪(fǎng)了北京衛(wèi)星制造廠(chǎng)廠(chǎng)長(zhǎng)助理宗文波。
從各負(fù)其責(zé)到統(tǒng)一整體
宗文波認(rèn)為，高效集成冷凍站實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，首先源于統(tǒng)一了項(xiàng)目實(shí)施各個(gè)責(zé)任主體。
冷凍站由中央空調(diào)系統(tǒng)各類(lèi)設(shè)備構(gòu)成，包括制冷機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、定壓補(bǔ)水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、管道閥門(mén)及控制系統(tǒng)等，并形成冷凍水、冷卻水和制冷機(jī)組自身三條回路。傳統(tǒng)冷凍站由建設(shè)單位根據(jù)設(shè)計(jì)院的初步設(shè)計(jì)采購(gòu)主體設(shè)備，再由機(jī)電安裝公司現(xiàn)場(chǎng)安裝。這一過(guò)程中，責(zé)任主體分散到設(shè)計(jì)院、設(shè)備供應(yīng)商、機(jī)電安裝公司以及監(jiān)理等幾方面。雖然最終由建設(shè)單位串聯(lián)，但鑒于各主體各負(fù)其責(zé)，缺乏系統(tǒng)綜合思想，整體效果很難保證。
“舉個(gè)例子：設(shè)計(jì)院出圖工作雖然完成得出色，但對(duì)安裝公司一旦監(jiān)督不力，施工效果就可能大打折扣。即便很多地方需要改正，由于工期、資金等限制，最終可能不了了之。”他說(shuō)，這種情況在部分發(fā)達(dá)國(guó)家早有改觀(guān)。在北美地區(qū)，建設(shè)單位如做中央空調(diào)系統(tǒng)，那么機(jī)房部分定交由具備專(zhuān)業(yè)資質(zhì)的公司整體承接，體現(xiàn)出總包的意義。這不僅是區(qū)別于傳統(tǒng)冷凍站的優(yōu)勢(shì)，也構(gòu)筑出高效集成冷凍站的模型——通過(guò)采用二次優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，在設(shè)備匹配和選型方面對(duì)整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率進(jìn)行綜合考慮。
“要不斷推進(jìn)高效集成冷凍站創(chuàng)新與改進(jìn)，因?yàn)樗粌H是工程項(xiàng)目，而是系統(tǒng)產(chǎn)品。”宗文波表示，“我們將其從現(xiàn)場(chǎng)施工轉(zhuǎn)移工廠(chǎng)進(jìn)行預(yù)制生產(chǎn)；從獨(dú)立控制發(fā)展到關(guān)聯(lián)控制，并引入全變頻控制技術(shù)。通過(guò)這些措施實(shí)現(xiàn)冷凍站真正的高效、節(jié)能。”
從現(xiàn)場(chǎng)安裝到工廠(chǎng)預(yù)制
冷凍站作為機(jī)電項(xiàng)目，實(shí)質(zhì)仍屬于建筑工程范疇——現(xiàn)場(chǎng)需土建、給排水、強(qiáng)弱電等專(zhuān)業(yè)配合，帶來(lái)占地面積大、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、材料浪費(fèi)多等弊病，并常因不同專(zhuān)業(yè)交叉溝通和協(xié)調(diào)不暢造成矛盾，“有些像練武術(shù)，空間不夠大，再好的武藝也無(wú)法施展”。
高效集成冷凍站則在很大程度上避免了這些困擾：通過(guò)工廠(chǎng)預(yù)制和調(diào)試，減少不同設(shè)備之間和設(shè)備與控制專(zhuān)業(yè)之間的接口；避免現(xiàn)場(chǎng)交叉施工，工期比建設(shè)傳統(tǒng)冷凍站甚至縮短一半以上；專(zhuān)業(yè)技能工人代替現(xiàn)場(chǎng)安裝工人，以更科學(xué)的工藝方法保證產(chǎn)品性能和質(zhì)量。此外，通過(guò)采用二次優(yōu)化設(shè)計(jì)和精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高效集成冷凍站通過(guò)“工廠(chǎng)預(yù)制+現(xiàn)場(chǎng)拼裝生產(chǎn)”的方式，能夠極大地節(jié)省材料費(fèi)用和占地面積（比傳統(tǒng)冷凍站節(jié)省1/3以上），從而節(jié)約建設(shè)成本。通過(guò)多模塊集成，產(chǎn)品更便于拆卸、吊裝和運(yùn)輸。
從單點(diǎn)控制到整體控制
與此同時(shí)，具有革新性質(zhì)的控制系統(tǒng)也是高效集成冷凍站不斷取得成功的關(guān)鍵。
據(jù)了解，傳統(tǒng)冷凍站目前大多采用獨(dú)立PID控制方式，即所謂的單點(diǎn)控制。作為系統(tǒng)工程，各主耗電設(shè)備控制缺乏關(guān)聯(lián)性，設(shè)備運(yùn)行匹配性差，節(jié)能效果并不明顯。高效集成冷凍站則突出強(qiáng)調(diào)以控制系統(tǒng)為核心的理念，將關(guān)聯(lián)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等優(yōu)勢(shì)技術(shù)集合應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)控制；開(kāi)發(fā)關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷工況下系統(tǒng)整體綜合性能優(yōu)化和高效穩(wěn)定運(yùn)行。
“我們?cè)诳刂七^(guò)程中注重把握三點(diǎn)原則：第一，讓冷凍機(jī)等主要耗電設(shè)備工作在性能最優(yōu)的最佳效率曲線(xiàn)附近；第二，利用相等邊際效能原則，在主要設(shè)備上選擇有效的供電分配，達(dá)到以最小供電獲得最大冷量的效果；第三，利用按需主動(dòng)控制原則，當(dāng)控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)的負(fù)荷需求時(shí)，能夠按照預(yù)設(shè)的冷凍機(jī)、冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔對(duì)應(yīng)的最佳功率關(guān)系，主動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行在最節(jié)能狀態(tài)。”宗文波表示，他們還把全變頻技術(shù)融入控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主設(shè)備軟啟動(dòng)特性，不僅可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，還降低了配套電氣裝置對(duì)電網(wǎng)的影響，“高效集成冷凍站年均運(yùn)行效率能夠因此提高20%~50%，實(shí)現(xiàn)大幅節(jié)能”。
高度智能化的控制系統(tǒng)還為后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來(lái)便利。對(duì)于運(yùn)營(yíng)人員來(lái)說(shuō)，這套系統(tǒng)已無(wú)需他們?cè)僬莆肇S富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
作為在系統(tǒng)集成領(lǐng)域異軍突起的北京衛(wèi)星制造廠(chǎng)，正應(yīng)用航天器熱控制、流體傳動(dòng)與密封、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)、管路焊接與測(cè)試和機(jī)電熱一體化系統(tǒng)集成等先進(jìn)技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品與技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出適用于大型中央空調(diào)的高效集成冷凍站。“這是中央空調(diào)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的重要方向。”宗文波說(shuō)。
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